Двухканальный пиковый VU-метр на ATmega8. Краткое описание LM3915

Самодельный блок пиковой индикации стереофонического сигнала своими руками, схема простого пикового индикатора. Пиковые индикаторы аудиосигналов показывают факт превышения уровнемсигнала ЗЧ некоторого предварительно заданного значения.

Здесь приводится описание пикового светодиодного индикатора на основе микросхемы CD4093. Отечественным аналогом которой является К561ТЛ1. Микросхема содержит четыре логических элемента «2И-Не» с эффектом триггеров Шмитта. В данной схеме входы каждого из элементов соединены между собой, поэтому элементы работают как инверторы - триггеры Шмитта.

Принципиальная схема

Выходные сигналы стереоканалов от выхода УНЧ поступают через конденсаторы С1 и С2 на входы элементов D1.1 и D1.2, соответственно. На входы этих элементов через резисторы R2 и R3 поступает постоянное напряжение смещения от подстроечного резистора R1.

На входах логических элементов постоянное напряжение смещение складывается с переменной составляющей аудиосигнала. Задача резистора R1 в том, чтобы выставить оптимальное напряжение смещения, при котором будет необходимая чувствительность индикатора, то есть, этим резистором задается тот самый пиковый порог.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного пикового индикатора.

Состояние на выходах элементов D1.1 и D1.2 будет меняться только тогда, когда будет превышен этот порог, выставленэтой схемы преобразуется в импульсы логического уровня, которые через диоды VD1 и VD2 заряжают конденсаторы С3 и С4. Эти схемы из диодов VD1,VD2, конденсаторов С3,С4 и резисторов R4,R6 работают как детекторы.

И напряжение на конденсаторах С3 и С4 увеличивается. Особенно это важно, так как пиковый момент входного сигнала может быть не длительным. А напряжение в виде заряда удерживается этими конденсаторами, потому что они быстро заряжаются через диоды и медленно разряжаются через резисторы.

Как только напряжение на С3 или С4 достигает порога переключения триггера Шмитта (D1.3 или D1.4, соответственно), на выходе D1.3 или D1.4 появляется логический ноль, который приводит к зажиганию светодиода HL1 или HL2. Соответствующий светодиод, или если стереосигнал хорошо сбалансирован, оба светодиода вспыхивают и горят не меньше времени, требующегося на разрядку С3 или С4 через R4 или R6.

Детали и налаживание

Светодиоды - любые индикаторные, например, АЛ307. Налаживание - подстройкой резистора R1 по порогу срабатывания.

Вашему вниманию предлагается ещё один индикатор выходного напряжения для усилителя мощности. Данный индикатор собран на микроконтроллере ATMEGA8 . В нём для индикации уровня сигнала, используются две линейки из 33-х светодиодов, вернее из 32-х, так как оба первых светодиода в двух каналах, горят постоянно для обозначения начала шкалы (или хоть какой то индикации при отсутствии сигнала). При желании их можно не устанавливать. Индикатор может работать в линейном и логарифмическом режиме отображения уровня сигнала, также индикация может быть линией или точкой с отображением пиковых уровней сигнала и без отображения пиковых уровней. Индикатор позволяет выбрать эти режимы работы в любом сочетании:

• Линейное или логарифмическое преобразование уровня.
• Отображение текущего уровня столбиком или точкой.
• Включение или выключение отображения пикового уровня.

Рисунок 1.
Собранный индикатор.

Подробности.

За основу этой схемы индикатора, был взят VU-метр, где был всего один режим работы и без индикации пиковых уровней сигнала. Михаил Сергеев немного изменил изначальную схему индикатора для повышения его надёжности и расширению функциональности устройства. В частности был добавлен трёх-позиционный Dip-переключатель для выбора необходимых режимов индикации, и добавлены токо-ограничивающие резисторы. Программу для новой схемы с расширенными возможностями, написал Николай Егоров.

Рисунок 2.
Схема индикатора.

Схема индикатора собрана на микроконтроллере ATmega8.
Входной сигнал поступает на входы микроконтроллера через ограничительные резисторы RxL и RxR . Без них при сильном сигнале с усилителя (при подключении индикатора к выходу усилителя мощности) - возможно повреждение микроконтроллера.

В индикаторе применена динамическая индикация. Все светодиоды индикатора - образуют четыре секции по 16 светодиодов (первые два горят постоянно). Для увеличения яркости светодиодов, секции включаются ключами на транзисторах BC337, вместо которых можно использовать любые средней мощности, соответствующей структуры. Было также замечено, что при закрытых транзисторах, происходит незначительная подсветка чувствительных светодиодов выключенных секций. Поэтому для устранения этого явления были установлены резисторы R10 -R13 (470 Ом). Резисторы эти изначально на плату можно не устанавливать, если засветка не наблюдается.

