Индикатор уровня звукового сигнала (ИУЗС)

Индикатор уровня звукового сигнала (далее просто ИУЗС) является светодинамическим устройством, предназначенным для оснащения любой звуковоспроизводящей аппаратуры, имеющей УЗЧ, и немного свободного места в своём корпусе. Экран ИУЗС выполнен в виде светодиодной линейки. Восемь светодиодов имеют жёлтый цвет свечения и два светодиода - красный. Красные светодиоды призваны отображать максимальные всплески громкости воспроизводимого сигнала, граничащие с появлением искажений сигнала.

Недавно на Aliexpress.ru мною были заказаны наборы радиодеталей. Заказ был сделан у трёх разных продавцов, но пришёл быстро и не по частям, а объединённым в один пакет. Очень удобно – не бегать три раза на почту. Дополнительно к заказу мне был прислан подарок – набор для начинающих в жёлто-оранжевом пакете. Набор в дополнение ко всем необходимым деталям имел аккуратно изготовленную печатную плату (см. рисунки 1А и 1Б).



Несмотря на то, что набор был обёрнут слоем «пузырчатого» смягчителя ударов, микросхему LM3915 всё же немного «припечатали» и она своими выводами проткнула всю упаковку и погнула себе 4 вывода (см. рисунок 2).



Правда выводы удалось легко выпрямить пинцетом и ИМС (Интегральная микросхема) оказалась исправной. Слегка огорчило то, что документация, приложенная к блестящему свежими красками набору, была ниже всякой критики (см рисунок 3).



На ксероксе формата А5 с изображёнными схемой электрической принципиальной и схемой расположения с большим трудом и увеличительным стеклом можно было прочитать далеко не все надписи. Начав разбираться с КД, я пришёл к выводу, что проще схему перерисовать, а ПП (печатную плату) переработать. Иначе, особенно начинающим радиолюбителям, заказывающим радиодетали на «Aliexpress», с таким подарком будет не справиться.

1). В схеме исправлена ошибка. Публикуемая схема соответствует новым надписям, выполненным на печатной плате С2739-38, высылаемой в составе подарков за ранее обещанные бонусы.
2). Удалось выяснить, что значком (перевёрнутой буквой «т»), обозначающим в отечественных схемах общий провод, в схеме КНР обозначено подключение к «+ U и.п.».
3). Двухконтактный разъём J3 - вовсе не разъём (его нет в наборе), а две точки на ПП, в которые для включения режима «Линейка» нужно установить перемычку. При этом на вывод 9 U1 подаётся «+ U и.п.». Для режима «Точка» перемычка не ставится. Для оперативного переключения режима в ИУЗС рекомендуется ввести тумблер (см. на видео).
4). Доработанный в КНР последний вариант ПП вместо двух крепёжных отверстий стал иметь только одно (?!?), поэтому была разработана новая ПП, имеющая 4 крепёжные отверстия.
5). В набор вкладывается резистор с сопротивлением 2,2 кОм для позиции R9, который согласно схеме, должен быть 560 Ом. Вероятно, это перестраховка разработчиков набора, снизившая яркость свечения светодиодов.
Вся статья составлена так, чтобы можно было легко изготовить и настроить именно плату С2739-38, высылаемую покупателям в составе подарков за ранее обещанные бонусы.

ИМС LM3915 – интегральная микросхема производства компании Texas Instruments, реагирует на изменение входного сигнала, выдает сигнал на один или сразу несколько своих выходов и применяется в схемах индикаторов на светодиодах. ИМС выполнена в 18 - выводном корпусе Dip-18 для которого выпускаются установочные сокеты (панельки, «кроватки»). Светодиодный индикатор на основе LM3915 работает по логарифмической шкале; он нашёл практическое применение в отображении уровня сигнала в усилителях звуковой частоты. Похожие на LM3915 ИМС LM3914 и LM3916, имеют аналогичное расположение и назначение выводов. Но LM3914 обладает линейной характеристикой и идеальна для измерения линейных величин (ток, напряжение); а ИМС LM3916 является более универсальной и способна управлять нагрузкой разного типа.

Блок - схема LM3915 состоит из десяти однотипных ОУ (операционных усилителей), работающих компараторами (см. рисунок 4):



Прямые входы ОУ подключены через цепочку из резистивных делителей с различными номиналами сопротивлений. Благодаря этому светодиоды в нагрузке включаются по логарифмической зависимости. На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5 U1). Внутренняя начинка ИМС включает маломощный интегральный стабилизатор, подключенный к выводам 3, 7, 8 U1 и устройство для задания режима свечения (вывод 9 ИМС U1). Диапазон питающего напряжения составляет от 4 до 25 Вольт, однако типовое рабочее напряжение ИМС составляет 12 Вольт. Величину опорного напряжения можно задать в пределах от 1,2 до 12 Вольт при помощи внешних резисторов. Вся шкала соответствует уровню сигнала в 30 дБ с шагом 3 дБ. Выходной ток можно задавать от 1 до 30 мА.

