2-Kanal-VU-Meter mit 38 LEDs
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Bau- und Bedienungsanleitung Entsorgungshinweis Gerät nicht im Hausmüll entsorgen! Elektronische Geräte sind entsprechend der Richtlinie über Elektro- und ElektronikAltgeräte über die örtlichen Sammelstellen für Elektronik-Altgeräte zu entsorgen! Best.-Nr.: 47486 Version 1.03 Stand: März 2009 2-Kanal-VU-Meter mit 38 LEDs Noch ein VU-Meter? Ja - aber ein Besonderes: Diese 2-Kanal-Aussteuerungsanzeige zeichnet sich durch einen für LED-VU-Meter besonders großen Anzeigebereich von -40 dB bis +3 dB sowie die praxisgerechte Dehnung der Anzeige im Bereich um 0 dB aus. Angezeigt wird der Spitzenwert des NF-Signals über 19 quadratische Leuchtdioden pro Kanal. Eine Pegelanpassung für den universellen Einsatz an verschiedenen Audioquellen ist über zwei von der Frontseite aus leicht einstellbare Potentiometer möglich. Die kompakten Abmessungen der Platine erlauben den Einbau in vorhandene Geräte wie z. B. Mischpulte. Aber auch der Betrieb als eigenständiges Gerät in einem passenden Gehäuse ist möglich. 43 dB mit 19 LED Was einen guten Aussteuerungsmesser auszeichnen sollte, scheidet mitunter die Geister - je nach geplantem Einsatzzweck werden unterschiedliche Prioritäten gesetzt. Zumindest aber sollte er zunächst schnell sein, um Pegelspitzen rechtzeitig erkennen zu können. Dann sollte er eine echte Spitzenwertanzeige realisieren können und schließlich ist es von erheblichem Vorteil, wenn die Skalierung der Anzeige so gewählt ist, dass sowohl sehr geringe Pegel bereits detektierbar sind, als auch der in der Praxis so wichtige Bereich um 0 dB herum möglichst fein aufgelöst dargestellt wird. Das bedingt eine logarithmische Ansteuerung der Anzeige mit unterschiedlichen Anzeigeauflösungen. Genau dies realisiert die hier vorgestellte Lösung für ein VU-Meter. Der Vorteil Technische Daten: VU 19 Anzeigebereich:..........-40 dB bis +3 dB (2 x 19 LEDs) Eingang:.................................775 mVeff Spannungsversorgung:....... 12 V - 15 V Stromaufnahme:.............. max. 450 mA Abmessungen (Platine):...53 x 106 mm Frontplatte:.......................60 x 128 mm (Alu, schwarz eloxiert) Gehäuse:.140 x 60 x 25 mm (Kunststoff) ELVjournal 2/02 ELV Elektronik AG • Postfach 1000 • D-26787 Leer • Telefon 0491/6008-88 • Telefax 0491/6008-244 1 +1dB IC2 Bau- und Bedienungsanleitung R4 1K5 Bild 1: Schaltbild des VUMeters VU 19 IC2 D10 R5 100K IC6 R8 6 10K 5 C1 R8 L 10K 1u 63V ST2 GND 1K R6 50K Level LL4148 IC6 6 5 1u 63V IC3 A + +7 5 6 7 8 4 9 R9 1K5 Level 1u 63V +UB 47K R2 C2 50K R3 C2 TL062 R7 330K LM3916 SIG RHI REFOUT REFADJ RLO MODE SIG RHI D1 REFOUT REFADJ D2 RLO +UB D3 MODE D4 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 D5 LM3916 D6 D7 IC3 D8 R9 TL062 R1 R7 D11 LL4148 ST1 A + +7 R2 R5 100K SIG RHI REFOUT REFADJ RLO MODE 47K GND +UB - R3 ST2 1u D10 63V L 1K5 330K C1 15K ST1 R1 LL4148 5 6 7 8 4 9 15K R6 R4 1K D11 LL4148 +UB 5 6 7 8 4 9 1K5 +UB 5 6 7 8 4 9 D9 SIG RHI D12 REFOUT D13 REFADJ RLOD14 MODE D15 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 D16 LM3915 D17 D18 D19 D20 D21 10 11 12 13 14 +3dB 15 16 +2dB 17 +1dB 18 1 1K5 D31 10K 3 + R GND R17 10K 1u 63V ST4 15K 1K R10 50K R15 R16 C3 ST3 B 3 C4 1u 63V R12 330K IC5 + +1 R18 5 6 7 8 4 9 SIG RHI REFOUT REFADJ RLO MODE SIG RHI D22 REFOUT REFADJ D23 RLO MODE D24 D26 