Вимірювальні голівки індикатори рівня звуку. Індикатори стрілки. Індикатори вихідної потужності підсилювача

Сьогодні як індикатор рівня вихідного сигналу для різної звуковідтворювальної техніки використовують цілі електронні пристрої, що відображають не тільки рівень сигналу, але й іншу корисну інформацію. Але раніше для цього використовувалися стрілочні індикатори, що являли собою мікроамперметр типу М476або М4762. Хоча зроблю застереження: сьогодні деякі розробники також використовують стрілочні індикатори, хоча виглядають вони куди цікавіше і відрізняються не тільки підсвічуванням, але і дизайном. Роздобути старий стрілочний індикатор зараз, можливо, проблема. Але в мене була пара М4762 від старого радянського підсилювача, і я вирішив їх задіяти.

Установка показання індикатора, що відповідає номінальному рівню, проводиться підстроювальним резистором R2. Час інтеграції індикатора 150-350 мс, час зворотного ходу стрілки, що визначається часом розряду конденсатора С5, становить 0,5-1,5 с. Конденсатор С4 один для двох пристроїв. Він використовується для згладжування пульсацій під час увімкнення. В принципі, від цього конденсатора можна відмовитися.

Стрілочні індикатори найпростіші. Для їх виготовлення потрібно мінімум деталей та кваліфікації, особливо, якщо використовувати "фірмовий" вимірювальний прилад із гарною шкалою. Втім, у наш час виготовлення саморобної шкали труднощі не представляє – її можна надрукувати на принтері та наклеїти поверх старої. Як основа найпростіше використовувати стрілочні індикатори від магнітофонів старих типів або малогабаритні щитові вимірювальні прилади магнітоелектричної системи зі струмом повного відхилення 0,25...1 мА. Прилади електромагнітної системи (наприклад, автомобільні вольтметри) та міліамперметри зі струмом повного відхилення понад 5 мА для наших цілей непридатні.

Оскільки прості схеми стрілочних індикаторів не вимагають живлення, їх можна підключити до виходів підсилювача за схемою "mixed mono", що дозволяє скоротити кількість деталей (мал.1).

Рис.1

Рис.2

На рис. 2 наведена схема найпростішого індикатора. При необхідності кількість каналів можна збільшити, додавши резистори та діоди, як показано пунктиром. З використанням індикатора разом із підсилювачем магнітоли послідовно з резисторами R1,R2 необхідно включити електролітичні конденсатори ємністю 47...100 мкФ ("плюсом" до магнітоли). Можна також використовувати "mixed mono" (див. мал.1), при цьому конденсатори не потрібні, а ланцюжок R2VD2 можна виключити.

Опір резистора, послідовно включеного з приладом залежить від струму повного відхилення. Приблизне значення опору можна визначити за наведеною малюнку формулі. Точне значення слід скоригувати при налаштуванні необхідного відхилення стрілки при заданій потужності. Інші деталі можна використовувати будь-яких типів. Електролітіческій конденсатор, що згладжує, повинен бути розрахований на робочу напругу не нижче 25 вольт при вимірюванні потужності до 15 Вт і не нижче 50 вольт - при більшій потужності. Запас по напрузі потрібен тому, що конденсатор використовується в ланцюзі змінного струму. Підбираючи його ємність у межах 1...100 мкФ, можна регулювати час зворотного ходу на будь-який смак.

Нестача схеми - малий динамічний діапазон, що не перевищує 10 дБ. Для магнітоли цього вистачить, але при роботі з підсилювачем великої потужності стрілка відхилятиметься лише на піках сигналу. І тут краще застосувати схему, показану на рис.3.

Рис.3

Її основна відмінність – розширювач динамічного діапазону на діоді VD1 та світлодіоді HL1. Як тільки випрямлена напруга на конденсаторі C1 досягає значення 0,7, діод відкривається і подальше зростання напруги уповільнюється резистором R3. Підбираючи його опір не більше 100 Ом...10 кОм, можна регулювати "хід" шкали у середній частині. Наступне обмеження настає в момент запалення світлодіода та подальше зростання напруги практично припиняється. Світлодіод можна використовувати як індикатор перевантаження. Опір резисторів на вході визначається максимальною потужністю підсилювача та струмом застосованого світлодіода. Розрахункова формула наведена на малюнку, точне значення опору слід скоригувати на момент запалювання світлодіода при максимальній потужності.

Опір резистора, включеного послідовно з приладом, можна знайти за другою формулою. Точне значення слід скоригувати при налаштуванні необхідного відхилення стрілки в момент запалення світлодіода. Напруга на червоному світлодіоді становить приблизно 1,6 В, на яскравішому жовто-оранжевому - приблизно 2,5 В. Інші деталі можна використовувати будь-яких типів. Електролітіческій конденсатор, що згладжує, повинен бути розрахований на робочу напругу 6,3...10 В, оскільки напруга на ньому обмежена світлодіодом. Підключається індикатор так само, як попередній.

