Меня сводят с ума красивые индикаторы, применяемые в аудио аппаратуре, поэтому мне захотелось сделать свой!
Хотелось сделать что-то оригинальное, “цепляющее глаз” как элемент стиля, реализованное для аудио аппаратуры! Мне, как разработчику электроники, очень часто хочется повторить или заимствовать какие-то идеи, подсмотренные у удачных конструкций, и реализовать их с учетом собственных решений, что я и сделал. В сети есть схемы и сборки индикаторов на LM39хх, но моя конструкция во-многом отличается от того, что там представлено.
Основная идея, которая была реализована, – сделать аналог стрелочного индикатора и для этого использовать светодиодную матрицу, имитирующую работу стрелки с помощью светодиодной линейки. Для этого было задействовано 190 светодиодов (чуть не помер, пока паял их). Цвет индикаторов может быть любым (белый, синий, красный, зеленый, оранжевый, желтый, розовый или их произвольная комбинация). Возможно отображение как стрелки, так и наполняющейся шкалы, толщиной от 1 до 10 сегментов.
В зарубежной литературе измерители (индикаторы) уровня звукового сигнала обычно называют VU-meter, полагаю, что VU - это Volume Unit, но не уверен. Слово индикатор для этого проекта подходит не очень, так как это будут не просто дергающиеся лампочки в такт с музыкой, а настоящие измерители, которые отображают реальный уровень звукового сигнала в соответствии со степенью его ослабления (ну или усиления).
Диапазон шкалы измерителя уровня аудио сигнала составляет от -40 до +3 дБ (-40, -37, -34, -31, -28, -25, -22, -19, -16, -13, -10, -7, -5, -3, -1, 0, +1, +2, +3). Имитацию стрелки аналогового измерителя я сделал с помощью десяти (10) последовательно соединенных светодиодов формата 1206. Как вы понимаете, длина стрелки, цвет и дизайн могут быть любые. Нужно учитывать тот факт, что светодиоды различного цвета свечения требуют различного питающего напряжения. К примеру, на красном светодиоде "падает" порядка 1.7 В, что без учета запаса по напряжению требует общего питания в 17 В для линейки из 10-ти светодиодов. Белый светодиод требует уже почти 3 В или около того, поэтому, чтобы запитать линейку из 10-ти белых светодиодов потребуется источник питания с напряжением не менее 30 В без учета запаса на регулирование. Длину стрелки можно варьировать (при необходимости) путем замены светодиода нулевым резистором в том же корпусе chip 1206. Также стрелку можно превратить в "наполняющийся столбик", обычно его называют барграф (bargraph - гистограмма). В этом случае нужно принять в расчет еще и увеличивающийся ток потребления, так как по мере включения светодиодной матрицы ток потребления будет пропорционально увеличиваться, и нужно не допустить просадки напряжения источника питания, иначе светодиодные индикаторы отключатся.
Габаритные размеры модуля-измерителя аудио сигнала 100х100 мм. В этих границах в программе "Компас" была спроектирована светодиодная матрица 10х19 (190 шт.) для последующего удобного расположения самих светодиодов при проектировании печатной платы.
В качестве микросхем, управляющих светодиодной матрицей, я использовал LM3915N, LM3916N. Datasheet на них найдете в сети и всю дополнительную информацию по ним тоже.
Принципиальная схема этого проекта достаточно большая, поэтому я разбил ее на три части для большей наглядности. Целиком схема просто не помещается для просмотра.
Аналоговая часть измерителя представлена ниже.
Для анализа аудио сигнала используется прецизионный полноволновой пиковый детектор, а динамика (время атаки и спада) отображения сигнала соответствует спецификации DIN PPM (отклик в 1 дБ в течение 10 мс, затухание 20 дБ за 1.5 секунды). За счет этого колебания стрелки визуально похожи на аналоговый измеритель.
Цепи питания модуля представлены на схеме ниже.
Завершает комплект принципиальных схем - схема светодиодной матрицы.
На основе разработанной принципиальной схемы была спроектирована печатная плата.
Печатные платы были изготовлены в достаточном количестве, чтобы снабдить новомодными измерителями все аудио проекты.
В модуле предусмотрена подсветка для большей схожести с аналоговыми измерителями. Оранжевый светодиод, направленный вверх на светодиодную матрицу, в темное время суток создает очень приятное, почти ламповое свечение.
В завершение хочу отметить, что этот индикатор – это не просто «дергающаяся стрелка в такт с музыкой». Это весьма профессиональный индикатор, показания которого соответствуют действительности. Шкала, которая нанесена на индикаторе, соответствует реальным уровням ослабления/усиления аудио сигнала. К сожалению, предоставленные фотографии не передают в полной мере красоту этого индикатора. Фотографии засвечиваются при фокусировке, а использование вспышки "урезает" спектр свечения светодиодных индикаторов. Вживую глаз видит работу этих измерителей иначе.
Самое время разместить индикаторы в аудио проекте и прикрыть их немного тонированным стеклышком - об этом в следующей теме.