Schakeling is geplaatst op 25 november 2013
AUDIO-uitsturingsmeter met LED-indicatie voor PIEK of VU.

Deze uitsturingsmeter stelt u in staat om in één oogopslag te constateren in hoeverre een audio-signaal weergegeven zal worden, met name OVERSTURING is belangrijk. Een te zwak signaal is niet goed hoorbaar en een te sterk signaal ligt niet prettig in het gehoor, en kan zelfs gehoorschade opleveren. Wanneer u LIVE-signalen van zang en/of instrumenten weer wilt geven welke via een mengpaneel en/of regietafel ingesteld moeten worden is signalering van pieken en verzwakking lastig. Deze schakeling kan hierbij dan een handige indicator zijn, omdat de schakeling op twee manieren in te zetten is: ten eerste als PIEK-meter en ten tweede als VU-meter, u dient dan ook voordat u de schakeling gaat bouwen te bepalen welke meting u wenst PIEK of VU. Als uitlezing van de signaalsterkte is gekozen voor LED's. Siemens heeft in het begin van het LED-uitlees tijdperk een tweetal zogenaamde LED-drivers op de markt gebracht met als codering UAA170 en UAA180 (op finimuis.nl staan ook schakelingen met deze IC's). Binnen deze IC's vindt de uitlezing plaats via een aantal "op elkaar gestapelde "comparator"-schakelingen. De uitgang van elke comparator is via een serieweerstand met een LED verbonden. De LED zal oplichten wanneer de spanning op de niet-inverterende(+ ingang) hoger is dan de referentie-spanning op de inverterende(- ingang). De referentie-spanning van elke comparator wordt via een weerstands-spanningdeler (welke vast ingebakken in het IC zit) uit een zenerspanning betrokken. Het grote voordeel van de hier gebruike LED-uitlezig ten opzicht van een UAA170 of UAA180 is dat de waarde van de referentie-spanningen niet de beperking kennen welke de eerder genoemde IC's hebben. De uitlezing in deze schakeling werkt op exact dezelfde wijze, echter kan via aanpassing van de waarden van de weerstanden R23 t/m R63 iedere gewenste referentie-spanning worden gekozen. De pijltjes bij ieder knooppunt binnen de eerder genoemde weerstanden zijn voorzien van een spanningswaarde. Deze spanningswaarde dient als referentie-spanning voor de desbetreffende comparator-schakeling. Met de gebruikte weerstandswaarden is een zo goed mogelijke lineaire schaal uitgevoerd. Bedenk wel dat de uitlezing niet continu maar stapvormig is. Deze schaal(zie tabel 1 bij de componentenlijst) loopt van +5 Decibel tot -50 Decibel als bereik. U kunt deze schaal naar eigen behoefte aan passen in Decibel stappen.

