Пиковые индикаторы уровней ценовых минимумов и максимумов. Пиковый индикатор выходной мощности

Этот двухканальный индикатор сигнала звука на светодиодном столбике выполнен на специализированных микросхемах LM3914. Собрал данный индикатор по 60 светодиодов на каждый канал, все диоды красного свечения (больше нравятся по яркости свечения), хотя конструкция индикатора такова, что легко можно заменить планку на свечение диодов другого цвета. Конструктивно девайс имеет 3 платы:

1. Плата индикаторов (сменная).

2. Плата левого канала.

3. Плата правого канала.

Уровни индикации:

- Первый сегмент 20 mv
- 10 сегмент 150 mv
- 20 сегмент 300 mv
-.........
-.........
-.........
- 60 сегмент 900 mv

Калибровка производилась при помощи милливольтметра раздельно по каналам и затем уже как сравнение двух вместе. Конструктивно микросхемы стоят в панелях, для удобства замены, к примеру для логарифмического индикатора на LM3915.

Ее основу составляют 10 компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подается входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами втекающего тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов. Индикация может производиться или одним светодиодом (режим "точка”), или линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим "столбик”). Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, - на выводы 4 (нижний уровень Uн) и 6 (верхний уровень Uв).

Таблица рабочих параметров микросхемы LM3914

Ток потребления при всех горящих LED сегментах обоих каналов порядка 1,3А при питании 5В. На платах не применен входной усилитель сигнала, но чувствительность его такова, что нижний предел (первый сегмент) можно зажечь меньше чем 20 mv переменного сигнала.

Уровня сдвоенная на 2 канала имеет размер 157х32 мм. Каждая плата канала раздельная (левый и правый) имеет размер 157х24 мм. В собраном виде конструктив имеет размеры: 157х32х45 мм.

В качестве настройки правильной линейности шкалы необходимо выбрать пределы нижних и верхних уровней для каждой микросхемы. Принципиально есть возможность при желании растянуть шкалу каждого канала в несколько раз при данном схемном решении.

Можно конечно использовать в качестве основного компонента и микросхему вместо транзисторов, но на мой взгляд устройство выполненное на чипе имеет меньший диапазон творческой мысли, то есть не сделаешь таких тонких настроек, которые можно установить в транзисторном варианте. Транзисторная топология дает возможность гибко настраивать различные параметры с необходимым диапазоном индикации, мягкое реагирование сигнала на светодиоды и такое же плавное затухание. Индикаторную цепочку можно собрать практически с любым количеством светодиодов, лишь бы было желание и необходимость в этом. p>

Хотя справедливости ради нужно отметить, что транзисторные схемы с большим количеством установленных светодиодов, требуют много времени на их отладку и регулировку. Но зато с такой конструкцией приятно работать в последствии, ее очень трудно вывести из строя. Но даже в случае нештатной ситуации с какой либо из ячеек, можно все без проблем починить. Клиповый индикатор выходной мощности не требует больших финансовых затрат на его изготовление, используются самые ходовые кремневые транзисторы типа КТ315. Любой радиолюбитель хорошо знаком с такими полупроводниками, многие начинали свой путь в электронике именно с использования таких транзисторов.

Представленная здесь схема индикатора выходной мощности усилителя имеет логарифмическую шкалу, учитывая то, что мощность на выходе будет составлять более 110 Вт. Если бы для упрощения сделать шкалу линейного типа, то тогда например при 4-6 Вт светодиоды не в состоянии были бы открыться, либо пришлось бы делать линейку порядка 120 ячеек. Поэтому устройство индикации предназначенное для мощных усилителей нужно собирать с таким условием, чтобы существовала логарифмическая зависимость относительно выходной мощности усилителя и количеством установленных светодиодов.

Принципиальная схема пикового индикатора

Пиковый индикатор выходной мощности и его представленная схема абсолютно простая, и изготовлена с идентичными ячейками отображающие визуальную индикацию, каждая из которых показывает свой уровень выходного напряжения усилителя. Здесь схема на 5 точек индикации:

Схема пикового индикатора выходной мощности усилителя на транзисторах КТ315

По принципу показанной выше схеме можно легко изготовить индикацию и на десять точек.

Индикаторы звуковых сигналов. Часть вторая.

Часть 2. Дискретные измерители.

Вот и пришло время выполнять обещанное. В этой части статьи будут рассмотрены приборы фиксирующие только два состояние уровня сигнала: он есть , или его нет .

1. Пиковые индикаторы.

Свою родословную этот тип индикаторов ведёт от времён повсеместного распространения магнитной записи. Там основное назначение устройства было в регистрации превышении максимального уровня записи - "0" dB. Чуть позднее, такой тип индикаторов стали применять в усилителях мощности, и некоторых акустических системах. В усилителях, пиковый индикатор сигнализировал о превышении лимитированного уровня сигнала (клип-детектор, или, проще говоря, регистратор ограничения сигнала), а в АС он сигнализировал о превышении подводимой мощности. Так что такому детектору найдётся место и в наши дни.
Логика работы пикового детектора проста до неприличия: пока сигнал на входе не превышает некоторого значения, светодиод на выходе устройства не горит. Как только величина переменного напряжения превысит установленный уровень - светодиод вспыхивает. Остаётся только выставить этот уровень, и пиковый детектор готов к работе.
На данный момент существует огромное количество схемных реализаций таких устройств. Для начала рассмотрим самый простейший, показанный на рис1.

Как видно из схемы, всё построено на одном транзисторе. Выпрямленное диодом VD1 и "сглаженное" на конденсаторе С1 переменное напряжение подаётся на базу транзистора VT1. Если это напряжение ниже напряжения на эмиттере, то транзистор закрыт и светодиод не светится. При превышении входного напряжения на базе более 4 вольт, транзистор открывается и светодиод зажигается. Отсюда следует, что напряжение открытия транзистора можно выбирать, подбирая стабилитрон VD2. Кстати, стабилизирующую цепь R3,VD2 можно заменить на обычный резистивный делитель, однако в этом случае снизится стабильность показания устройства, поскольку опорное напряжение будет немного "плавать". В любом случае, общее сопротивление этого делителя рекомендую брать в пределах 0,3 - 2 кОм. Сопротивлением R2 производят окончательную калибровку индикатора.
На рисунке 2 представлен ещё один из простейших индикаторов. Он по своим параметрам аналогичен первому, но собран на двух логических инверторах КМОП - логики. Порог срабатывания устройства, определяется внутренним устройством микросхемы и составляет для К561ЛН1 около 2 вольт. В исходном состоянии, при уровне входного сигнала менее порогового на входе первого инвертора присутствует логический ноль. Следовательно на выходе инверторов так же будет ноль, а R6 будет замкнут на "землю". Светодиод VD5 гореть не будет. При превышении входного сигнала пороговый уровень, инверторы переключаться, на выходе появиться высокий уровень и светодиод загорится.
Преимущества приведённых схем - их простота и при невысоких требованиях к точности измерения они вполне работоспособны. Основной недостаток - "не чёткое" срабатывание светодиода, выражающееся в изменении яркости, при приближении уровня входного напряжения к порогу срабатывания. Для частичного устранения этого недостатка в схеме, представленной на рисунке 2, последовательно применены два инвертора.