Микроконтроллер ATmega8 имеет ограничение по суммарному току, протекающему через любой вывод питания, который составляет 300 мА. Максимальный ток через любой другой вывод не должен превышать 40 мА. Поэтому ток через один светодиод не должен превышать 15-18 мА. Это необходимо учитывать при подборе ограничительных резисторов в цепях светодиодов. Для светодиодов с рабочим напряжением 2.5 вольта, сопротивление ограничительных резисторов не должно быть менее 110 ом.
Сопротивление ограничительных резисторов для применяемых в схеме светодиодов, можно рассчитать по следующей формуле;
R=(Udd - Ut - Uled)/Imax
Udd - напряжение после стабилизатора, 5 вольт
Ut - падение напряжения на открытом ключе, примерно 0.5 вольт
Uled - номинальное напряжение светодиода
Imax - максимальный ток светодиода, но не более 18 мА

Выбор необходимого режима работы индикатора, осуществляется DIP-переключателями SW1 -SW3 , при отсутствии которых можно использовать, коммутируемые джамперами перемычки.

Программа рассчитана на работу микроконтроллера от внутреннего RC-генератора с частотой 1 МГц, поэтому изменения заводских фьюзов микроконтроллера при программировании не требуется.

Индикатор лучше всего подключать на выход предварительного усилителя, чтобы регуляторы громкости и тембра не оказывали влияние на индикацию. Для зажигания всех светодиодов, на вход индикатора необходимо подать сигнал, напряжением 2 вольта. Если Ваш предварительный усилитель не обеспечивает необходимый уровень сигнала на входе индикатора, то его входную часть (индикатора) нужно дополнить дополнительными усилителями (один корпус LM358) по следующей схеме (показан один канал).

Рисунок 3.
Предварительный усилитель.

В целом, конструкция не критична к выбору деталей. Постоянные резисторы могут быть любой мощности. В качестве ограничительных резисторов, и резисторов подключенных к DIP-переключателям, можно использовать и резисторы SMD, для них предусмотрены контактные площадки на печатной плате. При этом отверстия для установки обычных резисторов, которые устанавливаются на эти места вертикально, можно не сверлить.
При подборе замены транзисторов необходимо учитывать максимальный ток коллектора, который должен быть не менее 300 мА. Диоды - любые маломощные, с обратным напряжением не меньше амплитуды напряжения, выдаваемого усилителем на максимальной мощности.

Рисунок 4.
Печатная плата индикатора.

Индикатор собран на печатной плате, размером 100х70 мм. Светодиоды для индикатора используются плоские и установлены они на плату вплотную друг к другу широкой стороной.
Да, для того, чтобы зажженные светодиоды не засвечивали своим свечением соседние, между ними желательно проложить светоотражающий материал, например кусочки пищевой алюминиевой фольги.
Вы можете по своему желанию изменить размеры печатной платы, как в длину, так и в ширину, например, применив круглые светодиоды (длинна платы естественно увеличится), или поставить плоские светодиоды узкой стороной друг к другу.

Рисунок 5.
Светодиодная матрица.

В конструкции можно применять и светодиодные матрицы, подобны таким или меньшим (по 10 светодиодов). Засветки соседних светодиодов в таких матрицах нет.
Стабилизатор 7805, установлен на небольшом радиаторе.

Посмотрите демонстрационное видео своего варианта реализации данной схемы индикатора от Михаила Сергеева. Своеобразное решение оформления и при работе выбран режим линейного отображения, с индикацией пикового уровня.

Видео.

В прикреплённом архиве содержатся все необходимые файлы для сборки индикатора.

Архив для статьи

Сегодня в качестве индикатора уровня выходного сигнала для различной звуковоспроизводящей техники используют целые электронные устройства, что отображают не только уровень сигнала, но и другую полезную информацию. Но раньше для этого использовались стрелочные индикаторы, что представляли собой микроамперметр типа М476 или М4762 . Хотя сделаю оговорку: сегодня некоторые разработчики так же используют стрелочные индикаторы, хотя выглядят они куда интереснее и отличаются не только подсветкой, но и дизайном. Раздобыть старый стрелочный индикатор сейчас, возможно, проблема. Но у меня была парочка М4762 от старого советского усилителя, и я решил их задействовать.

Установка показания индикатора, соответствующего номинальному уровню, проводится подстроечным резистором R2. Время интеграции индикатора 150-350 мс, а время обратного хода стрелки, определяемое временем разряда конденсатора С5, составляет 0,5-1,5 с. Конденсатор С4 один для двух устройств. Он используется для сглаживания пульсаций при включении. В принципе от этого конденсатора можно отказаться.

