Для индикации уровня выходной мощности усилителей низкой частоты существует большое количество схем и конструкций различной степени сложности. Основным, но не единственным, конечно, их недостатком является необходимость использования источника для их питания.

В том случае, когда индикатор встраивается в усилитель мощности, проблем с его питанием не возникает. Световая индикация даже приблизительной величины излучаемой колонками мощности не только практически важна для музыкантов или слушателя, но и выполняет чисто психологическую функцию — «красиво и комфортно!» При этом требования по точности индикации излучаемой колонками мощности к такому индикатору не предъявляются. Главное, чтобы обеспечить психологический эффект. Именно этим условиям и соответствует устройство.

В этой статье описан простейший светодиодный индикатор выходной мощности УМЗЧ, не требующий отдельного источника для своего питания. Выводы разъема К1 индикатора соединяются со звуковой колонкой (динамиком) УМЗЧ. Схема позволяет проводить визуальную индикацию при подводимой к нагрузке УНС мощности примерно 1 Вт или более.

Максимальная индицируемая мощность УМЗЧ при использовании указанных на схеме номиналах радиокомпонентов составляет примерно 40 Вт. Это обусловлено использованием в схеме индикации резисторов с допустимой мощностью рассеивания 0,25 Вт и типом транзистора Т1 BC547. Если требуется визуальная индикация больших мощностей, то надо использовать соответствующие радиокомпоненты в схеме.

Входное сопротивление схемы индикации примерно равно 470 Ом, поэтому ее влияние на мощный (или относительно мощный) УМЗЧ незначительное.

Делитель R1R2 определяет чувствительность схемы индикации.

Нагрузкой транзистора Т1 является резистор R3. Светодиодная матрица LD1 представляет собой два светодиода в одном корпусе — красного R и зеленого цвета свечения. Цвет свечения матрицы LD1 определяется направлением тока через нее.

В положительную полуволну входного сигнала индикатора потенциально может светиться только зеленый кристалл G (левый на схеме) светодиода LD1. Резистор R3 — балластный или токоограничительный. При некоторой величине входного сигнала (мощности УМЗЧ) транзистор Т1 открывается, а светодиод G гаснет.

В отрицательную полуволну входного переменного напряжения может светиться только красный R светодиод (правый на схеме) сборки LD1. Резистор R3 и для него будеттокоограничительным, но в этом режиме параллельно светодиоду сборки через переход «база-коллектор» транзистора Т1 подключается резистор R2. В итоге повышается порог начала свечения красного светодиода R сборки LD1. Это необходимо, поскольку кристалл R в сборке более чувствительный, чем G.

При низких уровнях входного сигнала схемы индикатора из-за небольшой выходной мощности УМЗЧ сборка LD1 светится практически зеленым светом. С повышением подводимой к схеме мощности НЧ сначала будут светиться оба кристалла сборки, а суммарный цвет свечения LD1 будет близок к оранжевому. При высоких уровнях входного сигнала свечение зеленого кристалла сборки практически становится незаметным, а красный кристалл R будет светиться (в отрицательные полуволны входного напряжения).

Настройка схемы заключается в подборе величин резисторов исходя из подводимого на вход схемы напряжения (мощности УМЗЧ на нагрузке).

Устройство подключается к выходу УМЗЧ и позволяет визуально контролировать его работу, отображая на светодиодных столбиках уровень выходного напряжения.

Индикатор двухканальный, по 9 светодиодов на канал.
Шаг шкалы 3дБ. Диапазон измерения около 50дБ, разбит на три поддиапазона.
Напряжение питания 5В, потребляемый ток не более 30мА.

Сигнал левого (правого) канала через контакты розетки XS1, делитель R1, R3 (R2, R4), выпрямитель VD1, C1 (VD2, C2) поступает на аналоговый вход AN0 (AN1) микроконтроллера D1, который осуществляет аналого-цифровое преобразование сигнала и динамическую индикацию.

Стабилитроны VD3, VD4 защищают входы контроллера от повышенного напряжения.
На микросхеме D2 выполнен источник опорного напряжения +2.5В для АЦП.
Две шкалы по 9 светодиодов образованы двухцветными диодами VD6-VD23.
Светодиод VD5 – индикатор питания и выбранного диапазона.

Кнопка SB1 без фиксации. Кратковременным нажатием кнопки переключается диапазон измерения, удерживая кнопку переключается направление шкал (слева направо или справа налево). При отключении питания настройка сохраняется в памяти МК.

