• Программы
• Windows
• Устройства
• Браузеры
• Обзоры 

VU meter на Atmega8 индикатор уровня звука. Сравнение с китайским Aiyima

Я представляю вам еще один простой стереофонический индикатор уровня звука для усилителя или другого аудиооборудования. Индикатор имеет 2 столбца из 20 светодиодов и возможность индикации максимального уровня. Он управляется микроконтроллером IO1 - Atmel AVR ATmega8A или более старыми ATmega8 или ATmega8L . Это единственная интегральная микросхема в устройстве которая обеспечивает индикацию обоих аудиоканалов.

Индикатор имеет 20 светодиодных делений на каждом канале, 1 деление соответствует 2 дБ. Диапазон отображения от -34 до +4 дБ. При превышении уровня аудиосигнала 0 дБ (18-й светодиод) происходит перегрузка. В качестве светодиодов индикации вы можете использовать монолитные столбцы (линейки светодиодов) или отдельные светодиоды. Светодиоды управляются мультиплексным способом в 10 шагов, по 4 светодиода на каждом шаге, частота мультиплексирования составляет около 100 Гц. Резисторы R1 ... R4 определяют ток и, следовательно, яркость светодиодов. Сигналы левого и правого каналов подключены к входам аналого-цифрового преобразователя ADC0 и ADC1. Время падения (затухание) шкалы составляет около 600 мс.

Устройство также оснащено индикацией пикового уровня, который может быть активирован с помощью перемычки на плате с надписью IM (Индикатор максимума). Индикатор уровня звука питается от источника питания 5 В, а потребление всех светодиодов составляет около 45 мА. Конденсаторы C1 и C2 должны быть расположены как можно ближе к микроконтроллеру IO1.

Индикатор уровня сигнала 2 x 20 LED на ATMEGA8.

На одном из зарубежных сайтов нашел материал по сборке индикатора уровня сигнала, построенного на микроконтроллере Atmel AVR ATmega8A или более старой Atmega8 или Atmega8L. Переводить статью дословно нет смысла, потому что автор собирал схему на макетке, но тем не менее работу индикатора вы можете посмотреть в ролике, который найдете в архиве. Индикатор имеет 20 светодиодных делений на каждом канале. Диапазон отображения - от -34 до +4 дБ. В качестве индикаторных светодиодов вы можете использовать монолитные столбы типа DC20/20GGGWA, именно под эти светодиодные матрицы я рисовал лейку платы. Для начала приведу принципиальную схему индикатора уровня сигнала:

При реализации схемы так же можно применить две линейки по 20 обычных светодиодов. Резисторы R1 ... R4 определяют ток и, следовательно, яркость светодиодов. Сигналы левого и правого каналов подключены к входам аналого-цифрового преобразователя ADC0 и ADC1. Время падения (затухание) шкалы составляет около 600 мс. В устройстве имеется функция отображения пиковых уровней сигнала, активировать её можно замыканием перемычки «IM» (Indicator of Maximum), вместо перемычки можно поставить кнопку ON/OFF с фиксацией.

Вид светодиодной сборки и её размеры приведены на изображениях ниже:

Вид платы светодиодного индикатора уровня сигнала в формате LAY6:

Прошивку микроконтроллера найдете в архиве (файл с расширением hex) . Настройка битов конфигурации в PonyProg показана на следующем изображении.
(Шестнадцатеричные значения: Low Fuse: A4, High Fuse: D9.)

Предупреждение!!! Схема в железе мной не тестировалась.

Размер архива с материалами по индикатору уровня сигнала на AVR Atmega8A 2 x 20 LED - 4,8 Mb.

Найдете ошибки или появятся предложения - не стесняемся писать комментарии.

В проекте задействованы ATMega32 и ЖКИ индикатор 16х2 подключенный по 4-х битной шине. Само устройство по большому счету выполняет роль двух канального вольтметра, только вывод информации организован не в линейной зависимости, а в логарифмической. Это связано с нашей анатомической особенностью восприятия звука.

