Oczywiście podobne słupki można dostać i w wykonaniu jedno- lub dwukolorowym i to w każdej z dostępnych barw świecenia LED.
Trochę trzeba było „przetrzepać” AliExpress, bo akurat taki zestaw kolorów (i w takich ilościach każdego) — wbrew pozorom — nie jest najbardziej popularny. Jeśli już, to częściej można trafić na oferty podobnych wskaźników BAR LED, ale zamiast pierwszej (najniższej) zielonej LED jest wstawiany w kolorze (jakby inaczej...
) niebieskim. Dany zestaw z oczywistych względów mi całkiem nie pasował, ale w końcu się udało i znalazłem taki bardziej normalny.
Oczywiście podobnych wskaźników jest w ofertach Ali... „od metra”. Mało, że w różnych kolorach — wszystkie o jednym odcieniu, czerwone, zielone, niebieskie itp., aż do najróżniejszych zestawów barw czy różnej ilości LED. Jeżeli ktoś zainteresował się ofertą, ale np. 10 diod to za mało — są i słupki o połowę niższe, także jedno lub dwukolorowe. A ponieważ (co uwzględniłem w temacie) JEST RÓWNIEŻ MOŻLIWOŚĆ ŁĄCZENIA DRIVERÓW LM391* w szereg i otrzymanie wskaźników o większej liczbie LED (i oczywiście większej rozpiętości wskazywanych poziomów czułości) — uważam, że pole do popisu jest ogromne.
Swój projekt oparłem na typowej aplikacji dla układu scalonego specjalnie zaprojektowanego do takich zastosowań, czyli LM3915. Nota aplikacyjna układu wyjaśnia wszystko. Dodatkowo zawarty w niej bogaty opis wszelkich możliwych aplikacji powoduje, że ten (obecnie już produkowany tylko w Chinach) układ nawet dziś — po wielu latach od swej premiery na rynku — nadal może być ciekawą propozycją. Ja wybrałem taki (sprawdzony wielokrotnie przez siebie w kilku wcześniejszych urządzeniach, ale jeszcze z pojedynczymi LED) znaleziony lata temu w jednym z pierwszych numerów „Elektroniki dla Wszystkich”.
Jak pisałem — schemat był niejednokrotnie weryfikowany przeze mnie w takim układzie i sprawdzał się świetnie. Pozostało więc tylko opracować do niego odpowiedni rysunek ścieżek, dołożyć słupki LED i... już.
Oczywiście, nie obyło się bez kilku drobnych pomyłek. Niestety lata robią swoje, a że płytka ze słupkami LED musiała być zamocowana w dość niecodzienny sposób... Tak czy owak, udało się całość zaprojektować w formie zwartego modułu o stosunkowo niewielkich rozmiarach.
Dla ewentualnych zainteresowanych — rysunki ścieżek nadają się do wyprodukowania metodą termotransferu płytek umożliwiających złożenie takiego modułu jak na poniższych zdjęciach. Wystarczy wydrukować je w oryginalnym rozmiarze i taki wydruk przenieść na laminat.
Można by dużo gadać, ale że „jedno zdjęcie warte więcej niż tysiąc słów”, swoje prace nad wykonaniem prototypu przedstawię niżej w formie fotorelacji.
Naklejenie przyciętego na wymiar laminatu na wydruk (folia samoprzylepna Kapton):
Po „wyprasowaniu” i usunięciu papieru (wykorzystuję strony z kobiecych miesięczników — oczywiście już przeczytanych i za pozwoleniem Żony, udostępnionych mi do tego celu):
Tak wykonany termotransfer nadaje się już do wytrawienia (dostępny wytrawiacz w każdym sklepie z elektroniką):
Po całkowitym usunięciu zbędnej miedzi należy zmyć toner, w moim wypadku za pomocą rozpuszczalnika uniwersalnego f-my „Dragon”. Niestety ma on jedną wadę — każda kolejna partia ma nieco inny skład i raz rozpuszcza całkowicie i bez problemu toner z płytki, a niekiedy (różna partia) tylko go „rozmiękcza” i jego usunięcie zajmuje nieco więcej czasu:
Po usunięciu tonera wypadałoby pokryć płytki roztworem kalafonii w IPA. Raz, że ułatwi to późniejsze lutowanie elementów, a dwa — zabezpieczy ścieżki przed utlenianiem.
Powłokę kalafonii przed kolejnym krokiem należy DOKŁADNIE wysuszyć — w moim wypadku kładę płytki na ok. 45 sekund na rozgrzaną kuchenkę elektryczną (nie nadaje się indukcyjna). Gdy tylko zaczynają być widoczne delikatne opary unoszące się z płytki — wyłączam zasilanie i pozostawiam ją aż do wystygnięcia kuchenki.