Дальнейшим улучшением схемы с транзисторами, стала схема, представленная на рисунке 3. Видим, что введён ещё один транзистор VT2 и резистор R7. Собственно, он-то и должен устранить нечёткость срабатывания предыдущего устройства. В момент переключения, когда транзистор VT2 начинает открываться, его коллекторный ток течёт в два направления: на светодиод, и на базу транзистора VT1 через резистор R7. Это ускоряет перевод транзистора VT1 в насыщение и соответственно уменьшает время переключения.
Более совершенное устройство представлено на рисунке 4. Пиковый детектор построен на основе компаратора- устройства сравнения сигнала и отличается небольшим количеством навесных элементов. Работает индикатор следующим образом: на входы компаратора, инвертирующий и не инвертирующий, подаются два напряжения. На инвертирующий - опорное, задаваемое делителями R11, R12, а на не инвертирующий-полученое с детектора. Пока напряжение на не инвертируемом входе не превышает величины опорного напряжения (напряжение на инвертирующем входе), компаратор находиться в выключенном состоянии. То есть на выходе ОУ присутствует низкий уровень, индикатор LED2 не светится. Как только напряжения на входе сравняются (напряжение на не инвертируемом входе сравняется с опорным), компаратор скачкообразно "переключиться". На выходе появиться высокий уровень и через светодиод потечёт ток. Хороша ли эта схема? Да, очень даже не плоха, но имеет свои особенности.
1. Двуполярное питание. Может создать некоторые затруднения при реализации в устройствах с "однополярным" питанием. Но.
2. Двуполярное питание позволяет эффективно сравнивать сигналы вблизи "нулевого" уровня. То есть мы получаем устройство с очень большим диапазоном измерения.
Опять же, в следствии применения двуполярного питания, выходное напряжение ОУ скачкообразно изменяется от +Uпитания до -Uпитания. Это не всегда удобно. Именно по этому на рисунке последовательно со светодиодом установлен диод VD2. Его назначение - защищать светодиод от изменения полярности включения, в то время, когда с выхода ОУ на светодиод поступает отрицательное напряжение.

Принципиально не важно, на какой вход подавать опорное и контролирующее напряжение. Зеркально измениться только логика работы светодиода.

Околовсякое: Как отмечалось выше, в силу большого диапазона измерения, по этой схеме можно сделать "индикатор тишины" ("индикатор паузы"). Светодиод будет гореть, когда сигнал есть, и гаснуть, когда сигнал пропадет. Какая от этого польза? Ну, например, компаратор, в качестве датчика, можно подключить к устройству с выдержкой времени, а оно, в свою очередь, отключит усилитель от сети.

Повысить качественные характеристики и надёжность можно, если применить в качестве компаратора не операционный усилитель, а специализированный прибор. Самый распространённой и доступной, из советских микросхем подобного рода, была К554 СА3А. Это прибор, изначально расчитан на применение в качестве компаратора. По внутренней схемотехники схож по устройству с операционным усилителем, однако отличается от него, в основном, наличием дополнительного каскада на выходе для сопряжения уровней выхода компаратора с уровнями логического "0" и "1" цифровых устройств (ТТЛ и КМОП-логики). Физически, выходной каскад представляет собою транзистор, позволяющий включить его по схеме с общим эмиттером (с коллекторной нагрузкой), так и по схеме эмиттерного повторителя. Желающие поподробней ознакомиться с этим прибором пусть почитают литературу, от себя же ещё добавлю об одной особенности: этот прибор может питаться как от двуполярного питания, с сохранением всех выигрышей такого включения, так и от однополярного питания. Что, несомненно, добавляет плюсов этому прибору. К сожалению, при однополярном питании нижний предел сравнивающих сигналов начинается не от "нуля", а от 0,5V. Это немного снижает диапазон измерений, однако в большинстве случаев, в этом и нет необходимости.

В заключении рассмотрим пиковый детектор построенный на специализированной микросхеме К157ХП1.
Основные технические данные микросхемы:

Напряжение питания
Потребляемый ток
Выходной ток на индикаторы
Выходное опорное напряжение
Порог срабатывания системы АРУЗ
Выходной ток системы АРУЗ
Рассеиваемая мощность
Напряжение срабатывания дискриминатора

Микросхема разрабатывалась в линейке предназначенной для аппаратуры магнитной записи, однако с успехом может применятся и как отдельное устройство. Внутри корпуса содержится три функционально не зависимых узла: два пиковых дискриминатора с усилителями токов светодиода и узел вырабатывающий напряжение для управления элементами АРУЗ. Последний, разумеется нам не нужен.
На рисунке 5 представлена принципиальная схема пикового детектора, построенного на основе К157ХП1.

