Индикатор уровня звукового сигнала

Автор: *Trigger*
Опубликовано 22.08.2014
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2014"

Предисловие

Давно уже я хотел сделать индикатор уровня звукового сигнала (ИУС). Индикаторы на светодиодах уже надоели. Поэтому я купил два линейных газоразрядных индикатора ИН-13 с "тёплым неоновым светом": 

Принцип действия индикаторов

Индикатор ИН-13 состоит из трёх электродов - анода в виде сетки, катода в виде стержня и вспомогательного катода в виде точки, помещённых в наполненный неоном стеклянный баллон. При подаче напряжения на анод и катод неон вокруг катода начинает светиться. Длина светящегося "столбика" при этом зависит от тока катода.

Вспомогательный катод служит для зажигания разряда в начале катода. Разряд с него как бы перетекает на катод, и это не дает разряду на катоде появиться в его середине. Например, в индикаторах ИН-9 вспомогательный катод отсутствует, и они известны тем, что разряд может возникнуть в случайном месте.

Схема устройства

Основная часть ИУС представлена на схеме ниже:

На схеме изображено два совершенно одинаковых канала, поэтому опишу один из них, например, левый (на схеме изображён сверху). 

Звуковой сигнал поступает через разъём J1 и переменные резисторы RP1.1, RP2.2, R1, а также через разделительный конденсатор C1 на усилитель напряжения, выполненный на двух ОУ микросхемы OP1. К выходу усилителя напряжения подключена интегрирующая цепочка R13VD1C5R17. На транзисторе VT1 выполнен усилитель тока. Резистор R22 задаёт ток вспомогательного катода индикатора H1.

Переменные резисторы RP1 и RP2 - сдвоенные. R1 и R2 - подстроечные типа 3362P или аналогичные. Все постоянные резисторы мощностью 0,25Вт. Электролитические конденсаторы, кроме C7 и C8, на напряжение не меннее 16В. C7 и C8 на напряжение не менее 250В. Диоды VD1, VD2 можно заменить на любые маломощные кремниевые, но желательно одинаковые в обоих каналах. Стабилитроны VD3-VD6 - импортные, маломощные. Транзисторы VT1, VT2 заменимы на любые маломощные NPN с максимальным допустимым напряжение КЭ не менее 250В. 

Для получения напряжения +150В для питания индикаторов используется преобразователь напряжения на микросхеме MC34063:

Пояснять особо нечего. VT2R1VD1 - цепочка для разряда затвора VT1. Конденсатор C4 устанавливается в случае неправильной работы стабилизации напряжения (не регулируется выходное напряжение подстроечным резистором R4).

Постоянные резисторы, кроме R2, мощностью 0,25Вт. R2 - мощностью 2Вт. Подстроечные резистор R4 - импортный типа 3362P. Напряжение электролитических конденсаторов указано на схеме. Неполярные конденсаторы - керамические. Дроссель L1 - "гантелька" индуктивностью не менее 220мкГн и током насыщения не менее 1А. Диод VD1 можно заменить на любой маломощный кремниевый. Диод VD2 заменим на любой "быстрый" (Fast recovery) диод с прямым током не менее 1А и обратным напряжением не менее 300В. Транзистор VT2 - любой маломощный кремниевый PNP.

Преобразователь напряжения и усилитель питаются от простейшего трансформаторного БП, схема которого представлена ниже:

Схема абсолютно стандартная. Трансформатор T1 - любой с напряжением вторичной обмотки от ~8,5В до ~12В и допустимым током не менее 0,7А. Диодный мост Br1 - DB107 или аналогичный с обратным напряжением не менее 100В и током не менее 1А. Конденсатор C1 - электролитический на напряжение не менее 25В. C2 - керамический.

Все микросхемы следует установить в панельки.

Печатная плата

Печатная плата устройства выполнена методом ЛУТ. Ниже изображение этой платы со стороны проводников и монтажная схема. Файл ПП в формате SL5.0 можно скачать внизу страницы.

Небольшое пояснение: на ПП подписаны контакты K1, K2, A. Они служат для подключения индикатора ИН-13. В таблице ниже указано соответствие этих обозначений номерам выводов на схеме:

Фото готовой ПП с установленными компонентами ниже:

Настройка устройства

Первый запуск производится без микросхем в панельках. Следует измерить напряжение на конденсаторе фильтра (С1 на схеме БП). Оно должно быть в пределах от 10 до 15В. 

Далее отключаем устройство от сети и устанавливаем MC34063 в панельку. Включаем. Вращая подстроечный резистор R4, устанавливаем 150В на конденсаторе C6 (см. схему преобразователя напряжения). Если при вращении R4 напряжение не меняется, следует установить конденсатор C4 со стороны проводников на ПП, после чего настроить преобразователь. 

Теперь устанавливаем в панельки обе МС LM358 (естественно, отключив устройство от сети). Регулятор "Баланс" устанавливаем в среднее положение, "Уровень" - в левое по схеме положение. Подстроечные резисторы R1 и R2 (см. основную схему) следует установить в верхнее по схеме положение. Затем на оба входа устройства подаём с генератора синусоидальный сигнал частотой 1кГц. Амплитуду сигнала постепенно увеличиваем, пока более короткий столбик на индикаторе не дойдёт до его середины. Затем вращением подстроечного резистора того канала, в котором столбик получился выше, добиваемся одинаковой высоты столбиков. На этом процесс настройки можно считать законченным.

Скорость реакции индикатора можно регулировать подбором конденсаторов C5 и C6. После изменения номиналов конденсаторов следует повторить настройку уровня сигнала, описанную выше.

Корпус

Устройство собрано в корпусе от старых часов "Янтарь".

Индикаторы закреплены с помощью подставок из оргстекла:

Сзади устройство выглядит так:

 Надписи около элементов управления напечатаны на струйном принтере и приклеены скотчем:

Общий вид внутри:

Монтаж элементов управления и входного разъёма:

Напоследок, видео работы устройства:

На этом всё. Удачи в сборке!

Файлы:
Печатная плата в формате Sprint Layout 5.0

Все вопросы в Форум.