От сопротивления резисторов R5, R6 зависит инерционность индикаторов.
Входной делитель R1, R3 (R2, R4) подобран под усилитель 2х30Вт.

Все детали можно заменить на аналогичные. Стабилитроны VD3, VD4 могут быть на напряжение 2.7-4.7В. Программа микроконтроллера написана на си и легко может быть адаптирована под другой контроллер.

Индикатор собран в стандартном корпусе 120х60х30мм, частично на кусочках макетной платы, частично навесным монтажом. МК распаян на переходной плате.

Основная часть потребляемой мощности в звуковоспроизводящей аппаратуре ложится на выходной каскада, то есть на УМЗЧ. При том что в отсутствие входного сигнала УМЗЧ себя практически никак не проявляет (за исключением едва заметного шипения в динамиках, которое тоже не всегда имеет место).

А вот все дистанционное управление обычно сосредоточено именно в источнике сигнала (DVD-плеер, телевизор, и др.). УМЗЧ же зачастую выключается только механическим выключателем. Из-за этого возникает неприятная ситуация, когда УМЗЧ практически всегда остается включенным.

Конечно можно каким-то образом соединить схему выключения на реле или дежурного выключения (блокировку. энергосберегающий режим) УМЗЧ с системой управления источника сигнала, но это требует вмешательства в схему источника сигнала и привязывает УМЗЧ к одному определенному источнику сигнала.

Что не всегда удобно. Более просто сделать сенсор наличия входного сигнала, который будет включать УМЗЧ автоматически при поступлении на его вход сигнала и так же автоматически выключать если сигнал отсутствует в течение некоторого времени.

Схема, показанная на рисунке, отличается тем, что в ней в качестве детекторов входного сигнала используются индикаторы уровня на светодиодах, показывающие уровни входного сигнала раздельно для каждого из стереоканалов.

Сигналы, поступающие на вход УМЗЧ одновременно поступают и на входы измерителей на микросхемах А1 и А2. Это микросхемы ВА6125, — поликомпараторные пятиступенчатые светодиодные индикаторы уровня НЧ-сигнала.

Микросхемы включены по типовым схемам. Чувствительность в зависимости от номинального уровня сигнала в конкретной аудиосистеме устанавливается подстроенными резисторами R3 и R7 При самом малом уровне сигнала зажигается нижний по схеме светодиод, то есть, для правого канала НПО, а для левого — HL5.

Далее эти светодиоды горят и при большем уровне сигнала (тип индикации — «столб»). Поэтому сигналом включения УМЗЧ служит момент загорания HL5 или HL10. Датчики зажигания светодиодов сделаны на транзисторах VT1 и VT2.

При загорании светодиода напряжение на нем достигает стандартной величины прямого напряжения для используемого светодиода. У индикаторных светодиодов типа АЛ307 эта величина в пределах от 1,6 до 2,2V в зависимости от цвета (на зеленых напряжение выше).

Этого напряжения достаточно для открывания транзистора. Соответственно, VT1 или VT2 (или оба) открывается и напряжение на резисторе R9 поднимается до высокого логического уровня. Триггер Шмитта D1.1 переключается в состояние логического нуля на выходе.

Если конденсатор С5 был ранее заряжен то он разряжается через диод VD1 и резистор R11 довольно быстро. В результате второй триггер Шмитта D1.2 переключается в состояние логической единицы на выходе. Транзистор VT3 открывается и реле К1 включает УМЗЧ.

Схема включения УМЗЧ может быть иной. Совсем не обязательно использовать реле. Если в УМЗЧ предусмотрен энергосберегающий режим или режим блокировки то можно логический уровень с выхода D1.2 подать непосредственно на соответствующий вход микросхемы УМЗЧ или его управляющего узла.

Либо через ключ на транзисторе VT3 или через дополнительный инвертор используя один из двух свободных инверторов микросхемы D1. Все зависит от схемы управления УМЗЧ, от того каким уровнем производится включение и выключение конкретного УМЗЧ. Так что можно сказать что схема на VT3 и К1 показана условно.

При пропадании входного сигнала в обоих стереоканалах светодиоды HL5 и НПО гаснут. Транзисторы VT1 и VT2 закрываются и напряжение на соединенных вместе входах D1.1 падает до низкого логического уровня. Триггер Шмитта D1.1 переключается в состояние логической единицы на выходе.