Как видно, схема очень проста и содержит минимальное количество деталей. Единственное о чём можно сказать, это об электролитических конденсаторах. Их ёмкость определяет постоянную времени индикации.
Следующим шагом в развитии пиковых индикаторов стало увеличение числа контролируемых уровней. В дополнение к основному индикатору стали устанавливать ещё один (реже два). Их назначение - сигнализировать о приближении величины к пороговому значению. Обычно диапазон устанавливался в пределах -3 - -6 dB. Установленные в акустических системах, такие индикаторы индицировали о подводимой мощности. Конструктивно, такие приборы представляли собой несколько схем, подключенных к одной измеряемой точке. Каждая ячейка такого индикатора калибруется на соответствующее значение напряжения или мощности.

Последующим развитием рассмотренных выше схем, явились дискретные индикаторы уровня. Они уже позволили контролировать весь звуковой диапазон. На данный момент, это наиболее совершенные устройства, и мы рассмотрим их в следующей статье.

Вопросы, как обычно, складываем .

Как вам эта статья?

Многие хорошо помнят, как на заре 80-х, в магнитофонных деках (японских) были индикаторы уровня записи с отображением пиков. Иметь такой индикатор в своём распоряжении - было мечтой многих радиолюбителей и меломанов, а собрать его самому в то время было просто не реально.
С появлением микроконтроллеров, схемотехника резко изменилась, и сейчас схема пикового индикатора выглядит не сложнее схемы простого транзисторного приёмника 80-х.

Вашему вниманию предлагается пиковый индикатор уровня сигнала на микроконтроллере PIC16F88, моно, в качестве индикаторов используются светодиоды или светодиодные матрицы. Входы левого и правого канала в нём объединены. Или для второго канала необходимо изготовить ещё один подобный индикатор. Количество светодиодов в индикаторе (матрице) - 40 шт. Хорошо будет смотреться индикатор, например на таких матрицах (по 10 светодиодов).

Подобных матриц на канал необходимо 4 шт. Цвет свечения выбирайте на свой вкус. Можно применить одноцветные, а можно последнюю поставить например желтого или красного цвета)если первые зелёные).
Или например есть ещё такие матрицы по 20 светодиодов. Их на канал нужно 2 шт.

Посмотрите демонстрационное видео, работы индикатора пиков. Здесь он работает в режиме индикации с пиками в падающем режиме, шкала логарифмическая (резисторы R11-R14 отсутствуют, или джамперы сняты).

Индикатор может работать и в линейном режиме, с индикацией пиков и без индикации пиков, так-же в режиме бегающей точки с индикацией пиков и без индикации пиков. Сама пик индикация работает в двух режимах - обычном и падающем. Обычный - это пики горят в течении 0,5 секунд и гаснут, падающий - это пики горят 0,5 секунд и падают вниз (если уровень сигнала в данный момент стал ниже уровня, который был 0,5 сек. назад).
Схема индикатора изображена ниже. Светодиоды применены на ток 3 мА, если ставить светодиоды мощнее, на ток 20 мА, то резисторы R1-R8 необходимо заменить на резисторы по 22-33 Ом. R11-R14 устанавливаются в зависимости от необходимого режима работы индикатора. Для оперативного переключения режимов, можно в точках их соединения с общим проводом установить коммутированные перемычки ("джамперы").

Конфигурация процессора (установка предохранителей, "фузов")

CP:OFF, CCP1:RB0, DEBUG:OFF, WRT_PROTECT:OFF, CPD:OFF, LVP:OFF, BODEN:ON, MCLR:OFF, PWRTE:OFF, WDT:ON, OSC:INTRC_IO, IESO:OFF, FCMEN:OFF.

Режимы, в которых может работать индикатор, изображены ниже в таблице. Их можно комбинировать установкой или снятием перемычек (резисторов). Резистором R1 изменяется чувствительность индикатора, меняется напряжение на выводе 2 микроконтроллера, причём чем меньше напряжение на выводе, тем выше чувствительность. Оптимальное напряжение на выводе 200-250 мВ.

Таблица 1. Выбор режимов индикации.

Ниже в архиве имеются схема, рисунки печатной платы, прошивка микроконтроллера.

Если у кого-то возникнут какие либо вопросы по конструкции индикатора, задавайте их .

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.