Tak zabezpieczona jest gotowa do wiercenia i lutowania — powłoka kalafonii skutecznie zabezpieczy miedź na dziesięciolecia przed wpływem zanieczyszczeń z powietrza (siarczki, tlenki itp.).
Do wiertarki wysokoobrotowej z precyzyjnym uchwytem wiertarskim zakładamy wiertło widiowe (ja używam najczęściej do większości elementów przewlekanych średnicy 0,8mm).
I wiercimy. Jeśli mamy taką możliwość, dobrze jest ustawić prędkość obrotową na max. — wiertło widiowe najlepiej spisuje się przy co najmniej 10 000 obr./min.
Tak wiercone otwory zachowują idealny kształt, a wiertła widiowe zapewniają, że dzięki dużej trwałości widii miedź wokół otworu, „pad”, nie jest uszkodzony, co ułatwia poprawne lutowanie elementów.
Płytki mamy gotowe do montażu komponentów. Zanim jednak włączymy lutownicę, dobrze jest przypasować kilka newralgicznych podzespołów i sprawdzić, w jakiej kolejności należy je lutować. W tym konkretnym wypadku ta uwaga dotyczy szczególnie płytki ze słupkami LED.
Lutowanie jej z LM3915 i LM741 (lub podobnym układem z pojedynczą strukturą wzmacniacza operacyjnego) zawsze należy rozpocząć od wlutowania najmniej odstających od powierzchni płytki elementów.
Dobrze jest zaopatrzyć lutownicę w grot możliwie precyzyjny — o ostro zakończonej, cienkiej końcówce.
Po wlutowaniu najniższych elementów przyjdzie kolej na coraz wyższe — ułatwi to montaż i samo lutowanie, szczególnie gdy nie korzystamy z uchwytu do lutowanej płytki.
Czas na kilka przymiarek. Płytka z wyświetlaczami LED mocowana jest do sterujących za pomocą listew kątowych goldpin. W zależności od dostępnych (chociaż te w prototypie najłatwiej znaleźć) czasem będzie trzeba skrócić piny wchodzące w płytę wyświetlaczy. Te goldpiny, które stosowałem, umożliwiają pozostawienie pinów bez docinania ich długości — wystające końcówki mieszczą się idealnie pod wyświetlaczami.
Po polutowaniu całość wygląda jak niżej:
Można pomyśleć o montażu modułu do płyty czołowej. Moja propozycja wymaga dwóch kołków montażowych M3 w wykonaniu „dziewczynka i chłopiec”, czyli z gwintem wewnętrznym i nagwintowanym trzpieniem. Do idealnego spasowania z płytą czołową od wewnątrz obudowy pasują kołki długości 8mm.
Wielkość tak wykonanego modułu wskaźnika stereo to, patrząc na panel z wyświetlaczami — szerokość 38mm, wysokość 35mm, a głębokość (od czoła wskaźnika do końca płytek sterujących (nie uwzględniając złącz zasilania i sygnału wejściowego)) to ok. 55mm. Uwaga! Ponieważ odległość pomiędzy płytkami driverów jest niewielka (ok. 12mm), należy dobierać kondensatory możliwie „niskie”, by nie było możliwości zwarcia ich obudów z padami sąsiedniej płytki.
Moduł zasilamy z napięcia 12V (w wypadku innego należy dokonać zmian w elementach aplikacji — więcej w data sheet układu LM3915. Na przykład tu: http://www.datasheetcatalog.com/).
W moim wypadku z rodziny LM391* wybrałem 3915, gdyż ten układ najlepiej się sprawdza w roli wskaźnika wysterowania wzmacniacza. Gdyby ktoś chciał zastosować taki wskaźnik, np. do magnetofonu, wypadałoby wykorzystać 3916, który ma „rozciągnięty” fragment czułości w okolicy 0dB. Pozwoli to na precyzyjniejsze ustawienie czułości zapisu bez niebezpieczeństwa przesterowania sygnału.
Teraz o samej regulacji czułości samych wskaźników. W takim wykonaniu, jak na schemacie, czułość sygnału wyniesie mniej więcej 0dB (0,775V), w pewnym zakresie tę wartość można zmieniać poprzez dobór rezystora R13 (wg oznaczeń na schemacie). Jednak w sytuacji, gdzie chcielibyśmy, np. podłączyć ten wskaźnik do wyjść głośnikowych, nie obejdzie się bez dzielnika napięciowego dobranego w zależności od max. napięcia na wyjściu wzmacniacza wysterowanego do +3dB. W takim wypadku wskazania wskaźnika (przy pozostawieniu R13 jak na schemacie) przedstawią dokładnie stan wysterowania wzmacniacza, uwzględniając chwilowe „piki” dla najgłośniejszych momentów nagrania.
