Analogowy miernik VU

Właśnie kończę budowę wzmacniacza i postanowiłem, że zastosuje analogowe wskaźniki VU. Po poszukiwaniach znalazłem w sieci kilka schematów (większość to prosty układy wykorzystujące nieliniową charakterystykę diody lub złącza B-E). Chciałby jedna mieć coś porządniejszego, więc na podstawie książki Feszczuka "Wzmacniacze elektroakustyczne" zrobiłem schemat takiego analogowego wskaźnika (zrobiłem, tzn, przerysowałem i wprowadziłem drobne modyfikacje, arkusz kalkulacyjny to moja praca).

Krótki opis

- na wejściu dzielnik 1:10 (maksymalne napięcie wejściowe ok. 90V, 500W na 8 Ohm)

- pierwszy OP + diody - prostownik

- drugi OP - sumator )na wyjściu polaryzacja ujemna

- trzeci OP - detektor szczytowy

- czwarty OP - układ logarytmujący

na wyjściu rezystor który należy dobrać tak, żeby uzyskać pełne wychylenie posiadanego wskaźnika przy napięciu 9V.

Rezystory R2-R8 można obliczyć indywidualnie (arkusz kalkulacyjny, w który wpisujemy moc maksymalną i rezystancję kolumn). Ponieważ rezystory musza być dobrane dość dokładnie dlatego szeregowo połączyłem drugie rezystory R2a-R8a które w sumie dadzą wymaganą wartość. Przez to każdy może obliczyć sobie wskaźnik przystosowany do swojego wzmacniacza.

Oczekuję informacji o samym pomyśle jak i merytorycznych uwag do schematy i arkusza.

Pytanie brzmi, czy było by zainteresowanie takim uniwersalnym projektem. Czy jest ktoś , kto podjął by się zaprojektowania płytki (myślę, że na płytce powinien od razu znaleźć się prosty zasilacz +/- 15V na LM7815/7915.

Ja nie jestem zbyt biegły w KiCad'zie chociaż po całym dniu kiedyś już popełniłem płytkę pod zasilacz do projektu Hiraga. Wiem , że na forum są ludzie, którzy projekt takiej płytki robią z zamkniętymi oczami.

Jeśli projekt warty zainteresowania - to bym prosił o pomoc.

Tutaj znajduje się arkusz kalkulacyjny do obliczeń rezystorów w układzie logarytmującym.

Tutaj schemat w KiCad

Przepraszam za wielkość pliku jpg - nie wiedziałem że to takie duże, lepiej się ogląda w pdf.

PS. nie umiem usunąć wysłanego pliku, da się to zrobić bo w trybie edycji postu nie znalazłem.

PS. nie umiem usunąć wysłanego pliku, da się to zrobić bo w trybie edycji postu nie znalazłem.

Możesz wejść w "Ustawienia" -> "Załączniki" i usunąć

W Elektronice dla Wszystkich 12/2010 w cyklu "Elektronika dla początkujących czyli wyprawy na oślą łączkę" jest trochę informacji o wskaźnikach wysterowania.

Możesz wejść w "Ustawienia" -> "Załączniki" i usunąć

 

W Elektronice dla Wszystkich 12/2010 w cyklu "Elektronika dla początkujących czyli wyprawy na oślą łączkę" jest trochę informacji o wskaźnikach wysterowania.

Znam ten artykuł.W nim jest opisany m.in. prostownik który wykorzystałem na wejściu mojego schematu. Ale w tym projekcie najważniejszy jest układ logarytmujący - ostatni blok, który pozwala uzyskać ruch wskaźnika przy małych głośnościach.

W dawnych czasach, kiedy robiono rzeczy porządnie, prawdziwy miernik VU musiał spełniać ustanowione dla niego standardy. Najbardziej znanym był standard BBC. Jednym z wymogów była odpowiednia balistyka. Miernik taki wysterowany do 99%pełnej skali, powinien osiągać 99% w dokładnie 300ms, z przerzutem nie mniejszym niż 1% i nie większym niż 1,5%. W środku skali wypadała wartość -3dB, skrajne prawe położenie to +3dB. Czas powrotu też był określony, nie pamiętam w tej chwili jaki. Miało to wszystko na celu jak najlepsze dostosowanie mierników do obsługującego je człowieka.

Bardzo ciekawe uwagi dotyczące skali - niestety jestem dzisiaj zarobiony - ale postaram się w ciągu najbliższych dni zobaczyć, jak moje założenia rozłożenia wartości na skali mają się do tego co kolega pisze. Co to czasu reakcji, szybkości narastania i powrotu sygnałów, też intensywnie doczytuję w tym temacie :).

Wiem,że to "duperelkowy układ", ale jak już się za to wziąłem, to chciał bym zrobić coś pożytecznego (a zarazem uniwersalnego) do końca.

PS.

Czy kolega może wie czy, czy dB w tego typu wskaźnikach były przyporządkowanie napięciu czy mocy. Bo to trochę różne wartości.

Takie coś spłodziłem, chyba niezbyt eleganckie i za duże, ale to pierwsza próba ogarnięcia tematu

Może przydadzą się informacje zawarte w tym artykule, obawiam się układ scalony jest już nieosiągalny.

A tu jeszcze płytka

Czy kolega może wie czy, czy dB w tego typu wskaźnikach były przyporządkowanie napięciu czy mocy. Bo to trochę różne wartości.

VU mierzyły napięcie. 0dBu-0,775V. Balistyka tych mierników była dostosowana do tego co człowiek postrzega jako głośność. Z powodu długiego czasu reakcji nie były w stanie prawidłowo pokazać szczytów, stąd często równolegle stosowane były mierniki PPM. W załączniku skale różnych standardów mierników profesjonalnych.

a

@miant - bardzo ciekawy artykuł - to prawie profesjonalny przyrząd pomiarowy True RMS, przyda się pewnie troszkę informacji. thx

@stern - tak myślałem, teraz mam pewność -10dB napięcia na wejściu, a na skali -20dB czyli moc.

0,775V - to był wzorzec napięcia w torze audio i pewnie dlatego - a swoją droga nie wiem dlaczego własnie tyle, bo z 1V ppm sinus to 0,707V i kiedyś się spotkałem z takim napięciem odniesienia jako 0dB (niestety nie pamiętam gdzie)

No to chyba pójdę drogą

- skala VU (mierniki PPM raczej służyły w magnetofonach do łapania szczytów i przesterowań)

- dodatkowy przełącznik x0,01 czyli - 20db

- w pozycji x1 na środku skali 0dB - 100W

- w pozycji x0,01 na środku skali na 0dB - 1W

Przy spokojnym słuchaniu chciałbym jednak, żeby coś się poruszało, a 1W to już sporo :) a przy końcu skali to będzie dużo więcej.

Czekam na płytkę stykową, złoże na pająku i zrobię jakieś pomiary. Zobaczymy na ile praktyka pokryje się z teorią.

Podlinkuje poprzedni temat, może sie przyda ;-)

No to następny etap prac za mną. Zrobiłem na pająku sam układ logarytmujący,żeby sprawdzić czy warto się męczyć z płytką i z całym tym układem.

Wg. mojego arkusza obliczeniowego wyszły następujące wartości rezystorów - (100W na 6Ohm) - kolumna 1 obliczenia - kolumna 2 realnie zamontowane

R2 101,6k...99,1k

R3 48,6k....46k

R4 20k......21,8k

R5 13k......11,6k

R6 167,5k...165k

R7 47,6k....47,6k

R8 26,9k....26,7k

Zdjąłem charakterystykę przejściową i przy dość marnym dobraniu rezystorów (miałem 5%) wyszło na to że układ działa i nie odbiega zbytnio od wyliczeń teoretycznych.

To mnie raczej zmobilizuje do dalszych prac na płytką.

Działa mniej więcej tak, (prostowanie na 1 diodzie i kondensator 1uF - najwyraźniej za mały, bo troszkę za ostro wraca wskazówka).

PS. Muzyka strasznie bębni, chyba od tego ze aparat stał bezpośrednio na blacie.

Planujesz zamówienie płytek w zakładzie czy robisz sam?

~r1212

Polecam sprawdzony układ, z przełączaniem VU/PPM:

Sprawdzałem układ z 1N4148 zamiast OA91. Nie zauważyłem widocznych

zmian, przynajmniej na moich VU.

PCB testowa, dlatego mogę się podzielić publicznie.

Beardini

...publicznie plikami .brd i .sch.

~r1212

 

Polecam sprawdzony układ, z przełączaniem VU/PPM:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Sprawdzałem układ z 1N4148 zamiast OA91. Nie zauważyłem widocznych

zmian, przynajmniej na moich VU.

PCB testowa, dlatego mogę się podzielić publicznie.

 

Beardini

A mierzyłeś może charakterystykę przejściową, jak wygląda odpowiedź układu na narastające napięcie wejściowe.

Planujesz zamówienie płytek w zakładzie czy robisz sam?

Raczej będę zamawiał, ale jeszcze chwilkę poeksperymentuje z tym układem. Musze pomierzyć jak się zachowuje przy podaniu na wejście sinusa, bo może jednak uprościć układ do części logarytmującej i biernego prostownika w postaci diody i kondensatora. Jak już mam to złożone to troszkę się pobawię.

Celem jest osiągniecie zamierzonego efektu wizualnego + w miarę przyzwoity pomiar mocy wyjsciowej. Wiem że układ pierwotny jest zaawansowany, ale jak by się udało to osiągnąć prościej to czemu nie.

Dzisiaj troszkę pogrzebałem i nie jest najgorzej, ale jeszcze jutro muszę pomieszać rezystorami w części logarytmującej. Początek jest słaby, ale z trudem akceptowalny, koniec niestety się trochę rozjechał - na +5dB zamiast 3W mam 14W. Ostatni kawałek charakterystyki do poprawy. TO nie ma być jakiś super precyzyjny miernik mocy, ale jeszcze trosze spróbuje poprawić.

Pomiary

Po rezygnacji z prostownika dwu połówkowego (zostawiłem tylko 2 ostatnie moduły tj. prostownik i cześć logarytmującą) osiągnąłem satysfakcjonujący efekt wizualny. Miernik poważnie się uprościł, a ma jedną cechę na której mi zależało - pracuje już od bardzo małych poziomów głośności.

Jutro zamieszczę schemat z wartościami elementów. Dzisiaj tylko pomiary i skala wskaźnika.

No wykres ładny. A można jakiś filmik z pracy wskaźnika?

Zrobię tylko najpierw muszę spróbować jakoś zmienić skalę w posiadanych wskaźnikach - bo mam tylko w dB ale od typowych VU - nijak nie przystająca do tego co zrobiłem :)

Działa wg. takiego schematu

Ciekawe jakby się sprawował taki układzik z lat 70 ;)

Oj, tego nie podejmuje się zrobić na pająku :)

No wykres ładny. A można jakiś filmik z pracy wskaźnika?

Dzięki. Czy żeby go trochę spowolnić wystarczy zwiększyć C5?

Dzięki. Czy żeby go trochę spowolnić wystarczy zwiększyć C5?

tak, ale próbowałem 22uF i 47uF dla mnie było za wolno

No to powoli kończę ten projekt.

Układ zmontowany na płytce testowej, pomierzony, płytka zaprojektowana pójdzie do robienia prototypu.

Założenia - uniwersalny wskaźnik VU (liniowy) lub mocy (logarytmiczny)

3 wersje montażu w zależności jakie zasilanie posiadamy w urządzeniu

- zasilanie +/- 15V - nie montujemy transformatora oraz elementów zasilacza i stabilizatorów, zasilanie podajemy na K1

- zasilanie stałe +/- 17-25V - nie montujemy transformatora, mostka i kondensatorów C7 i C8, zasilanie podajemy na K2, na K1 mamy +/- 15 do dodatkowego wykorzystania

- zasilanie zmienne 230V - montujemy wszystkie elementy, podłączamy zasilanie do P2, na K2 mamy stałe +/- 21V a na K1 mamy +/- 15V do dodatkowego wykorzystania

UWAGA: nie można przekroczyć wielkości poboru prądu - przy transformatorze 2.5W max. prąd to ok. 80mA. Ok. 10mA pobiera układ wskaźnika więc na inne wykorzystanie pozostaje nam o. 60-70mA. nie za dużo ale powinno wystarczyć np. do selektora wejść, czy podświetlenia wskaźnika.

R26=R25 - dobieramy tak, żeby przy podaniu 9V na szeregowo połączony wskaźnik i rezystor uzyskać 100% wychylenia wskaźnika (u mnie np. to 20k)

Wersja VU - wzmocnienie liniowe

- nie instalujemy w kanale lewym elementów układu logarytmującego - rezystorów R9,R10,R11,R17,R18,R19 oraz diod D3,D4,D5 i analogicznie w kanale prawym

Wersja wskaźnik mocy - montujemy wszystkie elementy.

Na wejściu układu dzielnik napięcia - przy elementach jak na schemacie 1:10 - zakresy 1W i 10W. Oczywiście dzielnik możemy zmieniać wg. potrzeb zmieniając rezystory R1 i R3

Łączówka P1 (Wejścia)

- 1 - wejście 1:1 kanał prawy

- 2 - wejście 1:10 kanał prawy

- 3 - masa

- 4 - wejście 1:1 kanał lewy

- 5 - wejście 1:10 kanał lewy

Skalowanie układu: w zależności od podłączanych głośników

podajemy na wejście 1:1 sygnał sinus (odpowiada 1W mocy skutecznej)

dla 4Ohm - Vpp 5,68V

dla 6Ohm - Vpp 6,95V

dla 8Ohm - Vpp 8,03V

jeżeli mamy wskaźnik VU - ustawiamy 0db przy pomocy RV1 dla kanału lewego i RV2 dla kanału prawego

jeżeli mamy wskaźnik mocy - ustawiamy na wyjściu 7V - w tym miejscu skali mamy 100% mocy - w naszym przypadku 1W (moja skala w załączniku)

Bardzo proszę o uwagi co do konstrukcji.

Śledzę, bo układ ciekawy.

Fajnie by było mieć możliwość rozłamania płytki pomiędzy rzędami rezystorów a stabilizatorami, albo przynajmniej - może nawet lepiej - kawałek płytki z trafem pozwalający się odłamać.

Myślę, że to technicznie mało eleganckie by każdy moduł w urządzeniu miał swoje trafo, więc ja np. wolę jedno trafo, skrajnie dwa z kilkoma odczepami, niż zestaw w którym zdalne sterowanie ma trafo, końcówki mają trafo wskaźniki trafo i układ zabezpieczeń ma swoje, oddzielne trafo.

Co do zdalnego sterowania to jeszcze rozumiem, układ na czuwaniu zasilany przez kilku watowe trafo jak najbardziej ma sens.

Tak właśnie chcę zrobić w układzie docelowym - na razie na prototypie dałem spokój, aczkolwiek przygotowałem się do tego i miedzy zasilaczem a samym wskaźnikiem tylko 3 ścieżki zasilania.

Trzeba się będzie jeszcze troszkę pobawić w przesuwanie elementów, bo żeby płytkę odłamywać muszę znaleźć miejsce na kolejne otwory mocujące.

Na razie totalny brak czasu - do końca roku jestem zajechany - wiec oddaje na prototyp. Jak wszystko elegancko zadziała, to zajmę się ostatecznym dopieszczeniem płytki.

Powolutku brnę do przodu - jeden kanał przerobiłem.

Pytanie: jak w KiCad'zie - na której warstwie i czym oznacza się frezowanie do ew. odłamania płytki - na razie zaznaczyłem na warstwie krawędziowej, ale nie wiem czy tak ma być.

przyszedł prototyp, troszkę opisałem i spróbuję złożyć