Индикаторы уровня
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. 
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). 1.2 Шкальный индикатор на транзисторе. 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 h21э. Вычисляем входной ток: Ib = Ik/h21Э где:
Ib – входной ток
Ik – ток полного отклонения = ток коллектора
h21Э – коэффициент передачи тока R1 вычисляется по закону Ома для участка цепи: R=Ue/Ik где:
R – сопротивление R1
Ue – напряжение питания
Ik – 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 1.3 Шкальный индикатор на ОУ 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=Us /Imax где:
R – сопротивление входного резистора
Us – Максимальный уровень сигнала
Imax – 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= Uвых/Uвх . 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=Uo/I где:
R – сопротивление R3
Uo – 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 +Uп, открывается VT1 и загорается VD2. Когда сигнал ниже опорного напряжения, на выходе ОУ действует –Uп. 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 Iatt=Uоп/Rб где:
Iatt – ток через R2 (током инвертирующего входа можно пренебречь)
Uоп – опорное напряжение
Rб – сопротивление R2 
Рис.6 Теперь вычислим R1. R1=(Ue-Uоп)/ Iatt где:
Ue – напряжение источника питания
Uоп – опорное напряжение (напряжение срабатывания)
Iatt – ток через R2 Ограничительный резистор R6 подбирается по формуле R1=U e / I LED где:
R – сопротивление R6
Ue – напряжение питания
ILED – 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. 2.2 Индикаторы на логических элементах 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: Ib=ILED/h21Э где: 
Рис.7 Ib – входной ток транзисторного каскада
ILED – прямой ток светодиода (рекомендуется выставить 5 – 15 мА)
h21Э – коэффициент передачи тока Теперь мы можем приблизительно рассчитать входное сопротивление: Z=E/Ib где:
Z – входное сопротивление
E – напряжение питания
Ib – входной ток транзисторного каскада Если входной ток не превышает нагрузочную способность ЛЭ можно обойтись без R3, в противном случае его можно рассчитать по формуле: R=(E/Ib)-Z где:
R – R3
E – напряжение питания
Ib – 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 2.3. Пиковые индикаторы на специализированных микросхемах 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. Способы пнуть автора:
E-mail: Overlord7[собачка]yandex.ru
Мой аккаунт на форуме сайта Паяльник
Тема: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
когда подключаю индикатор без динамика к одному каналу то пригает под музику очень хорошо , но когда з динамиком параллельно то динамик играет а индикатор почти не шевелиться а когда последовательно подключаю то индикатор пригает а динамик играет очень очень тихо.. что мне делать чтоб и динамик громко играл и индикатор пригал по всей своей амплитуде . заранее благодарен
27.03.2011, 03:13 #2
Жестокий, толстый слон Регистрация 02.12.2002 Адрес Москва Сообщений 1,162
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
27.03.2011, 11:23 #3
Завсегдатай Регистрация 19.05.2008 Адрес Москва Сообщений 16,256
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Включите последовательно с индикатором диод (лучше германиевый или шотки) и резистор (резистором можно будет отрегулировать чувствительность)
27.03.2011, 11:32 #4
Старый знакомый Регистрация 06.05.2009 Адрес г.Павлодар Сообщений 593
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
вот подключение только второй R став переменник чтобы подогнать
28.03.2011, 08:03 #5
Старый знакомый Регистрация 19.02.2010 Адрес г.Канск Красноярского края Возраст 65 Сообщений 628
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Сообщение от Андрей3 
как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Имхо, такое подключение имеет один очень серьёзный недостаток, — отсутствме логарифмичности. То есть, при настройке с помощью входного потенциометра соответствия максимальной мощности на динамике максимальному отклонению стрелки, при небольшой подводимой мощности, стрелка на индикаторе отклоняться почти не будет, что, естественно, очень сильно уменьшает зрелищность данного мероприятия. Почитай здесь:
http://electroclub.info/invest/log_indicat.htm.
Абсолютно рабочие схемы, которые можно подключать как к выходу предварительного усилителя, так и к выходу усилителя мощности, ну, конечно, согласовав входное напряжение с помощью подстроечников от 22 кОм в 1 случае и до 220 км во втором. Повторил сам несколько раз, всё прекрасно работает.
18.08.2011, 14:53 #6
Новичок Регистрация 28.12.2010 Сообщений 71
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Люди добрые, помогите пожалуйста подключить плату индикации от Ростова 105. К ней пять проводов подходят, не разберусь сам что где. Схему нашел, но что-то там нет про нее ничего. Видел где-то похожую тему, но когда надо ничего никогда не найдешь. Хочу ее вместе с индикаторами запихать в системник. Получится как-то запитать от компа или нет?
18.08.2011, 15:35 #7
Завсегдатай Регистрация 30.12.2009 Адрес Брянск Возраст 39 Сообщений 1,349
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Степашка, Типо такого хочешь?
если схемы нет, то видимо, проще снять сами индикаторы и спаять/купить к ним логарифмический драйвер.
Бог создал мир. Остальное сделано в Китае.
