Индикаторы уровня звука на led. Стрелочный индикатор уровня выходного сигнала Схемы индикаторов аудиосигнала на светодиодах

Индикатор звука на светодиодах своими руками. Простая схема на двух транзисторах, которая при различных звуках управляет мерцанием светодиодных индикаторов.

Мерцание будет совпадать с ритмом или скоростью изменения звука. Пайка совсем несложная и со сборкой схемы справится любой любознательный человек вооруженный паяльником. Автор делится своими опытом на фото и демонстрирует работу собранной схемы на видео. Все детали вместе с печатной платой приобретаются в интернет магазине по смешной цене.

Как собрать индикатор звука своими руками

Простая схема с красивым функционалом позволяющим почувствовать комбинацию звука и света или стать частью системы автоматики, предупреждения или безопасности, хотя возможно и другое применение схемы. Рабочее напряжение питания индикатора звука 3-4.5 Вольта.

Принцип работы схемы индикатора звука

Схема индикатора звука включает микрофонный усилитель звука и каскад управления свечением светодиодов.

1. Питание на схему подается через штыревую колодку JP. Конденсатор сглаживает колебания напряжения. Питание на встроенную схему усиления микрофона подается через резистор R1.
2. Усиленный сигнал с микрофона отправляется через конденсатор 10 мкФ на базу транзистора Q1. Сигнал с коллектора транзистора Q1 управляет транзистором Q2.
3. Транзистор Q2 управляет свечением светодиодов D1-D5.
4. Если требуется более высокое напряжение питания схемы, то необходимо в цепь питания установить дополнительное сопротивление номиналом R4 10…100 Ом.

Сборка схемы

Сначала надо распаковать пакет с деталями и проверить наличие и маркировку деталей. Выяснить сопротивление резисторов можно, либо измерив сопротивление тестером, либо расшифровать на маркировке резистора. Номиналы и количество деталей показаны в таблице.

NO.	Имя компонента	Маркеры печатных плат	параметр	КОЛ
1	Резистор	R1	4.7K	1
2	Резистор	R2	1M	1
3	Резистор	R3	10K	1
4		С1	47uF	1
5	Электролитический конденсатор	С2	1uF	1
6	Транзистор S9012	Q1, Q2	TO-92	2
7	Микрофон	микрофон		1
8	Светодиод	D1-D7	3мм	5-7
9	Штыревая колодка		2,54 мм 2P	1
10	печатная плата		29 * 30 мм	1

1. Сборку можно начать в любой последовательности. Автор начал сборку с установки светодиодов. Светодиод имеет полярные электроды. Подсказка по установке показана на фото. Удобно сначала установить три светодиода. Припаять выводы на плату и обрезать выступающие выводы бокорезами.
   
   
   
   
   
   
2. Далее припаиваются оставшиеся два светодиода. Транзисторы устанавливаются по ключу нарисованному на плате. Электролитические конденсаторы также имеют полярные выводы. Отрицательный электрод имеет маркировку на корпусе, если что то непонятно, смотрите .
3. Проверяем правильность установки деталей и пайки. Подаем питание, например, от трех батареек АА. Смотрите видео работы схемы индикатора звука.

Не смотря на свою простоту, на базе схемы можно собрать разнообразные устройства, например:

• сигнализатор «ТИШЕ» (устанавливаем схему для подсветки транспоранта «тише»);
• сконструировать сигнализатор необходимости чистки компьютера от пыли по повышенному шуму вентилятора процессора или видеокарты;
• световой сигнализатор стука в дверь или манипуляций с замком, просто прислонить микрофон к замку или полотну входной двери;
• сделать автомат включения фар в радиоуправляемой игрушке, при шуме моторчика фары включатся.

Набор деталей для сборки светодиодного индикатора звука можно приобрести по следующей ссылке http://s.click.aliexpress.com/e/eqNvB6y . Если хотите серьезно попрактиковаться в пайке простых конструкций Мастер рекомендует приобрести комплект из 9 наборов, что здорово сэкономит ваши расходы на пересылку. Вот ссылка для покупки http://ali.pub/2bkb42 . Мастер собрал все наборы и они заработали.

Успехов и роста ваших навыков в пайке.

Здравствуйте. Закончились праздники и можно снова приступить к работе. Наверное, многие уже видели наши фотографии светодиодного индикатора уровня - столбики на умных светодиодах WS2812B . Решил в более полном объёме поведать о столбиках. Тем более, что коллеги смотрят на меня непонимающим взглядом: прикольная штуковина, а мало кто о ней знает. Надо исправлять.