Nu volgt de bespreking van de schakeling. Ten eerste: de schakeling omvat één geheel, echter kunt u er eenvoudig voor kiezen om het stuur- en het uitlees-gedeelte te splitsen. Wanneer u de uitgangen van de IC's 5 en 10 en de 0(NUL) en +15Volt als aansluitpunt op zowel de stuur- als uitlees-print aanbrengt, kunt u deze gescheiden (mits niet een al te grote (± 3 meter)afstand) overbrugd moet worden apart in een kastje of paneel onderbrengen en middels een viertal draden met elkaar verbinden. De schakeling is getekend voor gebruik als PIEK-meting. Voor VU-meting dienen een aantal componenten te vervalllen, danwel aangepast of een andere waarde te bezitten. Via onderstaande beschrijving en de componenten lijst zal dit duidelijk worden. Geheel links in de schakeling is het STUUR-deel getekend en alles rechts naast de instelpots (P2 en P4) heeft te maken met de UITLEZING. OPMERKING, zowel het STUUR- als ook het UITLEES-deel is DUBBEL uitgevoerd waardoor u gereed bent voor STEREO. Alleen de weerstanden(R23 t/m R63), condensator(C17) en zenerdiode(ZD) zijn enkelvoudig uitgevoerd. Indien u een MONO-uitsturingsmeter wenst, kunt u alle componenten voor het RECHTER-kanaal weglaten. BESCHRIJVING van de SCHAKELING welke 1 kanaal omvat: Het te meten audio-signaal komt de schakeling binnen via aansluitpunt(L_IN). Instelpot(P1) is de niveau-regelaar van het ingangssignaal. Vanaf de niveau-regelaar volgt een buffertrap welke de loperspanning met een waarde van R2+R3/R3 keer versterkt. (met de gegeven waarden is de versterking 1.05x. De twee in anti-serie geplaatste condensatoren(C2 en C3) zorgen via het bootstrap-mechanisme voor een HOGE ingangsimpedantie. Deze bipolaire anti-serie-schakeling is nodig omdat de spanning op pin 2 van de OpAmp(IC1) een klein beetje positief of negatief kan zijn. Het uitgangssignaal van (IC1) wordt via de weerstanden(R4, R5 en R6) en (IC2) geìnverteerd aangeboden op pin 3 van(IC3). De NIET-geìnverteerde spanning vanaf(IC1) komt rechtstreeks terecht op de +ingang(pin 3) van(IC4). De schakeling rond de IC's (1,2,3,4 en 5) vormt een precisie dubbelzijdige gelijkrichter. De gelijkricht-dioden worden gevormd door de serieschakeling van diode(D1 of D2) in combinatie met de basis-emmiter-diode van trasistor(T1). Wanneer de dioden(D1, D2) en transistor(T1) NIET geleiden, zullen de uitgangsspanningen van(IC3) en (IC4) op hun ingansspanningen MINUS de drempelspanning van diode(D3 of D4) liggen. Een SPER-toestand van(D1, D2 en T1) zal optreden wanneer de spanning over condensator(C4) hoger is dan de uitgangsspanning van(IC1) of (IC2). Door de weerstanden(R7 en R8) zal dan een stroom lopen, waardoor de dioden(D3 en D4) gaan geleiden. Op deze wijze is een tegenkoppeling gekregen, welke er voor zal zorgen dat(IC3 en IC4) zich gaan gedragen als een spanningsvolger zoals ook(IC5) is opgezet. De situatie zal veranderen, wanneer één van de ingangssignalen van(IC3 of IC4) HOGER gaat worden dan de spanning over condensator(C4). Op dat moment zal één van de weerstanden(R7 of R8) stroomloos raken, en zal de bijbehorende diode(D3 of D4) gaan sperren. Hierdoor zal de tegenkoppeling rond(IC3 of IC4) opgeheven worden met als gevolg dat de versterking HOOG zal worden. Op dat moment zal condensator(C4) worden bijgeladen, wanneer(D1 of D2 en T1) gaan geleiden. Transistor(T1) staat geschakeld als emittervolger, en kan een relatief hoge laadstroom leveren hetgeen zal optreden bij snelle veranderingen van het ingangssignaal. Weerstand(R9) zal de laadstroom begrenzen. Vanwege de dimensionering van(C4,R9,R10 en R11) ontstaat een laagohmige schakeling. Hiermee is voorkomen, dat de ingangsimpedantie van de buffer(IC5) een belastende rol speelt. Via schakelaar(S) kan de verbinding tussen weerstand(R11) en NUL(0) worden onderbroken. Hierdoor kan condensator(C4) zich dan niet ontladen (afgezien van een lekstroom en de hoge ingangsimpedantie van(IC5)). Het laden van condensator(C4) zal gewoon doorgang vinden, waarmee we de GEHEUGENFUCTIE welke nodig is voor een PIEK-meting gerealiseerd hebben. Gedurende een redelijk lange tijd, zal condensator(C4) een met betrouwbare nauwkeurigheid HOOGSTE-piek onthouden, welke in het aangeboden audio-signaal is opgetreden. Via instelpot(P2) kan de offset-instelling van de buffer(IC5) op NUL milliVolt worden afgeregeld, wanneer er GEEN ingangssignaal aanwezig is. Bij een VU-METING is de situatie in zoverre anders, dat transistor(T1) en schakelaar(S) komen te vervallen. De weerstanden(R9, R10 en R11) en condensator(C4) hebben een andere waarde( zie hiervoor de componentenlijst. Tevens worden de dioden(D3 en D4) omgekeerd(anode/kathode) aangesloten. Tot zover de beschrijving van het STUUR-deel.
Gaan we nu het UITLEES-deel (het rechter-gedeelte van de schakeling) behandelen. Zoals eerder aangegeven, is de STEREO (linker- en rechter-kanaal) uitvoering van de uitlezing getekend. In het midden horizontaal ziet u de logaritmische spanningsdeler (bestaande uit de weerstanden R23 t/m R63) afgebeeld, welke dus gemeenschappelijk door zowel het Linker- als het Rechter-kanaal gebruikt zal worden. Verder zijn er per kanaal een 20-tal comparatoren ingezet, waarvan iedere uitgang via een serieweerstand een LED kan aansturen. De Stereo-uitvoering van de UITLEZING bevat dus 40 Comparatoren, door inzet van het Integrated Circuit LM324AN welke een 4-tal comparatoren in één behuizing bezit zijn er van dit type Integrated Circuit 10 stuks (IC11 t/m IC20) nodig. De serieweerstanden (R64 t/m R103) zullen duidelijk zijn. De LED's(LED1 t/m LED40) zijn verdeeld in een drietal kleuren(zie hiervoor de componentenlijst). Het ingangssignaal op de +ingangen van de 40 comparatoren is ALTIJD positief. Omdat de 'common mode range' van een LM324AN Integrated Circuit, zich uitstrekt tot het negatieve voedingspotentiaal zal een NEGATIEVE voedingslijn voor deze 10 Integrated Circuits NIET nodig zijn. De logaritmische spanningsdeler, is gebasseerd op het Decibel bereik welke u kunt vinden in TABEL 1 op de componentenlijst. Hierbij worden voor de grote uitsturing een aantal stappen van 1 Decibel, en voor de kleine uitsturingen zijn de stappen groter te weten 5 Decibel gehanteerd. De meest linkse rij in TABEL 1 geeft de ABSOLUTE DB-waarde aan. 0(NUL)-decibel komt overeen met een volle uitsturing van de Piek- of VU-meting (op dat moment is de spanning over condensator(C4) gelijk aan de zenerspanning van(ZD) te weten 12 Volt. Wanneer de schakeling correct is afgeregeld, komt een absolute 0(NUL)-decibel aanduiding overeen met een 5 decibel oversturing van het apparaat waarin de PIEK-meting toegepast gaat worden. Om deze redenen worden de VIJF bovenste LED's van ieder kanaal van de uitlezing in het ROOD uitgevoerd. Een NOMINALE uitsturing van het te meten(bewaken) audio-apparaat is bereikt, wanneer de Zesde LED van boven (LED11 en/of LED12) welke oplicht in de GELE kleur actief is. Alle lagere LED's worden in de kleur GROEN uitgevoerd, hetgeen aangeeft dat de uitsturing VEILIG is. Tot zover de bespreking van deze veelomvattende schakeling.