Монтаж РЭК (радиоэлектронных компонентов) ИУЗС начинают с пассивных элементов - резисторов и конденсаторов (рисунок 5).



Предварительно облуженые выводы РЭК вставляются в соответствующие им отверстия на ПП. Рекомендуется укоротить длинные выводы резисторов до их выступания от поверхности ПП на 1 … 2 мм и слегка раздвинуть в стороны (чтобы резисторы не выпадали из платы) и ещё раз проверить тестером или мультиметром в режиме «Rx» их номиналы. Понятно, что выпаивать неправильно установленные элементы сложнее, чем просто их вынимать. Особенно это важно при работе с многовыводными элементами.
Радиолюбителям, перешедшим с пайки отечественных резисторов (типа МЛТ, С2-23) на зарубежные следует учесть, что зарубежные резисторы более «нежные» и во избежание «отваливания» их выводов при перегреве следует использовать маломощные паяльники или лудить с помощью пинцета – теплоотвода.
Рекомендуемый порядок установки РЭК на плату можно не соблюдать, однако в любом случае резистор R8 желательно впаять в ПП до установки на плату сокеты для U1.
После монтажа резисторов и конденсаторов, переходят к установке сокеты и разъёмов (см. рисунок 6).



Следует заметить, что контакты разъёмов J1 и J2 также боятся перегрева, хотя (если они не окислились) не требуют предварительного лужения. Сокету под ИМС U1 впаивают в ПП с учётом местоположения ключа. И на ПП, и на ИМС ключ - это четырёхугольная выемка, обозначающая сторону с расположением вывода №1.
Полупроводниковые приборы, к которым относятся светодиоды (особенно в пластмассовом корпусе), следует лудить и паять с теплоотводом, а устанавливать на ПП с соблюдением полярности. У светодиодов, которыми укомплектован данный набор, анод («плюс») - это более длинный вывод. Если выводы уже впаяны и укорочены, то визуально определить анод можно по «малому флажку», рассмотрев выводы светодиода сквозь прозрачный корпус. «Большой флажок» соответствует катоду («минусу»). Если окончательно не принято решение о способе размещения ИУЗС в корпусе, рекомендуется длину выводов светодиодов оставить максимальной. Укоротить выводы всегда проще, чем надставить. Полностью спаянная плата показана на рисунке 7.




Для того, чтобы регулировка входного уровня многооборотным подстроечным резистором осуществлялась традиционно, резистор R2 следует повернуть на 180 градусов. Тогда чувствительность ИУЗС будет расти при вращении шлица резистора по часовой стрелке (и уменьшаться при вращении шлица резистора против часовой стрелки).
ИМС LM3915 может работать в широком диапазоне питающих напряжений (от +4 до +25 Вольт). Поэтому для начала следует определиться при каком U и.п. (напряжении питания) будет работать ИУЗС). Так, например, если ИУЗС будет работать в паре с УЗЧ, имеющим U и.п. = +12 Вольт, то его питание также будет осуществляться от +12 Вольт (это типовое U и.п. для ИМС LM3915).

Для проверки работоспособности ИУЗС будет использован гаджет - цифровой медиаплеер NWZ-E453 фирмы Sony, оснащённый FM-приёмником, изготовленный в Малайзии. Но можно взять любой гаджет, имеющий аудио выход.
1). Устанавливаем режим «Линейка». Для этого замыкаем перемычкой контакты разъёма J3. При этом на управляющий вход (вывод 9) U1 подаётся U и.п. = +12 В.
2). Подключаем U и.п. = 12 В к разъёму J2 «Power supply» («Источник питания»). А к разъёму J1 «Audio input» («Звуковой вход») подключаем аудио выход медиаплеера NWZ-E453 с FM - приёмником. Громкость плеера устанавливаем на «00», при этом не должен светиться ни один светодиод.
При U и.п. = 12 Вольт потребляемый ток (I потр.) дежурного режима (когда на разъём J1 «Звуковой вход» не подаётся сигнал), составляет 9 мА.
3). Увеличиваем громкость плеера до максимума (устанавливаем громкость «30»). При этом, если ни один светодиод не включился, вращением по часовой стрелке шлица подстроечного резистора R3 «Уровень» добиваемся появления свечения светодиодов. Если не удаётся достичь потребляемого тока 25-30 мА и яркость светодиодов пользователю не достаточна, то выключаем питание, выпаиваем резистор R9 и вместо него включаем цепочку из постоянного резистора 510 Ом и подстроечника на 2,0 … 4,7 кОм. Ставим громкость плеера на «00» и вращением оси подстроечника добиваемся включения первого светодиода D1. Затем очень медленно вращаем подстроечник в обратную сторону, уходя за порог включения D1. Как только D1 погаснет, вращение шлица прекращаем. Теперь все светодиоды не светятся. Снова выключаем питание, выпаиваем лабораторную пару резисторов, замеряем их общее сопротивление и впаиваем на место R9 один резистор с ближайшим стандартным номиналом и допуском не хуже 1…2%.
4). Включаем питание. Плавно увеличиваем громкость плеера до «30» и убеждаемся, что светодиоды поочерёдно (начиная с D1 и до D8) наращивают свою яркость свечения. Если потребляемый ток вырос недостаточно и яркость свечения светодиодов не достаточна, то для достижения среднего тока в 30 мА продолжают вращать по часовой стрелке шлиц подстроечного резистора R2 «Уровень».
5). Ещё одно средство добиться увеличения потребляемого тока 30 мА и яркости свечения светодиодов - перенастройка цифрового гаджета на другую станцию с более мощным сигналом. Кстати для получения лучших результатов, настройка на радиостанцию с музыкальной программой более предпочтительна, чем настройка на радиостанцию с речью диктора.
В авторском варианте ИУЗС, при работе с вышеуказанным гаджетом удалось добиться среднего потребляемого тока 45 мА. А затем сделан возврат на рекомендуемые 30 мА вращением шлица R3 «Уровень» против часовой стрелки.
Если у радиолюбителя имеются наборы резисторов с разными номиналами, то следующие дополнительные сведения ему окажутся полезными:



6). Если яркость свечения красных светодиодов не достаточна, то сопротивления токоограничительных резисторов R4 и R5 можно уменьшить или данные резисторы вообще исключить, а вместо них на ПП установить перемычки. По некоторым данным во избежание повреждения микросхемы, не следует превышать ограничение тока в 20 мА, подаваемого на светодиоды.
Схема ИУЗС сохраняет работоспособность при снижении U и.п. до 4 Вольт. При этом потребляемый ток (I потр.) дежурного режима, уменьшается до 8,5 мА. А величина среднего I потр. при прежних настройках ИУЗС и установке на цифровом гаджете громкости «30» составляет около 15 мА - половину по сравнению со случаем питания от 12 Вольт.




На рисунке 8 показан момент настройки ИУЗС. Лабораторная пара (510 Ом + 4,7 кОм) заменяет резистор R9 при уточнении его номинала. У гаджета «Сони» погашен экран, но он находится в рабочем состоянии.

Далее устанавливаем режим «Точка». Для этого размыкаем контакты «разъёма» J3. При этом снимаем с управляющего входа (вывода 9) U1 U и.п. = +12 В. Режим «Точка» выглядит слабее и по яркости, и по производимому эффекту на пользователей. Поэтому кнопочный тумблер, выполняющий в авторском варианте поделки роль перемычки, можно просто заменить перемычкой.

Разгадав загадки, следует ввести ответ к загадкам в строку «Пароль» файла «IUZS_4work». Тогда вы сможете, получить комплект схем для изготовления ИУЗС, и в качестве бонуса готовый к термопереносу (также в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки печатной платы. Архив файла «IUZS_4work» можно скачать здесь:



Подсказки: 1). Ответ к загадкам состоит из двух слов (всего 20 знаков и один пробел). Это слишком много для пароля в файлах Word. Поэтому пароль следует сократить до 1 слова из 12 букв, оканчивающегося буквами «…ник». 2). Именно так (сокращённо) на жаргоне радиолюбителей и произносится одно слово вместо двух. 3). Пароль следует вписать с большой буквы. В файле «IUZS_4work» Вы также, (к тихой радости любителей разгадывать ребусы) сможете в открытом виде прочитать ответ к ребусу №1.

Вторая часть - ребус № 1 ИУЗС (см. рисунок 9) составлен по фразе из книги Дж. Карр «Диагностика и ремонт аппаратуры радиосвязи и радиовещания» [1] и содержит полезную рекомендацию по работе с радиоаппаратурой. То, что сообщает ребус №1 ИУЗС, полезно знать тем радиолюбителям, которые хотят, чтобы изготовленный ими ИУЗС не только был успешно настроен, но и при необходимости отремонтирован или модернизирован.





По полному ответу к ребусу несложно выделить ответ и заодно можно проследить почему так, а не иначе читаются рисунки, составляющие ребус. Однако, большущее пожелание - не заглядывать сразу в ответ, а попытаться разгадать ребус самостоятельно.






А вот, что хотела сообщить для статьи ИУЗС непоседливая особа, студентка - отличница, первоклассный диктор и девятилетний обитатель Яндекса, недавно научившийся делать паузы при чтении текстов, бот Алиса:



Приобрести набор деталей для изготовления ИУЗС можно в интернет магазине, пройдя по ссылке. Но можно также набрать РЭК из разных источников, а хорошую ПП изготовить в соответствии с рисунками 10 и 11:.









Источник (Source)