LM3916 D27 IC5 D28 D29 1K5 +UB 5 6 7 8 4 9 +UB D25 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 LM3916 B +UB R18 IC6 2 15K +1 TL062 D32LL4148 Level LL4148 +UB SIG RHI REFOUT REFADJ RLO MODE 47K R14 100K - R11 GND 2 330K ST4 1u 63V D31 R 1K5 IC6 R17 R12 C3 5 6 7 8 4 9 R10 R13 LL4148 ST3 1K R15 D32LL4148 D7 D8 D9 D12 D13 -3dB D14 -5dB D15 10 -7dB 11 -10dB 12 13 -13dB 14 15 -16dB 16 17 -19dB 18 -22dB 1 D16 D17 D18 D19 D20 D21 5 6 7 8 4 9 D30 SIG RHI D33 REFOUT D34 REFADJ RLO D35 MODE D36 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 D37 LM3915 D38 0dB -1dB -3dB -5dB -7dB -10dB -13dB -16dB -19dB -22dB -25dB -28dB -31dB -34dB -37dB -40dB -25dB -28dB -31dB -34dB -37dB -40dB +UB D22 D23 R13 R14 D6 0dB D24 IC4 100K D5 -1dB LM3915 IC4 D4 10 11 12 13 14 +3dB 15 16 +2dB 17 18 +1dB 1 D25 D26 D27 D28 D29 D30 0dB D33 -1dB D34 -3dB D35 -5dB D36 10 -7dB 11 12 -10dB 13 -13dB 14 15 -16dB 16 17 -19dB 18 1 -22dB D37 D38 D39 D40 D41 D42 +3dB +2dB +1dB 0dB -1dB -3dB -5dB -7dB -10dB -13dB -16dB -19dB -22dB -25dB -28dB -31dB -34dB -37dB -40dB -25dB -28dB D39 2 47K R11 50K R16 -31dB dieser Schaltung ist der für (kleine) LED- umgebung erlauben. Dieser ist z. B. durch 1K5 D40 TL062 -34dB +10V VU-Meter weite Anzeigebereich eineC4der üblichen Mess-CDs direkt über Schaltung +UB von D41 +UB -37dB -40 dB bis +3 dB und dessen einen CD-Player möglich. Hier benötigt ST5 feine UnterLevel IC1 OUT D42 + -40dB teilung mit 19 LEDs je Kanal. Durch den man 3für1u exakte Einstellungen nicht3 einmal Die INSchaltung des VU-Meters 8ist in 63V 3 3 78L10 UB C5 C8 Da C9 C10 C11 C12 C6 C7 C13 + + diese für weiten Bereich bis hinab zu -40 dB werden eine Referenzmessung. Abbildung 1 dargestellt. IC2 IC3 IC4 IC5 IC6beide GND 12V - 15V ST6 LM3915 LM3916 LM3916 TL062 LM3915 LM3915 auch sehr kleine (leise)- NF-Spannungen 100n Die Eingangsbeschaltung wurde bewusst100n Kanäle identisch ist,100n beschränken wir uns 100u 100n 10u 100n 100n 63V 16V SMD SMD SMD SMD SMD SMD 2 2 4 2 noch angezeigt. Durch einen kleinen offen2 gelassen, um einen universellen bei der Beschreibung auf den linken Kanal. Schaltungstrick haben wir eine sinnvolle Einsatz der Platine zu gewährleisten. Man Das NF-Signal wird über die Anschlüs+10V IC7 +10V -10V dem Unterteilung +UB der Anzeigeauflösung erkann sie z. B. zusammen mit der passend se ST 1 und ST 2 zugeführt. Mit 8 V+ ST5 C14 + 2-40 dB und 7 IC1ein-OUT Trimmer R 7 kann eine Pegelanpassung an reicht: Während zwischen -7 lieferbaren Frontplatte, in ein Gerät IN C+ OSC + 4 6 D43 3 3-10V 8 3 3 CLV 78L10 UBdB in 10u 3-dB-Schritten angezeigt Signalquellen erfolgen. 3 C5 + C6 C8 + C925V C105 wird,IC4 bauen. C11 C12 C7 unterschiedliche C13 GND Vout IC2 IC3 IC5 IC6 GND 12V - ist 15Vdie ST6Skala im kritischen Bereich um 0 Dann erfolgt die Ankopplung des NFDer nachfolgende Operationsverstärker LL4148LM3916 ICL7660 C15 LM3916 TL062 LM3915 LM3915 100n 100n 100n 100n 100n 100n dB -in 1-dB-Schritte unterteilt. z.100u über feste 100n IC 610u A ist als Einweggleichrichter beschal63VB. SMD 16V SMD SMD SMDzum 2 VU-Meter SMD SMD SMD 2 2 Signals 4 2 100u + Die verwendeten quadratischen Leucht- 16V(natürlich sauber geschirmte!) Verbindun- tet. Er liefert zudem noch eine Verstärkung dioden erlauben ein sehr homogenes Er- gen. In das ebenfalls lieferbare passende um den Faktor 10. Über den Kondensator IC7 +10V -10V 8 scheinungsbild