NU VOLGT DE AFREGELING: Als eerste wordt de UITLEZING getest op juiste werking, wanneer u de L_INGANG en/of de R_INGANG met MASSA(0) verbindt, mogen er GEEN LED's van de uitlezing oplichten. Indien u de L-INGANG en/of de R_INGANG verbindt met de +15 Volt voedingslijn, MOETEN alle LED's van het Linker- en/of het Rechter-kanaal OPLICHTEN. Hiermee is het UITLEES-deel GETEST. Vervolgens dient u de Instelpot(P2) en/of (P4), dusdanig in te stellen dat de UITGANG(pin 6) van IC5 en/of IC10 op EXACT 0(nul) milliVolt spanning staat. Mocht dit niet goed lukken, dan is het uitwisselen tussen de verschillende UA741CP OpAmps een mogelijkheid. IC's van dit type kunnen afzonderlijk een gunstiger combinatie van offset-spanningen bezitten. Wanneer de 0-milliVolt instelling is gerealiseerd, wordt er een sinusvormige-spanning aangesloten op de L-INGANG en/of R_INGANG. Deze sinusspanning moet een TOPWAARDE hebben, welke overeenkomt en nodig is voor een volle uitsturing van het audio-systeem. Via de instelpot(P1) en/of (P2) wordt de stuurschakeling dusdanig ingesteld dat (LED11 en/of LED12 van de uitlezing) OPLICHT. Hiermee is de Afregeling voor een PIEK-meting gerealiseerd. Wanneer u een VU-meting wenst te gebruiken, dan is de afregeling op één punt anders, namelijk de aangeboden sinusspanning. Deze sinusspanning moet dan 1,57maal de uitsturingswaarde bedragen. Voor een 6,7 Volt (oplichten van LED11 en/of LED12) is de benodigde spanning dus 10,52 Volt. De afregeling is hiermee voltooid.

