Схема индикатора выходной мощности УНЧ (светодиоды+КТ315)
Изготовляя свой усилитель мною было твердо решено сделать по 8-10 ячеечному светодиодному индикатору выходной мощности на каждый канал(4 канала). Схем подобных индикаторов полным-полно, нужно только выбрать под свои параметры. На данный момент выбор чипов, на которых можно собрать индикатор выходной мощности УНЧ, очень большой, ну вот например : КА2283, LB1412, LM3915 и т.п. Что может быть проще чем купить такой чип и собрать схему индикатора ) Я в свое время пошел немножко другим путем...
Содержание:
Предисловие
На изготовление индикаторов выходной мощности для своего УНЧ я выбрал схему на транзисторах. Вы спросите: а почему не на микросхемах? - постараюсь объяснить плюсы и минусы.
Из плюсов можно отметить то, что собирая на транзисторах можно максимально гибко отладить схему индикатора под нужные вам параметры, выставить нужный диапазон индикации и плавность реакции как вам нравится, количество ячеек индикации - да хоть сотня, лишь бы терпения хватило на их регулировку.
Также ожно использовать любое питающее напряжение(в пределах разумного), спалить такую схему очень сложно, в случае неисправности одной ячейки можно быстро все исправить. Из минусов хочу отметить то что на наладку данной схемы по своим вкусам придется потратить немало времени. Делать на микросхеме или транзисторах - решать вам, исходя из ваших возможностей и потребностей.
Индикаторы выходной мощности собираем на самых распространенных и дешевых транзисторах КТ315. Думаю, каждый радиолюбитель хоть раз в своей жизни сталкивался с этими миниатюрными цветными радиокомпонентами, у многих они валяются пачками по несколько сотен и без дела.
Рис. 1. Транзисторы КТ315, КТ361
Шкала моего УНЧ будет логарифмическая, исходя из того что максимальная выходная мощность будет порядка 100Ватт. Если сделать линейную то при 5 Ваттах ничего не будет даже светиться или же придется делать шкалу на 100 ячеек. Для мощных УНЧ нужно чтобы между мощностью на выходе усилителя и количеством светящихся ячеек была логарифмическая зависимость.
Принципиальная схема
Схема до безобразия проста и состоит из одинаковых ячеек, каждая из которых настроена на индикацию нужного уровня напряжения на выходе УНЧ. Вот схема на 5 ячеек индикации:
Рис. 2. Схема индикатора выходной мощности УНЧ на транзисторах КТ315 и светодиодах
Выше приведена схема на 5 ячеек индикации, клонировав ячейки можно получить схему на 10 ячеек, как раз такую я и собирал для своего УНЧ:
Рис. 3. Схема индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)
Номиналы деталей в данной схеме рассчитаны под напряжение питания порядка 12 Вольт, не считая резисторов Rx - которые нужно подбирать.
Расскажу о том как работает схема, все очень просто: сигнал с выхода усилителя НЧ идет на резистор Rвх после чего диодом D6 срезаем полуволну и потом постоянное напряжение подаем на вход каждой ячейки. Ячейка индикации представляет собой пороговое ключевое устройство которое зажигает светодиод при достижении некоторого уровня на входе.
Конденсатор С1 нужен для того чтобы при очень большой амплитуде сигнала сохранялась плавность выключения ячеек, а конденсатор С2 реализовывает задержку свечения последнего светодиода на некую долю секунды, чтобы показать что достигнут максимальный уровень сигнала - пик. Первый светодиод обозначает начало шкалы и поэтому светится постоянно.
Детали и монтаж
Теперь о радиодеталях: конденсаторы С1 и С2 подберете по своему вкусу, я взял каждый по 22МкФ на 63В(на меньший вольтаж не советую брать для УНЧ с выходом в 100Ватт), резисторы все МЛТ-0.25 или 0.125. Транзисторы все - КТ315, желательно с буквой Б. Светодиоды - любые которые сможете достать.
Рис. 4.Печатная плата индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)
Рис. 5. Расположение компонентов на печатной плате индикатора выходной мощности УНЧ
Все компоненты на печатной плате не обозначал поскольку ячейки идентичны и вы без особых усилий сами разберетесь что и куда впаивать.
