Светодиодный индикатор уровня сигнала на LM3915

Светодиодный индикатор уровня сигнала, имитирующий стрелочный индикатор идея не новая и, казалось бы, что тут можно придумать нового? Ну, в этом плане я ничего не изобрел. Более того, схема собрана из кусочков, свободно выложенных на различный сайтах, в том числе и на cxem.net. Я даже затрудняюсь указать первоисточник. Цель другая: сделать простую схему, на доступных элементах. В схеме даже нет вездесущих микроконтроллеров. При том не просто спаять плату, а сделать законченную конструкцию, которую можно установить в усилитель без ущерба внешнего вида. А так же на основе этой схемы сделать свой вариант индикатора, с учетом навыков в электронике,  или например, цветомузыку. С этой целью индикатор выполнен на двух платах: плата управления светодиодами и плата индикации. В рамках данной статья я предлагаю 3 варианта индикатора, условно назовем «стрелка», «лампа 6Е1П» и «дуга». Также на выбор 2 варианта подсветки шкалы (А и Б). И все это можно сделать на светодиодах 5мм, 3мм или SMD 0805. Как и любая другая эта схема имеет свои достоинства и недостатки. Достоинство: дешевая элементная база, с большой взаимозаменяемостью, допусками, сравнительно простая схема. Варианты индикации, как говориться, на любой вкус. Недостатки: подбор многих элементов, в противном случае пришлось бы привязываться к одному типу светодиодов. Небольшой динамический диапазон, т.е. на мощном усилителе при малой громкости индикатор будет «молчать». Визуальное раздваивание «стрелки», что вызвано плавным переключением компараторов  LM3915 в режиме «точка». Устранение этого явления возможно, но требует усложнения схемы. Высокая плотность и малая толщина дорожек на плате. Решается покупкой готовых плат, но я делал сам с применением фоторезиста.

Схема работает следующим образом. Входной сигнал подается на VT1. Уровень входного сигнала регулируется R1. После усиления и выпрямления входной сигнал поступает на вход LM3915. К выходам МС подключены непосредственно светодиоды (1 линейка). Через транзисторные ключи на VT2-VT11 дополнительно 6 линеек светодиодов. Транзисторные ключи применены, т.к. тепловое сопротивление корпуса МС составляет 55 °С/Вт, что допускает максимальную мощность 1365 мВт при температуре окружающей среды 25 °С. Впрочем не будем углубляться в скучный мир цифр, лишь скажу, что на каждый выход LM3915 можно подключить не более 2-х светодиодов. В противном случае МС будет перегреваться. Кнопкой S1 осуществляется переключение режимов индикации «столбик» и «точка». Кнопкой S2 включаются дополнительные линейки светодиодов, что дает возможность реализовать еще 2 режима работы индикатора. Как видно из схемы, многие элементы (R и С) необходимо подбирать. Это можно отнести к недостатку схему и преимуществу. Подбор позволяет применить любые светодиоды, не привязываться к Vпит. 12В и настроить яркость свечения светодиодов индикатора и подсветки на свой вкус. R6 обеспечивает свечение «стрелки» на «нуле» при отсутствии входного сигнала. Как правило, подбор R6 не требуется, при питании схемы 12В. Если «стрелка» на «нуле» не нужна, то R6 не устанавливаем. Подбором R7 устанавливаем необходимую яркость свечения светодиодов, подключенные напрямую к LM3915 это по схеме HL7, 14, 21, 26, 35, 42, 49, 56, 63, 70. Чем меньше R7, тем больше ток через светодиоды, минимальное допустимое значение R7 20кОм. Резистором R8 регулируем яркость светодиодов подсветки. Мощность R8 не менее 1Вт. Резисторами R9-R18 регулируем яркость свечения остальных светодиодов. Примерно 10кОм для светодиодов силой света 1000 mcd, 1кОм для светодиодов 200-300 mcd. Конденсатором С3 можно регулировать инерционность «стрелки». Питается устройство от источника стабилизированного напряжения 12В с током 0,2-0,3А для моно варианта. Напряжение питания можно увеличить до 18В.

Выбор деталей, сборка и настройка схемы. Плата разведена под транзистор КТ361, можно заменить на КТ814, КТ816 и на любые  отечественные и импортные транзисторы p-n-p проводимости малой и средней мощности, с Iк. 100мА и Uкэ 20В. Резисторы R19-R38 можно заменить на любые от 4,7кОм до 10кОм, но одного номинала. Кнопки S1 и S2 любые с фиксацией, для стерео варианта с 2-ми парами контактов. При выборе светодиодов необходимо учитывать следующее. Сила света светодиода должна быть в пределах 300-1000 mcd. Более «тусклые» не пригодны, иначе яркость индикатора будет не достаточно. Применять светодиоды с силой света более 1000 mcd не целесообразно, т.к. слишком яркие и все равно придется «приглушать», ограничивая ток, а стоят дороже. Оптимальный вариант светодиодов круглые, с цветной матовой линзой. Все светодиоды должны быть одинаковые по параметрам. При пайке светодиодов необходимо учитывать, что они не любят механических усилий на выводы и перегрева. Приобретать светодиоды рекомендую с некоторым запасом, т.к. в процессе пайки и настройки неизбежны повреждения. Да и брак попадается. При пайке не применяйте активные флюсы. После пайки промыть платы, иначе при утечки тока между дорожками приведет к паразитному подсвечиванию светодиодов. Помните, что светодиод зажигается не от напряжения, а от наличия тока. Первое включение нужно делать от регулируемого источника питания, начиная с 5В. Это необходимо, что не спалить светодиоды из-за косяков монтажа и пайки, и не выставленного тока. Убедившись, что светодиоды не вспыхнули неестественно ярко, плавно увеличит питание до 12В. Подбирая резисторы, устанавливаем желаемую яркость индикатора и подсветки. Обычно яркость светодиодов достаточно при токе 5-10мА, что ниже номинального тока светодиода. 

Внешне оформление и отличия вариантов индикаторов. Внешне оформление изложено в видео отчете. Добавлю, что подбирая ток светодиодов нужно добиться сбалансированного свечения индикатора и подсветки. Тогда индикатор будет выглядеть красиво. Подсветка варианта «А» смотрится красивее, чем «Б», но сложнее в изготовлении. Трафарет для индикатора находить в файле LAY с платой. Платы и трафареты при распечатывании «зеркалить» не надо. Крепиться индикатор в усилителе любым удобным способом, за окном лицевой панели. Не располагать вблизи сильно нагревающихся элементов. Можно слегка затонировать стекло лицевой панели для скрытия возможных мелких дефектов внешнего оформления. Вход индикатора подключается параллельно выходу регулятора громкости или входа оконечного усилителя. Настройка заключается в установки подстроечным резистором R1 "стрелки" индикатора на +3db при номинальной мощности усилителя.  

Обращаю внимание, что размеры плат индикаторов разные и размер платы существенно больше рабочего окна индикатора. На индикаторе «Дуга» количество светодиодов желтого и красного цвета использовано по 26 шт. для стерео варианта. В схеме это не отражено, но сборка и регулировка не отличается. Также в подсветке в различных вариантах используется от 3-х до 10-ти светодиодов (смотри в LAY). На схеме это также не отражено, чтобы не возникало путаницы. 

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• Светодиод