Двухканальный пиковый VU-метр на ATmega8. Схема индикатора звука и принцип её действия

Новогодние праздники дали возможность немножко отдохнуть.

Для меня лучший отдых — сделать какую то новую световую игрушку.

Я надеюсь, что она окажется для вас такой же интересной, как и для меня.

Имея в наличии определённые наработки получилась конструкция выходного дня.

Изюминкой конструкции является её удивительная простота!

Анализ звука и построение эффектов возложено на программу.

Передача данных идёт на очень распространённый контроллер через USB, оттуда она и питание получает.

А эффект достаточно динамичный и зрелищный получился: достаточно вспомнить «Кошкин глаз»!

Минимум деталей, простая односторонняя плата и никакой настройки!

Схема и прошивка железа взята со статьи «Светодинамическая установка для Winamp-а «.

Схема облегчена по китайскому формату — выброшены «ненужные» токо ограничительные резисторы . Работает!!!

А если сомневаетесь, поставьте резисторы, я вас предупредил!

Немножко подправил прошивку, чтобы определялась как VU meter USB device:

И развёл новую печатную плату:

Было собрано 2 гаджета для индикации уровня левого и правого каналов.

Конечно, можно было бы собрать стереоиндикатор и на одной Меге-8 на основе «Кошкиного глаза» и получить 2х9 каналов.

Но есть одно «НО» — разнести левую и правую часть в пространстве окажется не так уж и просто и эстетично. Ну а где же взять 2 дополнительных USB порта?

Купить плату расширения или хаб! У меня на компьютере уже 2 таких платы по 5 портов, плюс на борту 10 — итого 20 портов, зато ничего перетыкать не нужно!!!

Ну и наконец написана программа для управления этим безобразием.

Для меня это самая интересная часть работы оказалась!

Программа написана в любимой студии на не менее любимом VBNET, хотя в последнее время всё чаще на C# пишу.

Она как всегда имеет возможность прятаться в трей и прописываться в автозагрузку. А полюбившаяся всем по предыдущим конструкциям динамическая иконка не только дублирует реальные светодиоды, но и ещё показывает наличие подключения левого и правого каналов. 12 разнообразных вариантов отображения уровня смогут найти свою аудиторию. Задействовано управление не только количеством включенных светодиодов, но и их яркостью. Это позволило сделать их очень зрелищными! Ядумаю, что со временем можно будет ещё добавить эффектов. Программа испытана на ХР/32 и 7/64. Интересно, заработает ли на более новых версиях? Жду вашего тестирования!

Спасибо всем за ваше неравнодушие и посильную помощь!

Делитесь информацией по вашим готовым устройствам, присылайте ваши предложения по усовершенствованию!

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов MS-23AS

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов типа MS-23AS Измеритель позволяет производить визуальный контроль квазипикового уровня двух сигналов (стереопары или двух независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме. Светодиодные излучатели различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения обеспечивают высокую надежность и удобство работы оператора. Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, выше - красные. При необходимости, на светящуюся цепочку светодиодов может быть «наложены» желтые деления - либо только «0дБ», либо сетка через 20-10 дБ.

Пара сигналов оснащена схемой измерения взаимной корреляции сигналов, отображаемой в виде отдельного двухцветного светодиода, зеленого - при синфазных сигналах, красного - при противофазных. Коррелометр может быть выключен при работе с независимыми сигналами.
Отдельный переключатель на задней панели "GND lift" отключает контакты 1 входных и выходных разъемов от корпуса прибора, что бывает полезно в сложных условиях земляных помех.
Кроме измерения и индикации, прибор позволяет обнаруживать длительные паузы или занижения уровня в сигналах и сигнализировать о них звуковым сигналом и миганием светодиодов шкалы. Данная функция может быть отключена как по-канально, так и полностью. Уровень занижения также может быть выбран переключателем на задней стенке - ниже -30 дБ в течении более, чем 5 сек или ниже -40 дБ в течении более чем 10 сек. Для активации функции контроля пропадания используются движки переключателя на задней панели и кнопки на передней панели.
Вместо контроля пропадания, кнопки передней панели могут использоваться для растяжки шкалы в трех точках - -10 дБ, 0дБ, +8 дБ. Выбор контроль пропадания или растяжка - переключателем на задней панели.
Большинство переключаемых режимов работы выбирается восьмиканальным переключателем на задней панели. Там же расположен разъем интерфейса RS-485, позволяющий организовать, при необходимости, удаленное управление функциями измерителя и передачу измеренных данных, информации о пропадании на РС или выносную панель индикации.