В результате моих трудов получились четыре миниатюрных платки:
Рис. 6. Готовые 4 канала индикации для УНЧ мощностью 100 Ватт на канал.
Настройка
Сначала настроим яркость свечения светодиодов. Определяем какое нам надо сопротивление резисторов чтобы добиться нужной яркости светодиодов. Подключаем последовательно к светодиоду переменный резистор на 1-6кОм и подаем на эту цепочку питания с таким напряжением, от которого будет питаться вся схема, у меня - 12В.
Крутим переменник и добиваемся уверенного и красивого свечения. Отключаем все и замеряем тестером сопротивление переменника, вот вам и номиналы для R19, R2, R4, R6, R8... Этот способ является экспериментальным, можно также посмотреть в справочнике максимальный прямой ток светодиода и посчитать сопротивление за законом Ома.
Самый длительный и ответственный этап настройки - настройка порогов индикации для каждой ячейки! Будем настраивать каждую ячейку подбирая для нее сопротивление Rx. Поскольку у меня будет 4 таких схемы по 10 ячеек то сначала отладим данную схему для одного канала, а другие на основе ее настроить будет очень просто, используя последнюю как эталон.
Ставим вместо Rx в первой ячейке переменный резистор на 68-33к и подключаем конструкцию к усилителю(лучше к какому-нибудь стационарному, заводскому где есть своя шкала), подаем напряжение на схему и включаем музыку так чтоб было слышно, но на маленькую громкость. Переменным резистором добиваемся красивого подмигивания светодиода, после этого отключаем питание схемы и измеряем сопротивление переменника, впаиваем вместо него постоянный резистор Rx в первую ячейку.
Теперь идем к последней ячейке и делаем то же самое только раскачав усилитель до максимального предела.
Внимание!!! Если у вас очень "доброжелательные" соседи то можно не использовать акустических систем, а обойтись подключенным вместо акустической системы резистором в 4-8 Ом, хотя удовольствие от настройки уже будет не то ))
Добиваемся переменным резистором уверенного свечения светодиода в последней ячейке. Все остальные ячейки, кроме первой и последней(мы уже их настроили), настраиваете как вам нравится, на глаз, отмечая при этом для каждой ячейки значение мощности на индикаторе усилителя. Настройка и градуировка шкалы остается за вами )
Отладив схему для одного канала(10 ячеек) и спаяв вторую придется так же провести подбор резисторов, поскольку каждый транзистор имеет свой коэффициент усиления. Только никакого усилителя ту уже не нужно и соседи получат небольшой таймаут - просто спаиваем входы двух схемок и подавая туда напряжение, например с блока питания, подбираем сопротивления Rx добиваясь симметричности свечения ячеек индикаторов.
Заключение
Вот и все, что я хотел рассказать о изготовлении индикаторов выходной мощности УНЧ с использованием светодиодов и дешевых транзисторов КТ315. Свои мнения и примечания пишите в комментариях...
UPD: Юрий Глушнев прислал свою печатную плату в формате SprintLayout - Скачать.
Начало цикла статей: Усилитель мощности ЗЧ своими руками ( Phoenix-P400 ).
можно ведь измерить напряжение на выходе усилителя к резистору, взяв его за максимальное, а дальше подав на схему то же напряжение подбирать резистор, и т.д. до конечного (минимального;
ведь не у всех найдутся резисторы такой мощности и тем более акустика, да и жалко как то ее гонять на полной мощности!)
Думаю что можно и так как ты описал, сам так не пробовал - измерял когда-то пиковое напряжение на выходе УНЧ, подключая к выходу диод и конденсатор для фиксации пиковой величины. Пусть в плане настройки уже каждый сам себе выберет подходящий вариант.
Рассматривая варианты для индикатора мощности нашел вот такую микруху
LM3915
по умолчанию на 10 светодиодов
в даташите показан вариант на 20 светодиодов(две микрухи)
А к мостовому УНЧ такой индикатор можно подключить?
Такой индикатор можно подключить к выходу любого УНЧ.
Какое сопротивление подобрать, если делать схему из 4 транзисторов? Не хочу собрать схему и чтобы у меня потом все погорело
Антон, можно собрать схему одной ячейки (один транзистор) на макетной панели или же навесным монтажом, подобрать сопротивления резистора Rx для разных уровней громкости (как описано в статье). Имея на руках все значения сопротивлений для каждого уровня громкости (каждой из 4х ячеек), собираем всю схему но уже на печатной плате.