Конденсатор С1 начинает медленно заряжаться через обратное сопротивление диода VD1 и резистор R10. На это затрачивается времени около 20-30 минут. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога переключения триггера Шмитта D1.2. он переключится и транзистор VT3 закроется, на у дальше реле или какая-то другая схема выключит УМЗЧ или переключит его в «stand-by».

Если же до наступления момента зарядки С5 до напряжения логической единицы поступление сигнала возобновляется, то загорается HL5 или HL10 (или оба), напряжение на входах D1.1 вырастает до логической единицы и конденсатор С5 ускоренно разряжается через диод VD1 и резистор R11.

Таким образом, УМЗЧ выключается только если пауза во входном сигнале в обоих каналах превышает время зарядки С5 до порога логической единицы. Включается практически сразу с поступлением сигнала в любом из каналов.

Индикаторные микросхемы ВА6125 можно заменить другими полными или неполными аналогами, — таких микросхем выпускается множество. Из полных аналогов можно использовать ВА6884, правда у неё немного ниже чувствительность по входу.

Впрочем, если в данной аудиосистеме используется чувствительный УМЗЧ, и соответственно уровень номинального входного сигнала низок, то конечно потребуются дополнительные усилительные каскады перед микросхемами А1 и А2. Светодиоды — практически любые индикаторные, АЛ307 или аналогичные импортные (кроме мигающих). Микросхему К561ТЛ1 можно заменить импортным аналогом CD4093.

Очень важен выбор конденсатора С5, это должен быть качественный конденсатор с низким током утечки. При большой утечке схема может не работать из-за того что шунтирующее сопротивление тока утечки конденсатора будет меньше или близко сопротивлению резистора R10.

В таком случае ток утечки с резистором R10 образует делитель напряжения и напряжение на конденсаторе никогда не достигнет уровня логической единицы.

Можно использовать конденсатор меньшей емкости, соответственно увеличив сопротивление R10. Например, можно применить качественный неэлектролитический конденсатор на 2,2 мкФ, увеличив сопротивление R10 до 15 М.

При налаживании время паузы в сигнале после которой происходит выключение подбирают сопротивлением R10 (или емкостью С5).

Статья Полувертова В. В. прислана Д. Лебедевым из Москвы.

Здравствуйте друзья!

В продолжение статей об усилителях думаю пригодится и схема логарифмического индикатора уровня сигнала. Данное устройство основано на микросхеме LM3915 в количестве двух штук (каждая микросхема работает на свой канал) посмотреть подробную информацию о микросхеме можно , рекомендуемое напряжение питания 12В. В качестве пред усилителя выступает микросхема LM358. Подробная информация о микросхеме .

За место LM3915 можно использовать следующие аналогичны микросхемы: LM3914 и LM3916. Стоить учесть, что у микросхемы 3914 шакала линейная, светодиоды загораются с шагом в 3 дБ, а 3915 и 3916 шаг логарифмический.

За место LM358 можно использовать следующие аналогичны микросхемы: NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.

Достоинства данного устройства

• Простота в изготовлении
• Надежность

Недостатки

• Высокая стоимость микросхемы. Данный недостаток устраняется путем покупки радиодеталей в Китае.

Схема стерео индикатора уровня сигнала

Печатная плата индикатора уровня сигнала

Список радиодеталей

Микросхемы. Для установки микросхем на плату рекомендую докупить панельку DIP18 и устанавливать микросхемы в панельку в последнюю очередь. Для того чтобы уменьшить вероятность выхода из строя микросхемы путем удара статическим электричеством при ее установке на плату.

• LM358 — 1шт
• LM3915 — 2шт.

Резисторы

• подстроечный резистор RV1 и RV2 — 100кОм — 2шт.
• R1, R2 — 22кОм -2шт
• R5, R6 — 220кОм -2шт
• R3, R4 — 1кОМ — 2шт
• R7, R8 — 47кОм -2шт
• R9, R11 — 1,3кОм -2шт
• R10, R12 -3.6кОм — 2 шт

Конденсаторы

• 1.0 мФ — 4 шт
• конденсатор электролитический 100мФ х 32В -1 шт

• 1N4148 — 4 шт.
• светодиоды -10шт. Подбираются по вкусу с напряжением питания 3В. Рекомендуем последние два светодиода подбирать другим цветом.

Если возникли вопросы по данной статье прошу писать администратору сайта.