19.08.2011, 00:46 #8
Новичок Регистрация 28.12.2010 Сообщений 71
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Юрий-Dos, да, типа такого хочу. Схему нашел, рисунки прилагаю, может кому понадобятся. Только у меня несколько вопросиков, так как соображаю в этом деле совсем поверхностно. +15в понятно, а -15в — это просто минус с источника питания или не просто? От 12в компа будет работать? Точки 3 и 4 это входы сигнала. С указанным вольтажом куда лучше цеплять — к выходам усилка или к выходу звуковой? На точку 5, если правильно понимаю, нужно вешать минусы обоих каналов.
Миниатюры
19.08.2011, 07:47 #9
Завсегдатай Регистрация 30.12.2009 Адрес Брянск Возраст 39 Сообщений 1,349
Re: как подключить стрелочный индикатор к динамикам?
Степашка, Ты сам свой аттач посмотрел то? Не видно.
Если драйвер в схеме К157ДА1 то возможно и однополярное питание, типо от компа. А куда цеплять зависит резисторов-делителей на входе.
Как подключить стрелочные индикаторы уровня сигнала к усилителю
Индикаторы звуковых сигналов.
Автор: Юрий Зотов
Опубликовано 08.04.2008
Часть I. Стрелочные индикаторы.
Стрелочные индикаторы, с колеблющейся в такт музыки стрелкой, вполне современно смотрятся на передних панелях усилителей до сих пор. И если наличие таких индикаторов ранее было действительно необходимо, то сейчас острой нужды в них нет.
Однако, судя по подобным вопросам в сети, любители таких вещей ещё остались. Вот как раз для них и написана эта статья.
1. Стрелочный прибор.
Конструкция.
Конструкция таких приборов разнообразна, однако принципы действия их одинаковы. В пластиковом корпусе размещен магнит цилиндрической формы. По образующей цилиндра установлена магнитная рамка с подпружиненным подвесом и закрепленной стрелкой. С противоположной стрелке стороны устанавливают балансир. В большинстве случаев такой балансир представляет собою капельку припоя, и служит для компенсации центробежных сил стрелки. Поскольку прибор, по своей сути, является механической системой, то и основные характеристики определяются «механикой» измерительной головки.
Хотелось бы отметить ещё одну особенность конструкции стрелочных индикаторов: для возврата стрелки в исходное положение применяется пружина (а это не линейный элемент, зависящий от её жёсткости), в результате шкала измерения прибора так же будет не линейна. В современных измерительных головках применяют многооборотные пружины, с достаточно хорошей гибкостью и нелинейность измерения очень мала, но всё же, мне кажется, стоит об этом помнить.
На рисунке выше представлена измерительная головка модели М6850 как наиболее распространённая и доступная, на данный момент, многим начинающим радиолюбителям. Лично я все свои схемы отрабатывал именно на ней.
Принцип действия.
Всё просто — подал на катушку ток, создалось магнитное поле. Взаимодействие магнитного поля катушки с магнитным полем постоянного магнита, приводит к отклонению катушки (и стрелки) пропорционально протекаемому в ней току. Направление протекаемого тока в катушке определяет направление отклонения стрелки. Отсюда вывод: стрелочный индикатор работает только с постоянным (пульсирующим ) током. Подача переменного тока на индикатор заставит стрелку «дрожать» и не более того.
Ну, вроде бы, всё понятно: измеряем величину переменного напряжения в звуковом тракте. В практике измерений известны: максимальная величина (амплитудное значение) сигнала, средневыпрямленное значение, среднеквадратичное значение сигналов. Мы не будем лезть в глубь теорий, определимся только с тем, что в нашем случае, мы измеряем средневыпрямленное значение. А шкалы наших приборов откалиброваны в децибелах (реже в процентах) от установленного «эталонного» уровня сигнала («0» dB). То есть, мы будем измерять не саму величину сигнала, а его отношение, к некоторой эталонной величине К=Uэталон./Uизмерен. , выраженной в децибелах. Для перевода измеренных значений в децибелы используют следующую формулу: А= 20 Lg Uэталон./Uизмерен .
Околовсякое. В переносных магнитофонах стрелочный индикатор применялся ещё и для измерения напряжения питающих элементов то есть являлся, по сути своей, примитивным вольтметром.
Из того, что я написал выше, следует логический вывод: чтобы индикатор работал так, как мы того ждём, необходимо преобразовать переменный ток в пропорциональный ему ток постоянный и подать его на измерительную головку. Первое, что приходит в голову, представлено на рисунке:
Как ни странно, но такой индикатор будет работать. После небольшого «ретуширования», он приобретает следующий вид:
И вполне может трудиться, скажем, при измерении выходной мощности какого — либо усилителя мощности. Ну а что, вообще можно сказать о подобной схеме? Работает она следующим способом: избыток сигнала до необходимого значения гасится резистивным делителем R1, R2. Диод преобразует переменный сигнал в постоянный (пульсирующий), путём среза «отрицательной» полуволны звукового сигнала. Полученный таким способом сигнал «сглаживается» на конденсаторе С1 и далее поступает на измерительную головку. Именно от этого конденсатора зависит время реакции и восстановления измерителя. До определённых, конечно, величин. Хороша схема или плоха? Вот её плюсы и минусы.