TOT SLOT nog enige aanpassings-opties.ten eerste: Wanneer u andere aanspreek- en/of afval-tijden wenst, kunt u de waarden van de componenten(C4, R9, R10 en R11) voor het LINKER-kanaal en/of (C12, R20, R21 en R22) voor het RECHTER-kanaal aanpassen. ten tweede: Indien u dit wenst, kunt u het aantal comparatoren en LED's per kanaal verminderen. Wanneer u dit gaat doen, moet de logaritmische spanningsdeler overeenkomstig worden aangepast. Hierbij zal de print kleiner kunnen worden, of dient u enige draadbruggen te plaatsen op de print. ten derde: Wanneer u deze PIEK- of VU-meting rechtstreeks plaatst aan een uitgang van een vermogens-versterker, is het NIET nodig om voor(IC1 en/of IC6) een versterking hoger dan één te hebben. Ook is een hoge ingangsimpedantie dan overbodig. Om het voorgaande uit te voeren, kunt u de componenten(C3 en R2) voor het Linker- en (C11 en R13) voor het Rechter-kanaal laten VERVALLEN. De condensatoren(C2 en C10) moeten dan een waarde van 1 µF (in plaats van 47 µF) hebben. Op de plek van(R2 en/of R13) dient u een DOORVERBINDING op de print te leggen. ten vierde: Indien u het PIEK-geheugen niet nodig heeft, kunt u schakelaar(S) laten vervallen, en dient u op de print de schakelaar aansluitpunten door te verbinden via een draadbrug. ten vijfde: Indien u de helderheid van de LED's wenst te verhogen is een aanpassing van de waarde van de serie-weerstanden(R64 t/m R103) voldoende. LET OP: hou wel de maximale stroom welke door de LED mag stromen in de gaten.

ALGEMENE INFORMATIE: Condensator(C17) dient voor de ontkoppeling van de +15 Volt voeding naar massa(0), hierdoor is er geen probleem in het geval van een piekmeting wanneer een grote en snelle piek in het ingangssignaal gepaard gaat met een korte hoge collectorstroom van transistor(T1 en/of T2). Het stroomverbruik van de gehele schakeling in de STEREO-uitvoering ligt op ongeveer 500 milliAmpére voor de +15 Volt voedingslijn en op ongeveer 20 milliAmpére voor de -15 Volt voedingslijn.
0169.png
Klik op afbeelding om gehele schakeling te zien.

Klik op de COMPONENT-LIJST knop, voor een componenten overzicht
De component informatie, is voornamelijk afkomstig uit het leveringsprogramma van Farnell (www.farnell.com) tenzij anders aangegeven.
layout.png
De afbeelding geeft de printplaat weer, gezien bovenop de componenten. De rode lijnen zijn de printbanen welke zich aan de onderkant(soldeerzijde) bij een standaard print bevinden.
Ook staan er één of meerdere BLAUWE printbanen, welke op elk uiteinde een lichtgroene vierkante vlak heeft waarna de banen als rode printbanen verdergaan. Dit zijn doorverbindingen welke handmatig op de componentenkant van de printplaat aangebracht moeten worden.


Terug naar index

Terug naar de homepage

Email deWebmaster