Не секрет, что звучание системы во многом зависит от уровня сигнала на ее участках. Контролируя сигнал на переходных участках схемы, мы можем судить о работе различных функциональных блоков: коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.д. Так же бывают случаи, когда результирующий сигнал просто не возможно услышать. В тех случаях, когда не возможно контролировать сигнал на слух, применяются различного рода индикаторы уровня.
Для наблюдения могут использоваться как стрелочные приборы, так и специальные устройства, обеспечивающие работу «столбцовых» индикаторов. Итак, рассмотрим их работу более подробно.

1 Шкальные индикаторы
1.1 Простейший шкальный индикатор.

Этот вид индикаторов наиболее прост из всех существующих. Шкальный индикатор состоит из стрелочного прибора и делителя. Упрощенная схема индикатора приведена на рис.1 .

В качестве измерителей чаще всего используются микроамперметры с током полного отклонения 100 – 500мкА. Такие приборы рассчитаны на постоянный ток, поэтому для их работы звуковой сигнал необходимо выпрямить диодом. Резистор предназначен для преобразования напряжения в ток. Собственно говоря, прибор измеряет ток, проходящий через резистор. Рассчитывается элементарно, по закону Ома (был такой. Георгий Семеныч Ом) для участка цепи. При этом нужно учесть, что напряжение после диода будет в 2 раза меньше. Марка диода не важна, так что подойдет любой, работающий на частоте больше 20кГц. Итак, расчет: R = 0.5U/I
где: R – сопротивление резистора (Ом)
U - Максимальное измеряемое напряжение (В)
I – ток полного отклонения индикатора (А)

Гораздо удобнее оценивать уровень сигнала, задав ему некоторую инерционность. Т.е. индикатор показывает среднее значение уровня. Этого легко добиться, подключив параллельно прибору электролитический конденсатор, однако следует учесть, что при этом напряжение на приборе увеличится в (корень из 2) раз. Такой индикатор может быть использован для измерения выходной мощности усилителя. Что же делать, если уровня измеряемого сигнала не хватает, что бы «расшевелить» прибор? В этом случае на помощь приходят такие парни, как транзистор и операционный усилитель (далее ОУ).

Если можно измерить ток через резистор, то можно измерить и коллекторный ток транзистора. Для этого нам понадобится сам транзистор и коллекторная нагрузка (тот же самый резистор). Схема шкального индикатора на транзисторе приведена на рис.2

Рис.2

Здесь тоже все просто. Транзистор усиливает сигнал по току, а в остальном все работает так же. Коллекторный ток транзистора должен превышать ток полного отклонения прибора как минимум в 2 раза (так оно спокойнее и для транзистора, и для Вас), т.е. если ток полного отклонения 100 мкА, то коллекторный ток должен быть не менее 200мкА. Собственно говоря, это актуально для миллиамперметров, т.к. через самый слабый транзистор «со свистом» пролетает 50 мА. Теперь смотрим справочник и находим в нем коэффициент передачи по току h 21э. Вычисляем входной ток: I b = I k /h 21Э где:
I b – входной ток

R1 вычисляется по закону Ома для участка цепи: R=U e /I k где:
R – сопротивление R1
U e – напряжение питания
I k – ток полного отклонения = ток коллектора

R2 предназначен для подавления напряжения на базе. Подбирая его нужно добиться максимальной чувствительности при минимальном отклонении стрелки в отсутствии сигнала. R3 регулирует чувствительность и его сопротивление, практически, не критично.

Бывают случаи, когда сигнал требуется усилить не только по току, но и по напряжению. В этом случае схема индикатора дополняется каскадом с ОЭ. Такой индикатор применен, например, в магнитофоне "Комета 212". Его схема приведена на рис.3

Рис.3

Такие индикаторы обладают высокой чувствительностью и входным сопротивлением, следовательно, вносят минимум изменений в измеряемый сигнал. Один из способов использования ОУ – преобразователь «напряжение – ток» приведен на рис.4.

Рис.4

Такой индикатор обладает меньшим входным сопротивлением, зато весьма прост в расчетах и изготовлении. Вычислим сопротивление R1: R=U s /I max где:
R – сопротивление входного резистора
U s – Максимальный уровень сигнала
I max – ток полного отклонения

Диоды выбираются по тому же критерию, как и в других схемах.
Если уровень сигнала низок и (или) требуется высокое входное сопротивление, можно воспользоваться повторителем. Его схема приведена на рис.5.