Основа конструкции две микросборки типа AN6884 (KA2284) это уже готовый светодиодный индикатор уровня сигнала используемый для индикации различных значений переменного сигнала, к которым остается подключить немного компонентов обвязки и сами светодиоды. Схема такого устройства, как раз, и показана на рисунке ниже.

Фотографи собранной и распаенной печатной платы вы можете посмотреть на рисунке ниже, а ее чертеж выполненный в программе Sprint Layout можете взять по зеленной ссылке выше.

Основа конструкции операционные усилители - LM324. Эта схема использует два квадрафонических операционных усилителя, для формирования восьми ведомых аудио частотных каналов.

Еще один интересный вариант схемы из 10 микросхем LM324 и 40 светодиодов. Если собрать две идентичные конструкции, можно использовать в режиме стерео. Напряжение питания 12 В, ток потребления 2.5А

Диапазон индикатора уровня звука (мощности УНЧ) должен лежать в диапазоне от 0,5 до 50 Вт. Особенностью устройства является то, что ему не требуется внешний блок питания, он получает своим вольты от поступающего аудиосигнала.

Основа схемы микросхема LM339 который представляет собой счетверенный компаратор. Напряжение идущее на вход индикатораудваивается при помощи диодов VD1 и VD2 и емкостей С1 и С2, далее оно следует на стабилизатор 78L05 применяемый для питания ОУ LM339 и на инверсные входы компараторов через делитель напряжения на резисторах R6 и R7. При помощи подстроечных сопротивлений R2-R5 каждый компаратор регулируется на срабатывание при любой требуемом уровне. При срабатывании компаратора светится соответствующий светодиод.

Основые параметры устройства

Напряжение питания схемы: 10-18 В
Входное напряжение на выводах 3,16,17, max 6,2 В
U входное 50-500 мВ

Сопротивлением R6 регулируем яркость свечения светодиодов. Резистором R8 настраиваем уровень загорания первого светодиода. R10 - тоже, только для последнего светодиода. Интегрирующая цепочка R4,C3 задает время задержки выключения светодиодов.

Основой простой конструкции является микросхема AN6884 -представляющая из себя почти готовый индикатор уровня сигнала. Можно использовать и транзисторный вариант устройства, но понадобится много транзисторов и эффект будет на порядок хуже, а чувствительность в целом ниже.

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов MS-23AS

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов типа MS-23AS Измеритель позволяет производить визуальный контроль квазипикового уровня двух сигналов (стереопары или двух независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме. Светодиодные излучатели различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения обеспечивают высокую надежность и удобство работы оператора. Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, выше - красные. При необходимости, на светящуюся цепочку светодиодов может быть «наложены» желтые деления - либо только «0дБ», либо сетка через 20-10 дБ.

• Пара сигналов оснащена схемой измерения взаимной корреляции сигналов, отображаемой в виде отдельного двухцветного светодиода, зеленого - при синфазных сигналах, красного - при противофазных. Коррелометр может быть выключен при работе с независимыми сигналами.
• Отдельный переключатель на задней панели "GND lift" отключает контакты 1 входных и выходных разъемов от корпуса прибора, что бывает полезно в сложных условиях земляных помех.
• Кроме измерения и индикации, прибор позволяет обнаруживать длительные паузы или занижения уровня в сигналах и сигнализировать о них звуковым сигналом и миганием светодиодов шкалы. Данная функция может быть отключена как по-канально, так и полностью. Уровень занижения также может быть выбран переключателем на задней стенке - ниже -30 дБ в течении более, чем 5 сек или ниже -40 дБ в течении более чем 10 сек. Для активации функции контроля пропадания используются движки переключателя на задней панели и кнопки на передней панели.
• Вместо контроля пропадания, кнопки передней панели могут использоваться для растяжки шкалы в трех точках - -10 дБ, 0дБ, +8 дБ. Выбор контроль пропадания или растяжка - переключателем на задней панели.
• Большинство переключаемых режимов работы выбирается восьмиканальным переключателем на задней панели. Там же расположен разъем интерфейса RS-485, позволяющий организовать, при необходимости, удаленное управление функциями измерителя и передачу измеренных данных, информации о пропадании на РС или выносную панель индикации.

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов MS-24AS2

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов типа MS-24AS2 предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения. Измеритель позволяет производить визуальный контроль квазипикового уровня двух пар сигналов (двух стереопар или четырех независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме. Светодиодные излучатели различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения обеспечивают высокую надежность и удобство работы оператора. Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, выше - красные. При необходимости, на светящуюся цепочку светодиодов может быть "наложены" желтые деления - либо только "0дБ", либо сетка через 20-10 дБ.