Расчет сопротивлений гасящих резисторов R2, R4, R6, R8, R19 для светодиодов (рисунок 2) выполняем исходя из формул, которые приведены в одной из статей по Raspberry Pi или же экспериментальным путем, подключив переменный резистор на 1-2кОм.
Спасибо) Еще пару вопросов есть. Если покупать светодиоды они все должны быть с одинаковым током? Начал смотреть в магазинах на светодиоды цветные в основном ток 20 мА А на белый 30 мА. Лучше все выбрать с одинаковым током? Просто у нас по схеме к белому светодиоду подключается просто резистор. Как лучше сделать и подобрать? Правильно ли я понял к резисторам R2, R4, R6, R8 сопротивление рассчитываем опираясь на светодиоды. Тогда к Rx мы просто подбираем? А какое сопротивление берем для остальных?
Какой выбрать диод? Подойдет ли мне батарейка 12 В?
Как можно проверить собранный прибор не имея УНЧ? Возможно ли это с помощью доступных приборов (колонки, динамики телефона или компьютера)?
Не обязательно, у светодиодов разной марки и разного цвета свечения - разный рабочий ток. Для ограничения тока через светодиоды служат гасящие резисторы R2, R4, R6, R8, R19 (рисунок 2). Для подбора тока можно временно установить переменный резистор на несколько кОм и подобрать сопротивление для желаемого уровня свечения каждого цветного светодиода, потом впаять в схему постоянные резисторы с сопротивлениями что получились в результате экспериментов.
Верно, только Rx уже служит другой цели - настройка ограничения напряжения на входе транзистора, при котором зажжется подключенный к нему светодиод.
Практически любой выпрямительный, на малую или среднюю мощность.
Да, но только для изначальной наладки и экспериментов. Схему нужно питать от стабилизированного источника напряжением 5В, 6В, 9В, 12В, 24В... Здесь важно только подобрать сопротивления гасящих резисторов для светодиодов, чтобы получить оптимальное свечение при оптимальном токе.
По сути, эта схема является индикатором уровня напряжения, поэтому на вход (IN) можно подавать разные уровни напряжений с блока питания. Также сигнал можно брать с любого выхода усилителя на акустические колонки: музыкальный центр, активные колонки к компьютеру, динамик в телевизоре и т.п.
Просто соберите схему одной ячейки индикации и проведите эксперименты с разными светодиодами и напряжениями на входе IN, а дальше все прояснится:
Можно ли проверить устройство без УНЧ. Если его нет чем можно его заменить? Как можно использовать иначе это устройство
Можно использовать как игрушку - индикатор уровня звукового сигнала для смартфона, подключив вход устройства к одному из выходов на наушники. Также можно применить в качестве индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи...
Чему должно быть равно сопротивление Rвх и R1 R3 R5 R7?
Моделирую схему в multisim, подскажите пожалуйста что подключить на входе IN в схеме чтобы смоделировать?
Rвх - поэкспериментируйте, например 100 Ом. R1, R3, R5, R7 - на схеме указано, примерно 13 кОм. На вход IN подавать синусоидальное или постоянное напряжение амплитудой от 1В до 20В. Внимательно прочитайте статью, многое из того что вы спрашивали там уже описано.
Подскажите, ВС846 в cmd вместо КТ315 подойдут?
Приветствую!
Да, ВС846 подойдет. В этой схеме индикатора сигнала можно применить практически любой маломощный транзистор общего назначения со структурой N-P-N.
D2 и D3 должны регистрировать выходную мощность 0,06 и 0,1Вт на нагрузке 4 Ом, амплитуда на выходе соответственно 0,46 и 0,63В. Напряжение открытия транзистора от 0,6 до 0,9в. Что можно сделать?
Если нужно мерить очень слабые мощности, то можно попробовать добавить на вход схемы усилитель на полевом транзисторе. Также можно добавить усилитель собранный на ОУ, например на LM386 или другой дешевой микросхеме.
Еще вместо транзисторов, которые управляют светодиодами D2 и D3, можно попробовать задействовать составные транзисторы или сделать два каскада усиления.
Также вместо этих транзисторов можно установить маломощные германиевые, у которых напряжение открытия всего лишь 0,15В.