Рис.5

Для уверенной работы диодов, выходное напряжение рекомендуется поднять до 2-3 В. Итак в расчетах отталкиваемся от выходного напряжения ОУ. Первым делом выясним нужный нам коэффициент усиления: К= U вых /U вх. Теперь вычислим резисторы R1 и R2: K=1+(R2/R1)
В выборе номиналов ограничений, казалось бы, нет, но R1 не рекомендуется ставить меньше 1кОм. Теперь вычислим R3: R=U o /I где:
R – сопротивление R3
U o – выходное напряжение ОУ
I – ток полного отклонения

2 Пиковые (светодиодные) индикаторы

2.1 Аналоговый индикатор

Пожалуй, наиболее популярный вид индикаторов в настоящее время. Начнем с простейших. На рис.6 приведена схема индикатора «сигнал/пик» на основе компаратора. Рассмотрим принцип действия. Порог срабатывания задан опорным напряжением, которое устанавливается на инвертирующем входе ОУ делителем R1R2. Когда сигнал на прямом входе превышает опорное напряжение, на выходе ОУ появляется +U п, открывается VT1 и загорается VD2. Когда сигнал ниже опорного напряжения, на выходе ОУ действует –U п. В этом случае открыт VT2 и светится VD2. Теперь рассчитаем это чудо. Начнем с компаратора. Для начала выберем напряжение срабатывания (опорное напряжение) и резистор R2 в пределах 3 – 68 кОм. Вычислим ток в источнике опорного напряжения I att =U оп /R б где:
I att – ток через R2 (током инвертирующего входа можно пренебречь)
U оп – опорное напряжение
R б – сопротивление R2

Рис.6

Теперь вычислим R1. R1=(U e -U оп)/ I att где:
U e – напряжение источника питания
U оп – опорное напряжение (напряжение срабатывания)
I att – ток через R2

Ограничительный резистор R6 подбирается по формуле R1=U e / I LED где:
R – сопротивление R6
U e – напряжение питания
I LED – прямой ток светодиода (рекомендуется выбрать в пределах 5 – 15 мА)
Компенсирующие резисторы R4, R5 выбираются по справочнику и соответствуют минимальному сопротивлению нагрузки для выбранного ОУ.

Начнем с индикатора предельного уровня с одним светодиодом (рис.7 ). В основе этого индикатора лежит триггер Шмитта. Как известно триггер Шмитта обладает некоторым гистерезисом т.е. порог срабатывания отличается от порога отпускания. Разность этих порогов (ширина петли гистерезиса) определяется отношением R2 к R1 т.к. триггер Шмитта представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Ограничительный резистор R4 вычисляется по тому же принципу, что и в предыдущей схеме. Ограничительный резистор в цепи базы рассчитывается исходя из нагрузочной способности ЛЭ. Для КМОП (рекомендуется именно КМОП-логика) выходной ток составляет примерно 1,5 мА. Для начала вычислим входной ток транзисторного каскада: I b =I LED /h 21Э где:

Рис.7

I b – входной ток транзисторного каскада
I LED – прямой ток светодиода (рекомендуется выставить 5 – 15 мА)
h 21Э – коэффициент передачи тока

Если входной ток не превышает нагрузочную способность ЛЭ можно обойтись без R3, в противном случае его можно рассчитать по формуле: R=(E/I b)-Z где:
R – R3
E – напряжение питания
I b – входной ток
Z – входное сопротивление каскада

Для измерения сигнала «столбиком» можно собрать многоуровневый индикатор (рис.8 ). Такой индикатор прост, но его чувствительность мала и годится только для измерения сигналов от 3-х вольт и выше. Пороги срабатывания ЛЭ устанавливаются подстроечными резисторами. В индикаторе использованы элементы ТТЛ, в случае применения КМОП, на выходе каждого ЛЭ следует установить усилительный каскад.

Рис.8

Наиболее простой вариант изготовления оных. Некоторые схемы приведены на рис.9

Рис.9

Так же можно использовать и другие усилители индикации. Схемы включения к ним можно спросить в магазине или у Яндекса.

3. Пиковые (люминесцентные) индикаторы

В свое время применялись в отечественной технике, сейчас широко применяются в музыкальных центрах. Такие индикаторы весьма сложны в изготовлении (включают в себя специализированные микросхемы и микроконтроллеры) и в подключении (требуют нескольких источников питания). Я не рекомендую использовать их в любительской технике.

Список радиоэлементов