• Широкий диапазон измеряемых сигналов (-50..+8 дБ), стабильность характеристик и большое количество отображаемых градаций уровня (50) гарантируют высокое качество и удобство измерений.
• Шкала индикации - логарифмическая с растяжкой вокруг 0 дБ. Одно деление в диапазоне -50 .. -10 дБ соответствует 2 дБ, в районе 0 дБ - 0.5 или 0.66 дБ. Установленные уровни чувствительности соответствуют моменту начала зажигания соответствующего светодиода.
• Функционально индикатор соответствует квазипиковому измерителю группы I согласно ГОСТ 21185-75 (DIN 45406) с временем усреднения 5 мс(-2 дБ) и спадом 1.7 с/20 дБ.
• Каждая пара сигналов оснащена схемой измерения взаимной корреляции сигналов, отображаемой в виде отдельного светящегося столбика светодиодов, зеленого - при синфазных сигналах, красного - при противофазных. Вся линейная шкала из 23х трехцветных светодиодов соответствует диапазону коэффициента корреляции -1..+1. Измеренное значение индицируется при уровне обоих сигналов стереопары не ниже -30 дБ. Время нарастания и спада показаний - 3 сек. Коррелометр может быть выключен при работе с независимыми сигналами.
• Входы всех каналов могут конфигурироваться либо как высокоомные, работающие «на проход» (10 кОм), либо как низкоомные (600 Ом). Переключение конфигурации - переключателями на задней стенке. Уровень входных сигналов может регулироваться ступенчато (+6дБ) - перемычками на плате, под крышкой, и плавно - регуляторами «под шлиц», вынесенными на заднюю стенку рядом с соответствующим разъемом.
• При использовании «на проход» индикатор пропускает сигнал без искажений, т.к. выходные разъемы напрямую соединены со входными, что позволяет включать прибор в разрыв линии.
• Кроме измерения и индикации, прибор позволяет обнаруживать длительные паузы или занижения уровня в сигналах и сигнализировать о них звуковым сигналом и миганием светодиодов шкалы. Данная функция может быть отключена как поканально, так и полностью. Уровень занижения также может быть выбран переключателем на задней стенке - ниже -30 дБ в течении более, чем 5 сек или ниже -40 дБ в течении более чем 10 сек.
• Большинство переключаемых режимов работы выбирается восьмиканальным переключателем на задней панели.
• Индикатор уровня выполнен в виде одного 19-дюймового блока высотой 1U размером 483х125х44 мм, предназначенного для установки в стойку.
• Питание прибора - 220+20В, 50 Гц, не резервированное.

Измеритель уровня звуковых сигналов MS-25AS

Измеритель уровня звуковых сигналов типа MS-25AS предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.

• Измеритель принимает аналоговые симметричные сигналы или цифровые последовательные звуковые сигналы в формате AES-EBU (AES3) с частотой оцифровки только 48 кГц. (В следующих версиях это ограничение будет снято).
• Измеритель позволяет производить визуальный контроль квазипикового уровня двух сигналов (стереопары или двух независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме.
• Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, 0 дБ выше - красные. При необходимости, на светящуюся цепочку светодиодов может быть «наложены» желтые деления - либо только «0дБ», либо сетка через 20-10 дБ.
• Широкий диапазон измеряемых сигналов (-50..+8 дБ для аналоговых и -60..0 dBfs для цифровых сигналов), стабильность характеристик и большое количество отображаемых градаций уровня (48) гарантируют высокое качество и удобство измерений.
• Индикатор уровня выполнен в виде одного блока размером 240х100х80 мм, предназначенного для установки на горизонтальную поверхность.
• Питание прибора - 12В, 0.3А, в комплект входит сетевой адаптер 220+20В, 50 Гц.
• Количество входов 2 аналоговые, 1 стерео AES|EBU
• Тип входов дифференциальные, электронные
• Входное сопротивление (выбирается переключателем) 600 Ом / 10 кОм, 110 Ом
• Номинальный уровень входных сигналов (выбирается переключателем) +0 дБм (заводская установка)
• Пределы регулирования номинальной чувствительности (уровня "0 дБ") -6..+6 дБм
• Постоянная времени интегрирования квазипикового детектора 5 мс (-2 дБ)
• Время спада индикации 1.7 сек / 20 дБ, 5 сек на всю шкалу
• Максимальный уровень входных сигналов 10 В
• Допустимые перегрузки (при длительности до 5 мкс) до 200 В
• Количество ступеней индикации уровня 48
• Тип шкалы кусочно-логарифмическая с растяжкой вокруг 0 дБ
• Геометрическая длина шкалы 127 мм
• Диапазон измерений -50 ..+8 дБ
• Рабочий диапазон частот 20 Гц-20 кГц по уровню 0 дБ
• Точность измерения при уровне 0 дБ, 1 кГц + 0.1 дБ
• Точность измерения при уровне -40 дБ, 1 кГц + 2 дБ
• Неравномерность чувствительности в диапазоне 20Гц-20 кГц (при 0 дБ) менее 1 деления основной шкалы
• Тип разъемов вх./вых XLR («Cannon»)
• Напряжение питания 10-16В 0.3А
• Габаритные размеры 240х100х88 мм