Динамічний діапазон такого індикатора можна легко довести до 20 дБ, для подальшого розширення динамічного діапазону вже потрібна спеціальна схема управління з логарифмічним підсилювачем, а така схема вже виходить за рамки найпростіших.

Виготовляючи свій підсилювач мною було твердо вирішено зробити за 8-10 осередковим світлодіодним індикатором вихідної потужності на кожен канал (4 канали). Схем подібних індикаторів повно, потрібно тільки вибрати під свої параметри. На даний момент вибір чіпів, на яких можна зібрати індикатор вихідної потужності УНЧ, дуже великий, наприклад: КА2283, LB1412, LM3915 і т.п. Що може бути простіше, ніж купити такий чіп і зібрати схему індикатора) Я свого часу пішов трохи іншим шляхом...

Передмова

На виготовлення індикаторів вихідної потужності для УНЧ я обрав схему на транзисторах. Ви спитаєте: а чому не на мікросхемах? - Постараюся пояснити плюси та мінуси.

З плюсів можна відзначити те, що збираючи на транзисторах можна максимально гнучко налагодити схему індикатора під потрібні вам параметри, виставити потрібний діапазон індикації і плавність реакції, як вам подобається, кількість осередків індикації - так хоч сотня, аби терпіння вистачило на їх регулювання.

Також можна використовувати будь-яку напругу живлення (в межах розумного), спалити таку схему дуже складно, у разі несправності одного осередку можна швидко все виправити. З мінусів хочу відзначити те, що на налагодження цієї схеми за своїми смаками доведеться витратити чимало часу. Робити на мікросхемі чи транзисторах – вирішувати вам, виходячи з ваших можливостей та потреб.

Індикатори вихідної потужності збираємо на найпоширеніших і найдешевших транзисторах КТ315. Думаю, кожен радіоаматор хоч раз у своєму житті стикався із цими мініатюрними кольоровими радіокомпонентами, у багатьох вони валяються пачками по кілька сотень і без діла.

Рис. 1. Транзистори КТ315, КТ361

Шкала мого УНЧ буде логарифмічна, виходячи з того, що максимальна вихідна потужність буде близько 100Ват. Якщо зробити лінійну то при 5 Ват нічого не буде навіть світитися або доведеться робити шкалу на 100 осередків. Для потужних УНЧ потрібно щоб між потужністю на виході підсилювача і кількістю осередків, що світяться, була логарифмічна залежність.

Принципова схема

Схема до неподобства проста і складається з однакових осередків, кожна з яких налаштована на індикацію потрібного рівня напруги на виході УНЧ. Ось схема на 5 осередків індикації:

Рис. 2. Схема індикатора вихідної потужності УНЧ на транзисторах КТ315 та світлодіодах

Вище наведено схему на 5 осередків індикації, клонувавши осередки можна отримати схему на 10 осередків, саме таку я і збирав для свого УНЧ:

Рис. 3. Схема індикатора вихідної потужності УНЧ для 10 осередків (клікні для збільшення)

Номінали деталей у цій схемі розраховані під напругу живлення порядку 12 Вольт, крім резисторів Rx - які необхідно підбирати.

Розповім про те як працює схема, все дуже просто: сигнал з виходу підсилювача НЧ йде на резистор Rвх після чого діодом D6 зрізаємо напівхвилю і потім постійну напругу подаємо на вхід кожного осередку. Осередок індикації є пороговим ключовим пристроєм, який запалює світлодіод при досягненні деякого рівня на вході.

Конденсатор С1 потрібен для того, щоб при дуже великій амплітуді сигналу зберігалася плавність вимкнення осередків, а конденсатор С2 реалізовує затримку світіння останнього світлодіода на деяку частку секунди, щоб показати, що досягнуть максимальний рівень сигналу - пік. Перший світлодіод означає початок шкали і тому світиться постійно.

Деталі та монтаж

Тепер про радіодетали: конденсатори С1 і С2 підберете на свій смак, я взяв кожен по 22МкФ на 63В (на менший вольтаж не раджу брати для УНЧ з виходом в 100Ват), резистори всі МЛТ-0.25 або 0.125. Транзистори все - КТ315, бажано з літерою Б. Світлодіоди - будь-які, які зможете дістати.