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов MS-24AS2

Измеритель уровня симметричных аналоговых звуковых сигналов типа MS-24AS2 предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения. Измеритель позволяет производить визуальный контроль квазипикового уровня двух пар сигналов (двух стереопар или четырех независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме. Светодиодные излучатели различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения обеспечивают высокую надежность и удобство работы оператора. Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, выше - красные. При необходимости, на светящуюся цепочку светодиодов может быть "наложены" желтые деления - либо только "0дБ", либо сетка через 20-10 дБ.

Широкий диапазон измеряемых сигналов (-50..+8 дБ), стабильность характеристик и большое количество отображаемых градаций уровня (50) гарантируют высокое качество и удобство измерений.
Шкала индикации - логарифмическая с растяжкой вокруг 0 дБ. Одно деление в диапазоне -50 .. -10 дБ соответствует 2 дБ, в районе 0 дБ - 0.5 или 0.66 дБ. Установленные уровни чувствительности соответствуют моменту начала зажигания соответствующего светодиода.
Функционально индикатор соответствует квазипиковому измерителю группы I согласно ГОСТ 21185-75 (DIN 45406) с временем усреднения 5 мс(-2 дБ) и спадом 1.7 с/20 дБ.
Каждая пара сигналов оснащена схемой измерения взаимной корреляции сигналов, отображаемой в виде отдельного светящегося столбика светодиодов, зеленого - при синфазных сигналах, красного - при противофазных. Вся линейная шкала из 23х трехцветных светодиодов соответствует диапазону коэффициента корреляции -1..+1. Измеренное значение индицируется при уровне обоих сигналов стереопары не ниже -30 дБ. Время нарастания и спада показаний - 3 сек. Коррелометр может быть выключен при работе с независимыми сигналами.
Входы всех каналов могут конфигурироваться либо как высокоомные, работающие «на проход» (10 кОм), либо как низкоомные (600 Ом). Переключение конфигурации - переключателями на задней стенке. Уровень входных сигналов может регулироваться ступенчато (+6дБ) - перемычками на плате, под крышкой, и плавно - регуляторами «под шлиц», вынесенными на заднюю стенку рядом с соответствующим разъемом.
При использовании «на проход» индикатор пропускает сигнал без искажений, т.к. выходные разъемы напрямую соединены со входными, что позволяет включать прибор в разрыв линии.
Кроме измерения и индикации, прибор позволяет обнаруживать длительные паузы или занижения уровня в сигналах и сигнализировать о них звуковым сигналом и миганием светодиодов шкалы. Данная функция может быть отключена как поканально, так и полностью. Уровень занижения также может быть выбран переключателем на задней стенке - ниже -30 дБ в течении более, чем 5 сек или ниже -40 дБ в течении более чем 10 сек.
Большинство переключаемых режимов работы выбирается восьмиканальным переключателем на задней панели.
Индикатор уровня выполнен в виде одного 19-дюймового блока высотой 1U размером 483х125х44 мм, предназначенного для установки в стойку.
Питание прибора - 220+20В, 50 Гц, не резервированное.

Измеритель уровня звуковых сигналов MS-25AS

Измеритель уровня звуковых сигналов типа MS-25AS предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.

Измеритель принимает аналоговые симметричные сигналы или цифровые последовательные звуковые сигналы в формате AES-EBU (AES3) с частотой оцифровки только 48 кГц. (В следующих версиях это ограничение будет снято).
Измеритель позволяет производить визуальный контроль квазипикового уровня двух сигналов (стереопары или двух независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме.
Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, 0 дБ выше - красные. При необходимости, на светящуюся цепочку светодиодов может быть «наложены» желтые деления - либо только «0дБ», либо сетка через 20-10 дБ.
Широкий диапазон измеряемых сигналов (-50..+8 дБ для аналоговых и -60..0 dBfs для цифровых сигналов), стабильность характеристик и большое количество отображаемых градаций уровня (48) гарантируют высокое качество и удобство измерений.
Индикатор уровня выполнен в виде одного блока размером 240х100х80 мм, предназначенного для установки на горизонтальную поверхность.
Питание прибора - 12В, 0.3А, в комплект входит сетевой адаптер 220+20В, 50 Гц.
Количество входов 2 аналоговые, 1 стерео AES|EBU
Тип входов дифференциальные, электронные
Входное сопротивление (выбирается переключателем) 600 Ом / 10 кОм, 110 Ом
Номинальный уровень входных сигналов (выбирается переключателем) +0 дБм (заводская установка)
Пределы регулирования номинальной чувствительности (уровня "0 дБ") -6..+6 дБм
Постоянная времени интегрирования квазипикового детектора 5 мс (-2 дБ)
Время спада индикации 1.7 сек / 20 дБ, 5 сек на всю шкалу
Максимальный уровень входных сигналов 10 В
Допустимые перегрузки (при длительности до 5 мкс) до 200 В
Количество ступеней индикации уровня 48
Тип шкалы кусочно-логарифмическая с растяжкой вокруг 0 дБ
Геометрическая длина шкалы 127 мм
Диапазон измерений -50 ..+8 дБ
Рабочий диапазон частот 20 Гц-20 кГц по уровню 0 дБ
Точность измерения при уровне 0 дБ, 1 кГц + 0.1 дБ
Точность измерения при уровне -40 дБ, 1 кГц + 2 дБ
Неравномерность чувствительности в диапазоне 20Гц-20 кГц (при 0 дБ) менее 1 деления основной шкалы
Тип разъемов вх./вых XLR («Cannon»)
Напряжение питания 10-16В 0.3А
Габаритные размеры 240х100х88 мм

Четырехканальный монитор симметричных аналоговых стерео звуковых сигналов MS-26AК

Предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.
Позволяет прослушивать, измерять уровень четырех аналоговых стерео звуковых сигналов (четырех стереопар или восьми независимых сигналов) и отображать их в наглядной форме.
Отображение уровня - светящейся цепочкой светодиодов зеленого, желтого и красного цветов. При уровне ниже 0 дБ - светодиоды зеленые, 0 дБ выше - красные. Шкала индикации - логарифмическая с растяжкой вокруг 0 дБ.
Каждая пара сигналов оснащена схемой измерения взаимной корреляции сигналов, отображаемой в виде отдельного двухцветного светодиода, зеленого - при синфазных сигналах, красного - при противофазных. Коррелометр может быть выключен при работе с независимыми сигналами.
Входы всех каналов могут конфигурироваться либо как высокоомные, работающие «на проход» (10 кОм - в стандартной поставке), либо как низкоомные (600 Ом).
Уровень входных сигналов может регулироваться ступенчато (+6дБ) - переключателем на плате, под крышкой, и плавно - регуляторами "под шлиц", расположенными под крышкой прибора.
Кроме прослушивания, измерения и индикации, прибор позволяет обнаруживать длительные паузы или занижения уровня в сигналах и сигнализировать о них звуковым сигналом и миганием светодиодов шкалы. Данная функция может быть отключена как поканально, так и полностью.
Выполнен в виде одного 19-дюймового блока высотой 2U размером 483х250х88 мм, предназначенного для установки в стойку.
Питание прибора - 220 В ± 10%, 50 Гц.

Одноканальный индикатор уровня симметричных звуковых сигналов MS-11AS

Динамический контроль квазипикового уровня симметричного звукового сигнала и отображение его в наглядной форме с помощью светодиодных излучателей различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения.
Возможность конфигурирования входа либо как высокоомного, работающего "на проход", либо как низкоомного (600 Ом) с помощью переключателя на задней панели.
Предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.

Двухканальный индикатор уровня симметричных звуковых сигналов MS-21AS

Динамический контроль квазипикового уровня двух независимых симметричных звуковых сигналов и отображение их в наглядной форме с помощью светодиодных излучателей различных цветов с большой площадью свечения и широким углом зрения.
Возможность независимого конфигурирования входов обоих каналов либо как высокоомных, работающих "на проход", либо как низкоомных (600 Ом) с помощью переключателей на задней панели.
При использовании "на проход" передача сигнала без искажений несмотря на отсутствие или наличие сетевого питания.
Возможность плавной регулировки номинальной чувствительности, что позволяет точно установить требуемую чувствительность в зависимости от типа источника сигнала.
Защищенное расположение регуляторов чувствительности - на задней панели "под шлиц".
Предназначен для использования в монтажных и эфирных аппаратных радиовещания и телевидения.
Функционально соответствует квазипиковому измерителю группы II согласно ГОСТ 21 185-75.
Металлический корпус, размеры 483х125х44 (19", 1U).
Трехпроводное питание 220÷230 В.

Компания ЛЭС-ТВ (Лабораторные Электронные Системы) выпустила первые изделия в 1992 году. В настоящее время пользователям поставлено более 30000 единиц телевизионного оборудования. За эти годы коммутационное и управляющее оборудование фирмы ЛЭС стало де-факто стандартом для отечественных телевизионных студий. Изделия фирмы работают на крупных телевизионных центрах и малых региональных студиях в эфирных, монтажных и тиражных аппаратных.

Несколько причин, по которым стоит обратиться в ЛЭС-ТВ:

Специалисты компании используют при разработке новых изделий самую современную элементную базу, что обеспечивает качество и надежность продукции.
Изделия компании создаются в тесном контакте с непосредственными потребителями: видеоинженерами и операторами.
Оборудование ЛЭС отличается эргономичностью и современным дизайном;
Компания предоставляет своим покупателям бесплатную гарантию 2 года на все выпускаемое оборудование;
Компания консультирует своих клиентов по вопросам построения студийных комплексов с использованием нашего оборудования.

Индикатор звука на AN6884

Основа конструкции две микросборки типа AN6884 (KA2284) это уже готовый светодиодный индикатор уровня сигнала используемый для индикации различных значений переменного сигнала, к которым остается подключить немного компонентов обвязки и сами светодиоды. Схема такого устройства, как раз, и показана на рисунке ниже.

Фотографи собранной и распаенной печатной платы вы можете посмотреть на рисунке ниже, а ее чертеж выполненный в программе Sprint Layout можете взять по зеленной ссылке выше.

Основа конструкции операционные усилители - LM324. Эта схема использует два квадрафонических операционных усилителя, для формирования восьми ведомых аудио частотных каналов.

Еще один интересный вариант схемы из 10 микросхем LM324 и 40 светодиодов. Если собрать две идентичные конструкции, можно использовать в режиме стерео. Напряжение питания 12 В, ток потребления 2.5А

Диапазон индикатора уровня звука (мощности УНЧ) должен лежать в диапазоне от 0,5 до 50 Вт. Особенностью устройства является то, что ему не требуется внешний блок питания, он получает своим вольты от поступающего аудиосигнала.

Основа схемы микросхема LM339 который представляет собой счетверенный компаратор. Напряжение идущее на вход индикатораудваивается при помощи диодов VD1 и VD2 и емкостей С1 и С2, далее оно следует на стабилизатор 78L05 применяемый для питания ОУ LM339 и на инверсные входы компараторов через делитель напряжения на резисторах R6 и R7. При помощи подстроечных сопротивлений R2-R5 каждый компаратор регулируется на срабатывание при любой требуемом уровне. При срабатывании компаратора светится соответствующий светодиод.

Светодиодный индикатор звука на микросхеме A227D (К1003ПП1)

Основые параметры устройства

Напряжение питания схемы: 10-18 В
Входное напряжение на выводах 3,16,17, max 6,2 В
U входное 50-500 мВ

Сопротивлением R6 регулируем яркость свечения светодиодов. Резистором R8 настраиваем уровень загорания первого светодиода. R10 - тоже, только для последнего светодиода. Интегрирующая цепочка R4,C3 задает время задержки выключения светодиодов.

Основой простой конструкции является микросхема AN6884 -представляющая из себя почти готовый индикатор уровня сигнала. Можно использовать и транзисторный вариант устройства, но понадобится много транзисторов и эффект будет на порядок хуже, а чувствительность в целом ниже.

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.

LM3915 – интегральная микросхема (ИМС) производства компании Texas Instruments, реагирует на изменение входного сигнала и выдает сигнал на один или сразу несколько своих выходов. Благодаря своей конструктивной особенности, ИМС получила широкое распространение в схемах индикаторов на светодиодах. Так как светодиодный индикатор на основе LM3915 работает по логарифмической шкале, он нашёл практическое применение в отображении и контроле уровня сигнала в усилителях звуковой частоты.