Думал с чего начать и решил, что всё-таки с самого начала. Индикатор уровня, или как его ещё называют VU -метр, на светодиодах мы хотим заполучить давненько. Его успешно можно использовать в качестве декора, например, встраивать в усилители, ставить рядом с аудиотехникой или монитором компьютера. Готовых решений, которые бы нам понравились, не нашли, поэтому надо было сделать свой VU -метр.

Первая разработка выглядела так:

Этот индикатор уровня был изготовлен моим коллегой Константином М. и отдан мне на оживление. Два канала, по 16 одноцветных светодиодов каждый, управлялись с помощью микроконтроллера ATmega8 через два 8-битных сдвиговых регистра. Для экономии и удобства использовалась динамическая индикация: одновременно могли светиться только 16 светодиодов одного столбика. Платку я запустил, всё на ней работало, но мне почему-то так и не удалось сделать изменение уровня столбиков красивым.

Вскоре после этого, появилась разработка индикатора уровня интереснее предыдущей:

Константин сделал её, прежде всего, для себя. Запустил в какие-то праздники, но разобрал, так и не показав результат. Конечно же, я потом взял платы, чтобы опробовать самому. В качестве прототипа был изготовлен только один канал индикатора уровня. Сам столбик состоит из 32-х RGB светодиодов в виде модуля. Он подключается к ещё одному модулю с 4-я сдвиговыми регистрами, через который осуществляется управление. Мда… За счёт динамической индикации управление очень своеобразное. Четыре 8-битных регистра управляют выбором светодиодов, которые должны светиться в данный момент времени, а с помощью трёх выводов задаётся цвет (R, G или B). Остаётся только добавить плату с микроконтроллером и вперёд. Здесь удалось зайти дальше, чем в предыдущей версии столбиков. Сначала попробовал сделать всё с помощью Arduino Due:

Микроконтроллер, работающий на частоте 84 MHz с Arm архитектурой внутри, был как нельзя кстати, думал я. Сам столбик поддерживал 8 градаций яркости для каждого цвета светодиода (R, G и B). В один момент времени можно было зажечь только один цвет , поэтому приходилось раз в 1 мс передавать одну из 24-х комбинаций значений на светодиоды. Помимо этого, необходимо было работать с АЦП, производить расчёты десятичного логарифма и прочие вычисления. Кроме как в среде Arduino с этим микроконтроллером не доводилось работать, поэтому получился неоптимизированный Arduino -код. Но даже несмотря на это, справлялась хорошо.

А почему мы пишем программу под какой-то малоизвестный Arm контроллер? Подумали и взяли отладочную плату на микроконтроллере STM8S105C6T6:

Всё запустилось без проблем. На этот раз код был прозрачен, поэтому оптимизирован. Было несколько режимов работы столбика, но алгоритмы отработаны не до конца, и, тем не менее, индикатор уровня нам уже нравился. Вот только что делать с этой охапкой проводов, кому она нужна, и кто её захочет подключать? Надо что-то придумать...

Решение у нас было, но в этот раз до его реализации мы не добрались. Потому что однажды – это был обычный четверг – случилось следующее: ещё один мой, не менее ценный, коллега Денис В. произнёс свою коронную фразу: "Смотрите, какую я прикольную штуку нашёл "! Это была лента на умных светодиодах WS2812B:

Ей для подключения необходимо всего 3 провода (сигнал, питание 5 В и общий провод). Круто, прощай охапка лишних проводов – подумали мы и заказали ленту на пробу:

Про эту ленту на светодиодах WS2812B много рассказано на просторах интернета - всегда можно найти что-нибудь интересное и подходящее. В основном люди делают из неё различные "светилки". Получается красиво – ещё бы, потребление "раскалённого добела "светодиода составляет 40 мА. Если лента длинная, к порту USB компьютера её не подключишь. Требуется достаточно мощный источник питания - задача, которую предстояло решить. Несмотря на эту сложность, прельщало удобство управления столбиками по одному проводу. Почему бы не сделать из этой ленты конструктор индикатора уровня, чтобы была возможность менять цветовые схемы, переключать режимы... А поможет в этом плата Arduino Pro Mini на микроконтроллере ATmega328. Её легко программировать с помощью переходника UART–USB. Была ещё одна трудность: очень короткие тайминги между загрузкой данных. "Светилки ", конечно, у людей получались… Но нам хотелось во время отправки данных ещё успевать брать значения с АЦП, читать из памяти, сохранять, производить вычисления... Поэтому, пока лента была в пути, обдумывали, возможность использования аппаратного SPI, а точнее сигнала MOSI для организации передачи с прерываниями. Будет ли контроллер всё успевать? Или придётся оптимизировать код, как-то исхитряться, лезть в ассемблер - это предстояло выяснить. Но мы уже знали точно и с прошлой реализации столбика утвердили: количество светодиодов на канал будет 32 штуки. Итого, нужно было обрабатывать 64 умных светлячка на два столбика. Забегая вперёд, хочу сказать, что WS2812B были освоены. Я ещё помучаюсь с программной частью, расскажу про аппаратную - будет продолжение.

P.S. Появилось и ещё одно развитие столбиков. То самое решение, которое на время отложилось из-за находки WS2812B, но, благодаря ей, модернизировалось и упростилось. Оно позволит использовать любые обычные светодиоды (одноцветные и RGB) и более мощное освещение: даже прожекторы. Более того, столбики - это малая часть того, что может появиться из нашей идеи. Об этом как-нибудь в другой раз.

P.P.S. В следующей записи будет показана схема подключения линии аудиосигнала к индикатору уровня . А те, кому интересно и уже не терпится увидеть, какие у нас получились столбики, могут посмотреть этот видеоролик:

С уважением, Никита О.

LM3915 – интегральная микросхема (ИМС) производства компании Texas Instruments, реагирует на изменение входного сигнала и выдает сигнал на один или сразу несколько своих выходов. Благодаря своей конструктивной особенности, ИМС получила широкое распространение в схемах индикаторов на светодиодах. Так как светодиодный индикатор на основе LM3915 работает по логарифмической шкале, он нашёл практическое применение в отображении и контроле уровня сигнала в усилителях звуковой частоты.

Не стоит путать LM3915 с её родственниками LM3914 и LM3916, которые имеют аналогичное расположение и назначение выводов. ИМС серии 3914 обладает линейной характеристикой и идеальна для измерения линейных величин (ток, напряжение), а ИМС серии 3916 является более универсальной и способна управлять нагрузкой разного типа.

Краткое описание LM3915

Блок-схема LM3915 состоит из десяти однотипных операционных усилителей, работающих по принципу компаратора. Прямые входы ОУ подключены через цепочку из резистивных делителей с различными номиналами сопротивлений. Благодаря этому светодиоды в нагрузке зажигаются по логарифмической зависимости. На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5).

Внутреннее устройство ИМС включает маломощный интегральный стабилизатор, подключенный к выводам 3, 7, 8 и устройство для задания режима свечения (вывод 9). Диапазон питающего напряжения составляет 3–25В. Величину опорного напряжения можно задать в пределах от 1,2 до 12В при помощи внешних резисторов. Вся шкала соответствует уровню сигнала в 30 дБ с шагом 3 дБ. Выходной ток можно задать от 1 до 30 мА.

Схема индикатора звука и принцип её действия

Как видно из рисунка, принципиальная электрическая схема индикатора уровня звука состоит из двух конденсаторов, девяти резисторов и микросхемы, нагрузкой для которой служат десять светодиодов. Для удобства подключения питания и аудиосигнала её можно дополнить двумя разъёмами под пайку. Собрать такое простое устройство под силу любому, даже начинающему, радиолюбителю.

Типовое включение предусматривает питание от источника 12В, которое поступает на третий вывод LM3915. Оно же, через токоограничивающий резистор R2 и два фильтрующих конденсатора С1 и С2, идёт на светодиоды. Резисторы R1 и R8 служат для снижения яркости последних двух красных светодиодов и являются необязательными. 12В также приходит на перемычку, которая управляет режимом работы ИМС через вывод 9. В разомкнутом состоянии схема работает в режиме «точка», т.е. происходит свечение одного светодиода, соответствующего входному сигналу. Замыкание перемычки переводит схему в режим «столбик», когда уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца.

Резистивный делитель, собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Более точная настройка осуществляется многооборотным подстроечным резистором R4. Резистор R9 задает смещение для верхнего уровня (вывод 6), точное значение которого определяется сопротивлением R6. Нижний уровень (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7,8) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. Именно R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле:

R5=12,5/I LED , где I LED – ток одного светодиода, А.