Четырехканальный монитор симметричных аналоговых стерео звуковых сигналов MS-26AК

• Предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.
• Позволяет прослушивать, измерять уровень четырех аналоговых стерео звуковых сигналов (четырех стереопар или восьми независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме.
• Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, 0 дБ выше - красные. Шкала индикации - логарифмическая с растяжкой вокруг 0 дБ.
• Каждая пара сигналов оснащена схемой измерения взаимной корреляции сигналов, отображаемой в виде отдельного двухцветного светодиода, зеленого - при синфазных сигналах, красного - при противофазных. Коррелометр может быть выключен при работе с независимыми сигналами.
• Входы всех каналов могут конфигурироваться либо как высокоомные, работающие «на проход» (10 кОм - в стандартной поставке), либо как низкоомные (600 Ом).
• Уровень входных сигналов может регулироваться ступенчато (+6дБ) - переключателем на плате, под крышкой, и плавно - регуляторами "под шлиц", расположенными под крышкой прибора.
• Кроме прослушивания, измерения и индикации, прибор позволяет обнаруживать длительные паузы или занижения уровня в сигналах и сигнализировать о них звуковым сигналом и миганием светодиодов шкалы. Данная функция может быть отключена как поканально, так и полностью.
• Выполнен в виде одного 19-дюймового блока высотой 2U размером 483х250х88 мм, предназначенного для установки в стойку.
• Питание прибора - 220 В ± 10%, 50 Гц.

Одноканальный индикатор уровня симметричных звуковых сигналов MS-11AS

• Динамический контроль квазипикового уровня симметричного звукового сигнала и отображение его в наглядной форме с помощью светодиодных излучателей различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения.
• Возможность конфигурирования входа либо как высокоомного, работающего "на проход", либо как низкоомного (600 Ом) с помощью переключателя на задней панели.
• Предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.

Двухканальный индикатор уровня симметричных звуковых сигналов MS-21AS

• Динамический контроль квазипикового уровня двух независимых симметричных звуковых сигналов и отображение их в наглядной форме с помощью светодиодных излучателей различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения.
• Возможность независимого конфигурирования входов обоих каналов либо как высокоомных, работающих "на проход", либо как низкоомных (600 Ом) с помощью переключателей на задней панели.
• При использовании "на проход" передача сигнала без искажений несмотря на отсутствие или наличие сетевого питания.
• Возможность плавной регулировки номинальной чувствительности, что позволяет точно установить требуемую чувствительность в зависимости от типа источника сигнала.
• Защищенное расположение регуляторов чувствительности - на задней панели "под шлиц".
• Предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.
• Функционально соответствует квазипиковому измерителю группы II согласно ГОСТ 21 185-75.
• Металлический корпус, размеры 483х125х44 (19", 1U).
• Трехпроводное питание 220÷230 В.

Компания ЛЭС-ТВ (Лабораторные Электронные Системы) выпустила первые изделия в 1992 году. В настоящее время пользователям поставлено более 30000 единиц телевизионного оборудования. За эти годы коммутационное и управляющее оборудование фирмы ЛЭС стало де-факто стандартом для отечественных телевизионных студий. Изделия фирмы работают на крупных телевизионных центрах и малых региональных студиях в эфирных, монтажных и тиражных аппаратных.

Несколько причин, по которым стоит обратиться в ЛЭС-ТВ:

Специалисты компании используют при разработке новых изделий самую современную элементную базу, что обеспечивает качество и надежность продукции.
Изделия компании создаются в тесном контакте с непосредственными потребителями: видеоинженерами и операторами.
Оборудование ЛЭС отличается эргономичностью и современным дизайном;
Компания предоставляет своим покупателям бесплатную гарантию 2 года на все выпускаемое оборудование;
Компания консультирует своих клиентов по вопросам построения студийных комплексов с использованием нашего оборудования.