108 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стрелочный индикатор звука

Стрелочный индикатор звука

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:

Читать еще:  Подушка в форме сердца

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).

Читать еще:  Бормашина для домашних работ своими руками

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:

Стрелочные индикаторы выходного сигнала

Стрелочные индикаторы выходного сигнала

Стрелочные индикаторы выходного сигнала в настоящее время пользуются большой популярностью, особенно для использования их в модернизации раритетной аппаратуры. Многие радиолюбители прекрасно помнят советский усилитель мощности Radiotehnika У-101 Рижского одноименного завода. В начале 80-х завод приступил к выпуску новой модели, международного стандарта (габаритные) музыкального комплекса «Radiotehnika K-101 stereo». В целом это комбайн был очень даже неплохим комплексом. Но вот усилитель, вернее встроенный в нем индикатор выходной мощности толи был несовершенным или присутствовали ошибки в конструкции.

Тем не менее, когда аппарат был новый то никаких нареканий не вызывал, но со временем он начинал доставлять некоторые неудобства своим не четким и тусклым свечением шкалы или вообще в схеме управления выходил из строя какой-либо элемент. С недавнего времени я тоже стал обладателем такого усилителя. Конечно у меня не было желания восстанавливать штатный индикатор, а изначально я уже предполагал установить в аппарат стрелочные. Тем более у меня в запасе было несколько штук таких, да и на рынках радиотоваров их найти по моему не сложно. Но как бы там ни было я приступил к реставрации и частичной модернизации с целью установить стрелочные индикаторы выходного сигнала Radiotehnika У-101 на К157ДА1.

Вначале взял трех миллиметровый пластик и вырезал из него 3 заготовки прямоугольной формы, а затем при помощи дихлорэтана склеил индикаторы друг с другом. Пластиковые полоски следует подогнать так, чтобы они по ширине были одинаковы с индикаторами и не выступали за периметр. Здесь на фото показана конструкция с натуральным размером окошка в передней панели усилителя мощности.

В стекле от штатного индикатора сделал окошки и одел на новые стрелочные индикаторы. Стекло желательно обработать маленьким мелким напильником или надфелем, чтобы плотно село на свое место. Далее склеил все это опять же дихлорэтаном. Конечно всю эту операцию нужно проделывать очень аккуратно, так как это фронтальная панель и должна смотреться соответственно.

Здесь наступает ответственный этап.
Сверху индикаторов, относительно окошка в стекле, имеется небольшой зазор. Так вот пусть он так и остается, туда удобно будет поместить SMD-светодиоды для подсветки.

Теперь нужно припаять провода к светодиодам и посадить их в то зазор, который между индикатором и стеклом на небольшое количество супер-клея.

Вырезал еще из пластика полосу и прикрепил ее к боковым стенкам. После того как она будет еще посажена на клей, то конструкция обретет еще большую жесткость и будет являться основой для установки на нее управляющей платы.

Читать еще:  Кусудама «маленькая черепаха»

На этом фото стандартное место установки индикатора. Там же виден красный коннектор с проводами он предназначен для подачи питания на плату управления. Он конечно будет нужен в дальнейшем.

На этом этапе необходимо собранный модуль примерить, как он становиться. Дело в том, что эта конструкция никакими винтами не крепится, а просто прижимается передней панелью к шасси усилителя мощности. Поэтому нужно обеспечить максимально плотную посадку. Под провода идущих от светодиодов следует круглым надфилем сделать небольшой пропил в шасси.

Принципиальная схема и печатная плата модуля управления


Здесь можно скачать чертеж Layout для печатной платы: scaler_indicator-Layout

Теперь необходимо установить плату на устройстве с индикаторами, закрепить в усилителе и можно делать подключение.

Коннектор схемы управления индикаторами имеется питающее напряжение 24v, но это нормально, потому что на стабилизатор напряжения КРЕН 7809 можно спокойно подавать до 36v, а на выходе получить нужные 9v. А также выходной сигнал обоих каналов. Провода я паял непосредственно к разъему, затем заизолировал, а провода стянул капроновым хомутиком.

Завершающий этап монтажа

Прежде чем устанавливать корпус на шасси усилителя необходимо подстроить переменным резистором, установленном на управляющей плате, нужный предел значения стрелочных индикаторов. И после этого ставим на место корпус и можно приступать к испытанию.

KOMITART — развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Купить Микшер

Купить Караоке

Статистика

Простой аналоговый индикатор уровня сигнала для УНЧ.

Простой аналоговый индикатор уровня сигнала для УНЧ.

Аналоговый индикатор уровня сигнала

Многие радиолюбители, конструирующие звуковые усилители, задаются вопросом, как, и по какой схеме собрать стрелочный индикатор уровня сигнала, поэтому в этой статье мы решили сделать подборку нескольких вариантов подобных индикаторов.

Для начала рассмотрим простую транзисторную конструкцию, в которой можно применить КТ315 или КТ3102. Принципиальна схема индикатора уровня одного канала усилителя изображена на рисунке ниже:

Напряжение питания 26…27 Вольт. Ниже на рисунке показана печатная плата для индикатора на 2 канала усилителя, которая предусматривает наличие микросхемы стабилизатора напряжения КР142ЕН9В (КР142ЕН9Е) для питания схемы.

Сигнал для индикатора снимается с входа усилителя (берется до регулятора громкости). Регулировка чувствительности производится подстроечными резисторами 47 кОм.

Второй вариант аналогового индикатора уровня сигнала реализован на интегральной микросхеме К157ДА1, она применялась раньше в различного рода стереофонических магнитофонах для индикации уровня записи. Внешний вид и назначение выводов показано на следующем рисунке:

Выводы микросхемы К157ДА1

Параметры К157ДА1

Схема двухканального индикатора на МС К157ДА1 с однополярным питанием:

Схема не сложная, и, надеемся, дополнительных пояснений не требует. Ниже — печатная плата к данной схеме.

Печатная плата индикатора уровня на К157ДА1

Питание схема получает от интегрального стабилизатора напряжением 9 Вольт. Указанный на схеме 7809 можно заменить на отечественный КР142ЕН8А. Плата предусматривает подключение светодиодов подсветки индикаторных головок, клеммы на плате обозначены “LED”. Номинал ограничительного резистора для светодиодов рассчитывайте индивидуально в зависимости от количества светодиодов и их тока. Для примера, четыре последовательно соединенных светодиода на напряжение 2,2 Вольта при напряжении питания 9 Вольт, подсоединяются к выходу 7809 через резистор порядка 20 Ом.

Внешний вид готовой платы выглядит так:

Плата индикатора в сборе _ 1

Плата индикатора в сборе _ 2

И в заключение, принципиальная схема индикатора уровня сигнала на К157ДА1 с питанием от двухполярного источника:

Печатная плата для этого варианта выглядит следующим образом:

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector