Индикатор уровня звука

Audioguru Dec '05

В этом устройстве использована микросхема драйвера шкального индикатора LM3915, на выходы которой подключены две линейки по 10 светодиодов для индикации уровня звука в диапазоне 30 дБ. Этот прибор интересен тем, что у него есть два диапазона измерения. Дополнительный диапазон автоматически включается при уровне звука выше 20 децибел. Поэтому он сочетает высокую чувствительность на низких уровнях звука с возможностью измерять звук с высоким уровнем громкости.

Светодиоды при свечении потребляют около 26 мА каждый, что достаточно много (прибор может питаться автономно от батарейки). Для снижения потребления энергии прибор имеет два режима индикации – светящийся столбик или движущаяся точка (горит только один светодиод в линейке). Режимы выбираются переключателем SW1.
Питается моя схема от 9 В NiCd аккумулятора, который подзаряжается в капельном режиме при подключении к устройству сетевого адаптера.

Кликните для увеличения

Описание принципиальной схемы

1. Электретный микрофон питается через сопротивление R1 от источника напряжения 5 вольт микросхемы LDO стабилизатора LM2931.
2. Первый усилитель IC1a (половина микросхемы – двойного операционного усилителя MC33172) предназначен для предварительного усиления звукового сигнала с коэффициентом 101.
3. Вторая половина ОУ IC1b питается однополярно, выполняя роль выпрямителя с коэффициентом передачи 1.8. «Привязанный» минусом питания к земле, этот усилитель без искажений усиливает сигналы с уровнями, сколь угодно близкими к уровню земли. Поскольку усилитель инвертирующий, при отрицательном напряжении на входе на его выходе будет положительное.
4. Три транзистора 2N3904 включены по схеме эмиттерного повторителя.
   1. Транзистор Q1 в цепи отрицательной обратной связи второго ОУ служит источником опорного напряжения для остальных двух транзисторов. Желательно использовать подобранную пару транзисторов.
   2. Эмиттерный повторитель Q2 нагружен на интегрирующую цепочку R12, R13, C8 и выполняет роль пикового детектора.
   3. Q3 выполняет функцию АРУ. Это так же пиковый детектор, но с большей постоянной времени. Он питает цепочку резисторов на входах компараторов в микросхеме LM3915, управляя ее чувствительностью. Подключенный к шине +5В резистор R15, вместе с цепочкой внутренних резисторов микросхемы LM3915, образует делитель напряжения с общим сопротивлением порядка 25 кОм, задавая на входе цепочки напряжение +0.51 В при очень слабых входных сигналах, и 5.1 В для громких звуков, снижая тем самым чувствительность схемы.

Микросхема сконструирована таким образом, что токоограничивающие резисторы для светодиодов не нужны. Но в режиме светящейся линейки, когда светятся все светодиоды, микросхема LM3915 начинает греться. Из-за этого в схему был добавлен резистор 10 Ом мощностью 1 Вт, который принимает на себя часть рассеиваемой мощности.

Варианты исполнения

1. Вместо потенциометра для управления яркостью можно поставить выключатель, а можно и вовсе не управлять яркостью.
2. Можно использовать сдвоенный ОУ LM358 (я проверял его в схеме), но на частотах выше 4 кГц выходное напряжение начнет падать, в то время как АЧХ усилителя на MC33172 остается плоской до 20 кГц.
3. Если параллельно резистору R5 подключить конденсатор емкостью от 1 до 2.2. мкФ, индикатор будет реагировать только на басы или звуки ударных инструментов. Зато в схеме можно будет использовать ОУ LM358.

Конструкция

1. Конструкция макетной платы была разработана для пластикового корпуса Hammond 1591B со свободным местом для размещения аккумулятора 9 В. На один винт крепится печатная плата, а второй обрезан и служит в качестве фиксатора
2. Плата со светодиодами соединяется с печатной платой одиннадцатижильным плоским кабелем.
3. Используйте экранированный кабель для подключения микрофона и резиновые прокладки для установки в корпусе.

Перечень компонентов

R1	10 кОм
R2, R3, R5, R7, R8, R10	100 кОм
R4	47 кОм
R6	1 кОм
R9	56 кОм
R11	4.7 кОм
R12, R14	100
R13	330 кОм
R15	220 кОм
R16	10 Ом/1 Вт
R17, R19	390 Ом
R18	22 кОм
P1	10 кОм подстроечный
C1, C4, C8	330 нФ
C2	47 мкФ/10 В
C3, C9	100 мкФ/10 В
C5	100 нФ
C6	470 мкФ/16 В
C7	10 мкФ/16 В
IC1	MC33172P
IC2	LM3915P
5V reg	LM2931AZ5.0
Светодиоды	MV8191 красные
Электретный микрофон	Двухпроводный
Корпус	Hammond 1591B
Аккумулятор	9 В NiCd или NiMH
SW1	SPST переключатель
Разъем адаптера	С размыкателем