Индикатор уровня звука работает следующим образом. В момент, когда входной сигнал преодолеет порог нижнего уровня плюс сопротивление на прямом входе первого компаратора, засветится первый светодиод (вывод 1). Дальнейшее нарастание звукового сигнала приведёт к поочерёдному срабатыванию компараторов, о чём даст знать соответствующий светодиод. Во избежание перегрева корпуса ИМС, не следует превышать ток LED более 20 мА. Все-таки это индикатор, а не новогодняя гирлянда.

Печатная плата и детали сборки

Печатную плату индикатора уровня звука в формате lay можно скачать . Она имеет размеры 65×28 мм. Для сборки требуются прецизионных деталей. Резисторы типа МЛТ-0,125Вт:

• R1, R5 R8 – 1 кОм;
• R2 – 100 Ом;
• R3 – 10 кОм;
• R4 – 50 кОм, любой подстроечный;
• R6 – 560 Ом;
• R7 – 10 Ом;
• R9 – 20 кОм.

Конденсаторы С1, С2 – 0,1 мкФ. ИМС LM3915 рекомендуется запаивать не напрямую, а через специальную панельке для микросхемы. В нагрузке можно применить ультраяркие LED любого цвета свечения, вплоть до фиолетового. Но это уже личные эстетические предпочтения. Для отображения стереосигнала потребуются две одинаковые платы с независимыми входами. Более подробные данные о LM3915 можно найти в техническом описании здесь.

Работоспособность данного индикатора доказана на практике многими радиолюбительскими кружками и по-прежнему выпускается в виде наборов МастерКит.

Читайте так же

Многие звуковоспроизводящие устройства, будь то магнитофоны или усилители конца прошлого века были оснащены стрелочным индикатором на лицевой панели. Его стрелка двигалась в такт музыке, и хоть это не имело никакого практического значения, выглядело очень красиво. Современная аппаратура, в которой на первом месте стоит компактность и высокая функциональность уже не располагает такой роскошью, как стрелочный индикатор звука. Однако стрелочную головку найти сейчас вполне реально, а значит, такой индикатор можно легко собрать своими руками.

Схема

Её основой является советская микросхема К157ДА1, двухканальный двухполупериодный выпрямитель среднего значения сигналов. Напряжение питания схемы лежит в широком диапазоне напряжений, от 12 до 16 вольт, т.к. схема содержит стабилизатор на 9 вольт (VR1 на схеме). Если использовать стабилизатор в металлическом корпусе ТО-220, то напряжение можно подавать вплоть до 30 вольт. Подстроечные резисторы R1 и R2 регулируют уровень сигнала на входе микросхемы. Схема не критична к номиналам используемых компонентов. Можно экспериментировать с ёмкостями конденсаторов С9, С10, которые влияют на плавность хода стрелки, а также с резисторами R7 и R8, которые задают время обратного хода стрелки. In L и In R на схеме подключаются к источнику звука, в качестве которого может выступать любое устройство с линейным выходом – будь то компьютер, плеер или телефон.

(cкачиваний: 265)

Сборка схемы

Плата индикатора изготавливается методом ЛУТ на кусочке текстолита размерами 30 х 50 мм. Микросхему на всякий случай стоит установить в панельку, тогда её можно будет в любой момент заменить. Плату после травления обязательно нужно залудить, тогда она будет красиво выглядеть со стороны дорожек, а сама медь не будет окисляться. В первую очередь запаиваются мелкие детали – резисторы, керамические конденсаторы, а уже затем электролитические конденсаторы, подстроечные резисторы, микросхема. В последнюю очередь припаиваются все соединительные провода. Плата содержит в себе сразу два канала и предполагает использование двух стрелочных головок – на правый и левый канал, однако можно использовать и одну стрелочную головку, тогда контакты входа и выхода для другого канала на плате можно просто оставить пустыми, как я и сделал. После установки на плату всех деталей обязательно нужно смыть весь оставшийся флюс, проверить соседние дорожки на замыкание. Для подключения платы к источнику сигнала удобнее всего использовать штекер jack 3,5. При этом, если длина проводов от платы будет большой (больше 15 см), следует использовать экранированный провод.