Плюсы:
1 — простота схемы.
2 — минимум деталей.
3 — не требует источника питания.
Ну вот вроде и всё.
Минусы:
1 — Низкая точность измерения, в силу установленного однополупериодного выпрямителя (VD1).
2 — Малое входное сопротивление, определяемое, в основном, резистором R1. Именно это и позволяет использовать её только с источниками сигнала обладающими низким выходным сопротивлением (как уже указывалось выше — с усилителями мощности).
3 — Малый диапазон измерения. При не больших значениях мощности, колебания стрелки будут практически не заметны.
Очевидно, что для большей универсальности измерителя требуется улучшение схемы. Опять же, первое, что напрашивается, это применение «буфера» с большим входным и малым выходным сопротивлением. Самым простым способом видится использование транзистора, как усилителя постоянного тока.
Вот одна из возможных схем:
Как видно, по сравнению с предыдущей схемой добавлен транзистор VT1, что несколько повысило чувствительность схемы. Однако остальные недостатки остались.
Возможен и другой вариант применения транзистора — в качестве эмиттерного повторителя:
В этом случае мы получаем буфер с высоким входным и низким выходным сопротивлением. Однако, поскольку Кпередачи эмиттерного повторителя не может быть больше единицы, мы не сможем получить от этой схемы повышения чувствительности. Остальные недостатки измерителя так же сохраняются.
Вот мы и подошли к схеме, сочетающей в себе усилительные свойства и низкое выходное сопротивление.
Эту схему (в различных интерпретациях) часто используют в аппаратуре с однополярным питанием. Мною она так же была повторена не однократно и доказала высокую повторяемость и стабильность работы. В ней устранено большинство недостатков, приведённых выше схем. Транзисторный усилитель на VT1, VT2 имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление. Питаться схема может от источника с напряжением от 3 до 25 вольт (зависит от применяемых транзисторов). Не критична к номиналам пассивных элементов. Есть конечно и минусы — однополупериодный выпрямитель VD1, VD2 (обратите внимание, что здесь он реализован по схеме умножителя напряжения). Как следствие — некоторая неточность измерений. Однако простота и универсальность устройства с лихвой компенсируют этот недостаток.
В связи с доступностью интегральных операционных усилителей рассмотренную выше схему можно реализовать и на ОУ.
Как видно в этой схеме активным элементом выступает операционный усилитель. Кроме уменьшения количества пассивных деталей, данная схема практически идентична предыдущей схеме и содержит в себе те же преимущества и недостатки.
Поскольку речь зашла об использовании операционных усилителей в измерителях сигнала, хотелось бы рассмотреть ещё несколько схем их реализации.
Указанные варианты сохраняют преимущества схем описанных выше, но и измеряют уже две полуволны звукового сигнала, за счёт применения диодного моста. Схема, представленная на рисунке справа, к тому же, обеспечивает ЛИНЕЙНОЕ перемещение стрелки измерительной головки, поскольку последняя включена в цепь обратной связи операционного усилителя. Чувствительность индикаторов можно регулировать подбором сопротивления R3. Входное сопротивление индикаторов составляет около 47 кОм. Напряжение питания зависит от типов применяемых ОУ, а в качестве усилителя можно применять практически любые ОУ, с выходными токами более 5mA. Но я бы рекомендовал использовать ОУ с полевыми транзисторами на входе (К140УД8, КР 544УД2 и т.д.). В таком случае, будет возможность повысить входное сопротивление узла простым увеличением номиналов резистивных делителей на входе (R1, R2).
И ещё небольшой нюансик. В приведённых выше схемах индикаторов на ОУ, возможны другие варианты подачи половины питающего напряжения на входы усилителей. При этом их характеристики, практически, не изменятся. Но этот вопрос уже из области схемотехники ОУ. Кроме того, указанные схемы можно питать и двуполярным напряжением питания с минимальными переделками.
На последок хотелось бы рассмотреть измеритель уровня сигнала на высококачественной специализированной микросхеме К157ДА1.
Не смотря на свою «долгую жизнь», на мой взгляд, она всё ещё заслуживает пристального внимания. Эта микросхема содержит в себе двухполупериодный выпрямитель среднего значения сигнала, буферный каскад и преобразователь двуполярного сигнала в однополярный. Основные электрические параметры:
Коэффициент усиления по напряжению
Как подключить стрелочные индикаторы уровня сигнала к усилителю
| Текущее время: Сб мар 09, 2024 01:07:25 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Запрошенной темы не существует.
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y
Работоспособность сайта проверена в браузерах:
IE8.0, Opera 9.0, Netscape Navigator 7.0, Mozilla Firefox 5.0
Адаптирован для работы при разрешениях экрана от 1280х1024 и выше.
При меньших разрешениях возможно появление горизонтальной прокрутки.
По всем вопросам обращайтесь к Коту: kot@radiokot.ru
©2005-2024