В собранном виде работа устройства выглядит следующим образом:

Сигнал заводится на два первых канала АЦП (РА0 и РА1). Для того чтобы не ловить мусор из вне необходимо прижать порты к земле резисторами сопротивлением 10к. В зависимости от значения напряжения на входе, происходит заполнение жки индикатора залитыми символами (в памяти контроллера ЖКИ номер символа 255).

Схема индикатора уровня стереосигнала:

Я не стал использовать фильтры и операционный усилитель на входе, пустил сигнал напрямую в мк. Как выяснилось, в подобных проектах, когда необходимо быстро обновлять информацию на дисплее, лучше использовать стандартное 8-и битное подключение. Иначе дисплей может не успевать выводить информацию и изображение будет заметно мерцать. Скачать файлы проекта (~150кб) можно по ссылке.

Представляю Вам простой проект индикатора аудио-сигнала, отличительной особенностью этого проекта от других является то, что в схеме на каждый канал я примел по 32 светодиода, получилась длинная линейка. В основе устройства - микроконтроллер AVR ATmega8535, ULN2803 - 8-канальный ключ Дарлингтона, кроме того, применен операционный усилитель, его назначение думаю так же понятно. Чувствительность индикатора регулируется резисторами R32 и R33, для каждого канала отдельно. Данный проект является моей дипломной работой, которую я делал пару лет назад, наткнулся на схему когда шарился в папках на своем ПК, и решил отправить на сайт.

Схема достаточно объемная, сокращать обозначение светодиодов не стал, схему можете посмотреть ниже:

Что касается светодиодов, их удобно заменить на специальные светодиодные линейки, к тому же они будут смотреться лучше.

Все устройство собиралось на макетной плате, печатную плату рисовать не стал, кому понравился проект может нарисовать печатную плату и прислать ее на форум. Все радиодетали в схеме можно заменять на аналогичные, номиналы резисторов и конденсаторов можно ставить близкие по номиналу. Транзисторы можно заменить на любые другие, аналогичные. Кварцевый генератор можно поставить на 14-16 МГц, не критично. Фотографии устройства ниже:

При программировании микроконтроллера фьюзы выставлять не нужно, т.е. выбираем нужный нам контроллер в программе, открываем прошивку и нажимаем прошить. Если устройство собрано без ошибок, то схема заработает сразу.

Список радиоэлементов

Вашему вниманию предлагается ещё один индикатор выходного напряжения для усилителя мощности. Данный индикатор собран на микроконтроллере ATMEGA8 . В нём для индикации уровня сигнала, используются две линейки из 33-х светодиодов, вернее из 32-х, так как оба первых светодиода в двух каналах, горят постоянно для обозначения начала шкалы (или хоть какой то индикации при отсутствии сигнала). При желании их можно не устанавливать. Индикатор может работать в линейном и логарифмическом режиме отображения уровня сигнала, также индикация может быть линией или точкой с отображением пиковых уровней сигнала и без отображения пиковых уровней. Индикатор позволяет выбрать эти режимы работы в любом сочетании:

• Линейное или логарифмическое преобразование уровня.
• Отображение текущего уровня столбиком или точкой.
• Включение или выключение отображения пикового уровня.

Рисунок 1.
Собранный индикатор.

Подробности.

За основу этой схемы индикатора, был взят VU-метр, где был всего один режим работы и без индикации пиковых уровней сигнала. Михаил Сергеев немного изменил изначальную схему индикатора для повышения его надёжности и расширению функциональности устройства. В частности был добавлен трёх-позиционный Dip-переключатель для выбора необходимых режимов индикации, и добавлены токо-ограничивающие резисторы. Программу для новой схемы с расширенными возможностями, написал Николай Егоров.

Рисунок 2.
Схема индикатора.

Схема индикатора собрана на микроконтроллере ATmega8.
Входной сигнал поступает на входы микроконтроллера через ограничительные резисторы RxL и RxR . Без них при сильном сигнале с усилителя (при подключении индикатора к выходу усилителя мощности) - возможно повреждение микроконтроллера.