Не стоит путать LM3915 с её родственниками LM3914 и LM3916, которые имеют аналогичное расположение и назначение выводов. ИМС серии 3914 обладает линейной характеристикой и идеальна для измерения линейных величин (ток, напряжение), а ИМС серии 3916 является более универсальной и способна управлять нагрузкой разного типа.

Краткое описание LM3915

Блок-схема LM3915 состоит из десяти однотипных операционных усилителей, работающих по принципу компаратора. Прямые входы ОУ подключены через цепочку из резистивных делителей с различными номиналами сопротивлений. Благодаря этому светодиоды в нагрузке зажигаются по логарифмической зависимости. На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5).

Внутреннее устройство ИМС включает маломощный интегральный стабилизатор, подключенный к выводам 3, 7, 8 и устройство для задания режима свечения (вывод 9). Диапазон питающего напряжения составляет 3–25В. Величину опорного напряжения можно задать в пределах от 1,2 до 12В при помощи внешних резисторов. Вся шкала соответствует уровню сигнала в 30 дБ с шагом 3 дБ. Выходной ток можно задать от 1 до 30 мА.

Схема индикатора звука и принцип её действия

Как видно из рисунка, принципиальная электрическая схема индикатора уровня звука состоит из двух конденсаторов, девяти резисторов и микросхемы, нагрузкой для которой служат десять светодиодов. Для удобства подключения питания и аудиосигнала её можно дополнить двумя разъёмами под пайку. Собрать такое простое устройство под силу любому, даже начинающему, радиолюбителю.

Типовое включение предусматривает питание от источника 12В, которое поступает на третий вывод LM3915. Оно же, через токоограничивающий резистор R2 и два фильтрующих конденсатора С1 и С2, идёт на светодиоды. Резисторы R1 и R8 служат для снижения яркости последних двух красных светодиодов и являются необязательными. 12В также приходит на перемычку, которая управляет режимом работы ИМС через вывод 9. В разомкнутом состоянии схема работает в режиме «точка», т.е. происходит свечение одного светодиода, соответствующего входному сигналу. Замыкание перемычки переводит схему в режим «столбик», когда уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца.

Резистивный делитель, собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Более точная настройка осуществляется многооборотным подстроечным резистором R4. Резистор R9 задает смещение для верхнего уровня (вывод 6), точное значение которого определяется сопротивлением R6. Нижний уровень (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7,8) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. Именно R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле:

R5=12,5/I LED , где I LED – ток одного светодиода, А.

Индикатор уровня звука работает следующим образом. В момент, когда входной сигнал преодолеет порог нижнего уровня плюс сопротивление на прямом входе первого компаратора, засветится первый светодиод (вывод 1). Дальнейшее нарастание звукового сигнала приведёт к поочерёдному срабатыванию компараторов, о чём даст знать соответствующий светодиод. Во избежание перегрева корпуса ИМС, не следует превышать ток LED более 20 мА. Все-таки это индикатор, а не новогодняя гирлянда.

Печатная плата и детали сборки

Печатную плату индикатора уровня звука в формате lay можно скачать . Она имеет размеры 65×28 мм. Для сборки требуются прецизионных деталей. Резисторы типа МЛТ-0,125Вт:

R1, R5 R8 – 1 кОм;
R2 – 100 Ом;
R3 – 10 кОм;
R4 – 50 кОм, любой подстроечный;
R6 – 560 Ом;
R7 – 10 Ом;
R9 – 20 кОм.

Конденсаторы С1, С2 – 0,1 мкФ. ИМС LM3915 рекомендуется запаивать не напрямую, а через специальную панельке для микросхемы. В нагрузке можно применить ультраяркие LED любого цвета свечения, вплоть до фиолетового. Но это уже личные эстетические предпочтения. Для отображения стереосигнала потребуются две одинаковые платы с независимыми входами. Более подробные данные о LM3915 можно найти в техническом описании здесь.

Работоспособность данного индикатора доказана на практике многими радиолюбительскими кружками и по-прежнему выпускается в виде наборов МастерКит.

Читайте так же