Рис. 4.Друкована плата індикатора вихідної потужності УНЧ для 10 осередків (клікні для збільшення)

Рис. 5. Розташування компонентів на друкованій платі індикатора вихідної потужності УНЧ

Всі компоненти на друкованій платі не позначали оскільки осередки ідентичні і ви без особливих зусиль самі розберетеся що і куди впаювати.

В результаті моїх праць вийшли чотири мініатюрні хустки:

Рис. 6. Готові 4 канали індикації для УНЧ потужністю 100 Ватт на канал.

Налаштування

Спочатку налаштуємо яскравість світіння світлодіодів. Визначаємо який нам треба опір резисторів, щоб домогтися потрібної яскравості світлодіодів. Підключаємо послідовно до світлодіоду змінний резистор на 1-6кОм і подаємо на цей ланцюжок живлення з такою напругою, від якого живиться вся схема, у мене – 12В.

Крутимо змінник і добиваємося впевненого та красивого світіння. Відключаємо все і вимірюємо тестером опір змінника, ось вам і номінали для R19, R2, R4, R6, R8... Цей спосіб є експериментальним, можна також подивитися в довіднику максимальний прямий струм світлодіода і порахувати опір за законом Ома.

Найтриваліший і найвідповідальніший етап налаштування - налаштування порогів індикації для кожного осередку! Налаштовуватимемо кожну комірку підбираючи для неї опір Rx. Оскільки у мене буде 4 такі схеми по 10 осередків, то спочатку налагодимо дану схему для одного каналу, а інші на основі її налаштувати буде дуже просто, використовуючи останню як еталон.

Ставимо замість Rx в першому осередку змінний резистор на 68-33к і підключаємо конструкцію до підсилювача (краще до якогось стаціонарного, заводського де є своя шкала), подаємо напругу на схему і включаємо музику так, щоб було чути, але на маленьку гучність. Змінним резистором досягаємо гарного підморгування світлодіода, після цього відключаємо живлення схеми і вимірюємо опір змінника, впаюємо замість нього постійний резистор Rx в першу комірку.

Тепер йдемо до останнього осередку і робимо те саме тільки розхитавши підсилювач до максимальної межі.

Увага!!!Якщо у вас дуже "доброзичливі" сусіди, то можна не використовувати акустичних систем, а обійтися підключеним замість акустичної системи резистором в 4-8 Ом, хоча задоволення від налаштування вже буде не те))

Домагаємось змінним резистором впевненого світіння світлодіода в останній комірці. Всі інші осередки, крім першого і останнього (ми вже їх налаштували), настроюєте як вам подобається, на око, відзначаючи при цьому для кожного осередку значення потужності на індикаторі підсилювача. Налаштування та градуювання шкали залишається за вами)

Відлагодивши схему для одного каналу (10 осередків) і спаявши другу доведеться також провести підбір резисторів, оскільки кожен транзистор має свій коефіцієнт посилення. Тільки ніякого підсилювача ту вже не потрібно і сусіди отримають невеликий тайм-аут - просто спаюємо входи двох схем і подаючи туди напругу, наприклад з блоку живлення, підбираємо опори Rx, домагаючись симетричності світіння індикаторів.

Висновок

Ось і все, що я хотів розповісти про виготовлення індикаторів вихідної потужності УНЧ із використанням світлодіодів та дешевих транзисторів КТ315. Свої думки та примітки пишіть у коментарях...

UPD:Юрій Глушнєв надіслав свою друковану плату у форматі SprintLayout - Завантажити

При розборі мотлоху в шафі я випадково знайшов своє торішнє (осінь 2013-го) вироби — стрілочний індикатор рівня звуку на мікросхемі К157УД2. Чомусь тоді вона у мене працювати не захотіла, і я її закинув кудись подалі. А зараз вирішив остаточно розібратися — у чому справа? Адже зроблений того ж літа перший екземпляр пристрою досі справно працює.
Стаття, в якій описується схема підсилювача на мікросхемі, знаходиться варіант 2, «Схема з однополярним харчуванням». Там же можна подивитися цоколівку мікросхеми К157УД2. Я ж додаю схему зі своїми номіналами, головною частиною якої є індикатор М68501 та його обв'язування.

Відразу зауважу, що її можна підключати як на вихідпідсилювача звуку, так і на Вхід. У першому випадку стрілочний індикатор показуватиме потужність вихідного сигналу (і, відповідно, при зменшенні гучності регулятором стрілка «падатиме»), а в другому — потужність вхідного, що іноді буває корисніше (наприклад, візуально контролювати потужність сигналу, що підводиться, оскільки якщо її приходить занадто багато, то сигнал може почати перекручуватися). У схемі деякі номери ніжок мікросхеми вказані в дужках - це означає, що можна зібрати два ідентичні підсилювачі на одній мікросхемі, і, відповідно, підключити два індикатори: на правий та лівий канал (або на вхід та вихід підсилювача).
Виявилося, що гармати не стріляли з двадцяти причин, і першою з них не було снарядів. А якщо говорити про мікросхему, то із її харчуванням були серйозні проблеми. Так само довелося замінити обидва електролітичні конденсатори (у ті часи я ще не закуповував їх відрами, тому поставив звідкись витягнуті), розібратися з відпадаючою ногою конденсатора 22 нФ і правильно підключити його. Після цього схема запрацювала, хоч я ще не знаю, куди її можна пристосувати.
Діоди - Д311. Трохи гіршими будуть Д18.
Резистор R5 підстроювальний і зі «зірочкою» — це означає, що мало того, що його доведеться підкрутити під рівень сигналу (щоб, наприклад, при нормальній гучності підсилювача стрілка бовталася в районі 75% від шкали), так ще не факт, що 47 кОм підійде для всіх випадків.
Якщо збільшити номінал резистора R4 (470 - 910k), то можна підняти коефіцієнт посилення мікросхеми і змусити її «відчувати» більш слабкі сигнали (це стане в нагоді, якщо індикатор підключати до входупідсилювача звуку). Наприклад, для спостереження виходу звуку з плеєра довелося встановити резистор в 1 МОм.
Небагато фотографій моєї схеми:





І демонстрація роботи, коли провадиться спостереження за виходом «ВЕФ 216»:

Особливістю схеми є невисока чутливість до високочастотних сигналів (стрілка з великим задоволенням починає рухатися від барабанів і бас-гітари, ніж від голосу та гітарних соло).
А на ніч дивлячись я вбудував у корпус індикатора два сині п'ятиміліметрові світлодіоди. Нормально світять від п'яти вольт, якщо менше – то працює лише один, другий виявився підгорілим. Для сумісності з іншими напругами живлення підсвічування включене через підстроювальний резистор 500 Ом - можна легко запитувати всю схему від 5 - 9 вольт, треба тільки підкоригувати напругу.

Наочність – велика справа. От і народна мудрість каже: - «Краще раз побачити, ніж сто почути». А в електроніці, де процеси, що протікають у роботі того чи іншого пристрою, підтверджуються часто побічно, а то й взагалі маються на увазі і навіть беруться на віру, наочне відображення взагалі переоцінити складно. Недарма таким шануванням у середовищі радіоаматорів користуються осцилографи, що дають змогу «зазирнути» навіть усередину процесу. Але не буду про складне - розібратися б із простим. Зібрав майже десяток різних зарядних пристроїв, а для заряджання акумуляторів використовую все більше простенький лабораторний блок живлення, що має вихідну напругу та струм. Вимірювальні голівки чітко інформують, скільки вольт і міліампер йде на акумулятор, що заряджається. Ось тільки далеко не скрізь є можливість їх використовувати, навіть найменші з них, часто все одно будуть непомірно більшими для багатьох радіоаматорських саморобок. А ось стрілочні індикатори від магнітофонів та інших радіотехнічних пристроїв минулого століття, які не перевелися на базарах досі, будуть тут якраз. Ось деякі з них:

Призначений для роботи в ланцюгах постійного струму при будь-якому положенні шкали. Струм повного відхилення (залежить від моделі) 40 - 300 мкА. Внутрішній опір 4000 Ом. Довжина шкали – 28 мм, маса 25 гр.

Призначений для роботи у вертикальному положенні шкали. Струм відхилення 220 - 270 мкА. Внутрішній опір 2800 Ом. Розміри 49х45х32 мм. Довжина шкали – 34 мм.

призначений для роботи за будь-якого положення шкали. Струм повного відхилення не більше 250мкА. Внутрішній опір 1000 Ом. Розміри 21,5 х 60 х 60,5 мм. Маса 30 гр. Ці індикатори та подібні до них об'єднує:

• невеликий розмір
• простота конструкції
• низька вартість
• і, звичайно ж, принцип дії

Принцип дії ґрунтується на взаємодії двох магнітних полів. Поля постійного магніту та поля, утвореного струмом, що проходять по безкаркасній рамці, що складається з великої кількості (115 – 150) витків мідного дроту діаметром всього 8 – 9 мікрон. Не вникаючи в нюанси, можна назвати дві основні дії, які необхідно зробити для того, щоб стало можливим використовувати наявний індикатор:

1. Оснастити його шунтом або додатковим опором (застосовуються для зміни верхньої межі вимірювання), залежно від того, як будете його використовувати (вольтметр/амперметр).
2. Виготовити нову шкалу.

Обговорити статтю СТРІЛОЧНІ ПРИЛАДИ - ІНДИКАТОРИ