Стрелочная головка

Найти в продаже советские стрелочные головки сейчас не трудно, их существует множество видов, разных форм и размеров. Я использовал небольшую стрелочную головку М42008, она не занимает много места и красиво выглядит. Для этой схемы подойдёт любая головка с током полного отклонения 10-100 микроампер. Для полноты картины можно также заменить родную шкалу, проградуированную в микроамперах, на специальную звуковую, отградуированную в децибелах. Однако подключать стрелочную головку к схеме нужно не напрямую, а через подстроечный резистор номиналом 1-2 мегаома. Средний его контакт подключается к любому из крайних и подключается к плате, а оставшийся контакт подключается непосредственно к головке, как видно на фото ниже.

Настройка индикатора

Когда плата собрана, стрелочная головка подключена, можно приступать к испытаниям. В первую очередь следует, подав питание на плату, проверить напряжение на 11 выводе микросхемы, там должно быть 9 вольт. Если напряжение питания в норме, можно подавать на вход платы сигнал с источника звука. Затем, используя резисторы R1 и R2 на плате и подстроечный резистор у стрелочной головке добиться нужной чувствительности, чтобы стрелка на зашкаливала, а находилась примерно в середине шкалы. На этом основная настройка завершена, стрелка будет плавно двигаться в такт музыке. Если хочется добиться более резкого поведения стрелки, можно установить резисторы сопротивлением 330-500 Ом параллельно стрелочным головкам. Такой индикатор будет отлично смотреться в корпусе самодельного усилителя, либо же как самостоятельное устройство, особенно если подсветить индикатор парой светодиодов. Удачной сборки!

Для визуализации уровня сигнала широко используют светодиодные индикаторы, построенные на архитектуре специализированных микросхем. Они применяются в самых разнообразных устройствах: индикаторы уровня входящего сигнала радиоприёмной аппаратуры, индикация уровня на усилителе звука, тестеры для отладки схем, в которых используется частотно-импульсный принцип управления нагрузками.

Все индикаторы уровня построены на основе многокаскадных компараторов.

Компаратор – логический элемент, сравнивающий параметры двух входящих сигналов .

На один канал компаратора подаётся анализируемый сигнал, на второй – опорное напряжение сравнения. Если амплитуда первого выше опорного напряжения – на выходе появляется логическая единица, если ниже – логический ноль.

Работу простейшего компаратора можно продемонстрировать на микросхеме К155ЛН1, единичным кластером которой является элемент «НЕ».

Такая микросхема является простейшим логическим компаратором. При напряжении на входе от 0В до 2,4В (что соответствует логическому нулю) на выходе 2,7В, как только напряжение на входе превысит 2,4В, сигнал на выходе упадёт до ноля вольт.

Существует несколько микросхем для визуализации уровня. Наиболее многофункциональные схемы, на мой взгляд, позволяют создавать микросхемы на архитектуре lm39xx. В эту линейку входит три микросхемы: lm3914, lm3915 и lm3916. Минимальная развязка без труда позволяет создать светодиодный индикатор уровня звука своими руками даже без глубоких познаний в радиоэлектронике.

Все они представляют десяти диапазонный анализатор. Различаются способом дифференциации входного сигнала. У lm3914 это 1В, у lm3915 – 3Дб, у lm3916 — 1Дб.

Светодиодный индикатор уровня звука на lm3915

Соберём индикатор громкости на светодиодах с применением компараторов на lm3915.

Разберёмся, как работает схема.

На вход 5 поступает анализируемый сигнал, его амплитуда должна быть 10В. Для сопряжения амплитуды входящего сигнала нам потребуется транзисторный ключ. На его базу через резисторный делитель напряжения на R5 поступает анализируемый сигнал.

Логическая структура lm3915

Индикатор звука на lm3915 может работать в двух режимах индикации – «точка» и «столбик». В первом случае загорается светодиод соответствующий текущему уровню сигнала, во втором – все светодиоды от нуля до текущего уровня. Переключение режимов индикации осуществляется через переключатель между общим проводом и входом «9».

Нестандартное применение

Индикатор с применением lm3914 можно использовать в качестве компактного тестера малогабаритных батареек и аккумуляторов.

Напряжение питания такой схемы от 5В до 12В. Удобно питать от «Кроны» либо четырёх батареек ААА.

Конденсатор С1 — 50 мкФ 25В, подтягивающий резистор R1 – 1Мом. R2, R3 – по 4,7-5кОм. Диапазон измерений у схемы 1В с градацией 0,1В. R2 регулирует диапазон измерений, R3 – ток светодиодов. Если отключить выход 9, индикация будет «столбиком», но питающее элементы быстро разряжаются.