В индикаторе применена динамическая индикация. Все светодиоды индикатора - образуют четыре секции по 16 светодиодов (первые два горят постоянно). Для увеличения яркости светодиодов, секции включаются ключами на транзисторах BC337, вместо которых можно использовать любые средней мощности, соответствующей структуры. Было также замечено, что при закрытых транзисторах, происходит незначительная подсветка чувствительных светодиодов выключенных секций. Поэтому для устранения этого явления были установлены резисторы R10 -R13 (470 Ом). Резисторы эти изначально на плату можно не устанавливать, если засветка не наблюдается.

Микроконтроллер ATmega8 имеет ограничение по суммарному току, протекающему через любой вывод питания, который составляет 300 мА. Максимальный ток через любой другой вывод не должен превышать 40 мА. Поэтому ток через один светодиод не должен превышать 15-18 мА. Это необходимо учитывать при подборе ограничительных резисторов в цепях светодиодов. Для светодиодов с рабочим напряжением 2.5 вольта, сопротивление ограничительных резисторов не должно быть менее 110 ом.
Сопротивление ограничительных резисторов для применяемых в схеме светодиодов, можно рассчитать по следующей формуле;
R=(Udd - Ut - Uled)/Imax
Udd - напряжение после стабилизатора, 5 вольт
Ut - падение напряжения на открытом ключе, примерно 0.5 вольт
Uled - номинальное напряжение светодиода
Imax - максимальный ток светодиода, но не более 18 мА

Выбор необходимого режима работы индикатора, осуществляется DIP-переключателями SW1 -SW3 , при отсутствии которых можно использовать, коммутируемые джамперами перемычки.

Программа рассчитана на работу микроконтроллера от внутреннего RC-генератора с частотой 1 МГц, поэтому изменения заводских фьюзов микроконтроллера при программировании не требуется.

Индикатор лучше всего подключать на выход предварительного усилителя, чтобы регуляторы громкости и тембра не оказывали влияние на индикацию. Для зажигания всех светодиодов, на вход индикатора необходимо подать сигнал, напряжением 2 вольта. Если Ваш предварительный усилитель не обеспечивает необходимый уровень сигнала на входе индикатора, то его входную часть (индикатора) нужно дополнить дополнительными усилителями (один корпус LM358) по следующей схеме (показан один канал).

Рисунок 3.
Предварительный усилитель.

В целом, конструкция не критична к выбору деталей. Постоянные резисторы могут быть любой мощности. В качестве ограничительных резисторов, и резисторов подключенных к DIP-переключателям, можно использовать и резисторы SMD, для них предусмотрены контактные площадки на печатной плате. При этом отверстия для установки обычных резисторов, которые устанавливаются на эти места вертикально, можно не сверлить.
При подборе замены транзисторов необходимо учитывать максимальный ток коллектора, который должен быть не менее 300 мА. Диоды - любые маломощные, с обратным напряжением не меньше амплитуды напряжения, выдаваемого усилителем на максимальной мощности.

Рисунок 4.
Печатная плата индикатора.

Индикатор собран на печатной плате, размером 100х70 мм. Светодиоды для индикатора используются плоские и установлены они на плату вплотную друг к другу широкой стороной.
Да, для того, чтобы зажженные светодиоды не засвечивали своим свечением соседние, между ними желательно проложить светоотражающий материал, например кусочки пищевой алюминиевой фольги.
Вы можете по своему желанию изменить размеры печатной платы, как в длину, так и в ширину, например, применив круглые светодиоды (длинна платы естественно увеличится), или поставить плоские светодиоды узкой стороной друг к другу.

Рисунок 5.
Светодиодная матрица.

В конструкции можно применять и светодиодные матрицы, подобны таким или меньшим (по 10 светодиодов). Засветки соседних светодиодов в таких матрицах нет.
Стабилизатор 7805, установлен на небольшом радиаторе.

Посмотрите демонстрационное видео своего варианта реализации данной схемы индикатора от Михаила Сергеева. Своеобразное решение оформления и при работе выбран режим линейного отображения, с индикацией пикового уровня.

Видео.

В прикреплённом архиве содержатся все необходимые файлы для сборки индикатора.

Архив для статьи