A jak to działa w realu?
Ano mniej więcej tak, jak poniżej.
Wartość rezystancji wejściowej jest w przybliżeniu równa R13, więc można w wielu wypadkach pominąć wpływ tak dużej podczas podłączania wejścia.
Jak widać poniżej, pełne wysterowanie jest możliwe „z palca”:
Czasy narastania i opadania wskazań są dostosowane do obowiązujących norm. Słupek osiąga max. wskazanie w ok. 1/10 czasu potrzebnego na wygaszenie wszystkich diod. Dzięki temu nie „przegapimy” chwilowych „szpilek” w sygnale, a z kolei wolne opadanie umożliwia niemęczącą obserwację wskaźnika. Gdyby reagował on szybciej, zamiast pełnoprawnego wskaźnika mielibyśmy raczej migotkę, której miganie dla obserwatora nie zmieniało się zależnie od wartości sygnału na tyle, by zauważyć różnicę, np. pomiędzy sygnałami muzycznymi o poziomie -10 i 0dB. To niestety częsty błąd wśród „Młodych Zdolnych”, dla których samo miganie stanowi największą frajdę, natomiast trudno taki układ nazwać przydatnym w roli faktycznego wskaźnika poziomu.
Kilka słów o aplikacji LM741. Ten układ pełni tu rolę prostownika sygnału; zamienia zmienny sygnał muzyczny na wahania napięcia stałego w czasie rzeczywistym. Dodatkowo układ diod (1N4148 lub jakakolwiek dioda krzemowa małej mocy) stanowi układ QUASI-IDEALNEGO PROSTOWNIKA. Czyli uwzględnia w wartości napięcia wyjściowego obie połówki sygnału — powyżej i poniżej zera.
Na koniec sposób podłączenia zasilania.
W prototypie zastosowałem dwa odrębne gniazda zasilania i sygnału wejściowego dla każdego kanału (każdej płytki). Oczywiście zasilanie może być wspólne dla obu płytek sterujących, więc nic nie stoi na przeszkodzie, by za pomocą srebrzanki połączyć odpowiednie pola lutownicze ze sobą (masą i plus zasilania). Jednak są przecież wzmacniacze mocy z wyjściem mostkowym, dla których żadne z wyjść głośnikowych nie jest podłączone do masy. W takim wypadku obie płytki muszą być elektrycznie rozdzielone — gdyby masa czy zasilanie były wspólne, mogłoby to doprowadzić do uszkodzenia wzmacniaczy do wskaźnika podłączonych, czy też samych płytek wskaźników. Dla tego rodzaju wzmacniaczy mocy konieczne są odrębne napięcia zasilania. W typowych wzmacniaczach z masą wyjścia głośnikowego połączoną z masą zasilania wzmacniacza można łączyć punkty zasilania obu płytek wskaźnika, jak opisałem wyżej.
Na zakończenie tematu załączam filmiki ze wskaźnikiem podłączonym do przestrajanego generatora — spadek czułości dla 1Hz wynosi ok. -3dB, w miarę zwiększenia częstotliwości rośnie. Powyżej 10Hz czułość jest już stała, aż do ok. 60kHz:
Jak już pisałem, rodzina układów LM391* zawiera trzy modele — 3915, o zmianie aktywnej diody co 3 dB, 3916, z rozciągniętą okolicą wskazań dla 0 dB i 3914, którego diody zapalają się liniowo wraz ze wzrostem napięcia wejściowego. Dla każdego z nich zastosowania są różne, co pozwala na dobór odpowiedniego wykonania w zależności od potrzeb. Np. 3914 może zastąpić miernik napięcia z rozdzielczością co 1/10 (np. dla 1V zapalona jest tylko pierwsza dioda, dla 4V cztery (lub czwarta — można przełączyć, by świeciła się tylko dioda dla max. aktualnie mierzonego napięcia lub zapala się szereg diod od min., aż do max. podanego napięcia), a dla 10 V ostatnia (lub wszystkie). W DS układu można też znaleźć wiele aplikacji dodatkowych — np. umożliwiających otrzymanie z dwóch LM3915 wskaźnika złożonego z 20 LED o zwiększonym zakresie wyświetlanej dynamiki. Bądź też układ, w którym przekroczenie określonej wartości napięcia mierzonego powoduje alarm w postaci migania wszystkich diod. Tak więc — układ prosty, o ogromnych możliwościach zależnych li tylko od wyobraźni czy wymagań konstruktora. Zachęcam do samodzielnego zapoznania się z tymi układami i mam nadzieję, że tym tematem przyczynię się do zainteresowania się tą rodziną LM.
Pozdrawiam serdecznie.
Fajne? Ranking DIY