der Anzeige ohne die bei Gehäuse mit Frontplatte eingebaut, kann C 2 liegt die gleichgerichtete NF-SpanV+ C14 + 2 7 C+ OSC runden4 LEDs störenden Übergänge oder die das VU-Meter auch als frei im Blickfeld nung an, die dann auf den Signaleingang 6 D43 CLV -10V 10u 5 25V Vout oft als 3zuGND schmal bzw. zu kurz empfundenen positionierbares Stand-Alone-Gerät be- (Pin 5) des unteren Anzeigentreibers IC 3 LL4148 C15 ICL7660 Anzeigebänder bei Rechteck-LEDs. trieben werden. Hier erfolgt der Anschluss gelangt. Um den geforderten weiten AnFür die einfache +Anpassung an unter- dann direkt über Cinch-Kabel etwa an zeigebereich von –40 dB bis +3 dB mit 100u 16V schiedliche Signalquellen ist das VU-Me- einem Mixerausgang oder ähnlichen Audio- einer möglichst feinen Abstufung zu reater mit Potentiometern ausgestattet, die Ausgängen. Damit ist das kleine Gerät sehr lisieren, sind zwei dieser Anzeigentreiber einen genauen Abgleich entsprechend der universell einsetz- und an die individuelle (IC 2 und IC 3) kaskadiert. Im unteren Pegelverhältnisse der konkreten Geräte- Aufgabe anpassbar. Bereich kommt ein LM 3915 zum Einsatz, ELVjournal 2/02 100n SMD 1u 63V -37dB 18 1 47 R 50K R Level D42 -40dB LM3915 +10V +UB ST5 + 3 IC2 LM3916 2 IC7 8 V+ 2 7 C+ OSC 4 6 CLV 3 5 GND Vout 3 C9 IC3 100n SMD +10V LM3915 2 3 C10 IC4 100n SMD LM3916 2 3 C11 IC5 100n SMD LM3915 2 C12 C5 100n SMD + ELVjournal 2/02 78L10 + C6 100u 63V ausrüstung ein regelbarer Lötkolben mit sehr schlanker Spitze, eine feine Pinzette, D43 -10V 10u 25V bei Bedarf eine Lupe, feines Lötzinn und LL4148 C15 ICL7660 ebensolche Entlötlitze für das einfache Beseitigen von unerwünschten Lötbrücken. + 100u 16V Die Bestückung beginnt dann auch auf der Platinenrückseite mit den SMDBild 2: Schaltbild der Spannungsversor- Widerständen, deren Wert man vor dem Verlöten sorgfältig kontrollieren sollte. Die gung Widerstände sind jeweils mit der Pinzette der die Ausgabe in auf 3 dB skalierten am Bestückungsplatz auf der Platine zu Schritten realisiert (-40 dB bis -13 dB). platzieren, festzuhalten und es ist zuDen oberen Bereich (-10 dB bis +3 dB) nächst nur ein Anschlusspin anzulöten. deckt ein LM 3916 ab, der im Bereich von Nach der Kontrolle der korrekten Position 0 dB eine feinere Aufteilung bis herab zu des Bauelements können die restlichen 1 dB erlaubt. Es sei hier noch angemerkt, Anschlüsse verlötet werden. Ebenso sind dass die IC-Typen LM3915 und LM3916 die Dioden zu bestücken, hier muss die sich lediglich in der Art der Skalierung Ringmarkierung am Gehäuse (Katode) unterscheiden. Zu dieser Familie gehört mit der entsprechenden Markierung im übrigens auch der in vielen Anzeigeschal- Bestückungsdruck übereinstimmen, damit tungen eingesetzte LM 3914, der jedoch die Diode polrichtig bestückt ist. Auch die SMD-Kondensatoren sollten eine lineare Skalenaufteilung besitzt. Die Kaskadierung der beiden ICs wird unbedingt erst einzeln unmittelbar vor dem dadurch erreicht, dass die Eingangsspan- Bestücken aus der Verpackung entnomnung für IC 2 mit dem Spannungsteiler R men werden, da sie keinen Werteaufdruck 1, R 2 und R 3 entsprechend herunterge- tragen. Sie sind in gleicher Weise wie die teilt wird. Dieser Spannungsteiler muss Widerstände zu bestücken. Erst, wenn alle SMD-Bauteile fertig vernatürlich sehr exakt dimensioniert sein und sollte deshalb nur aus Widerständen lötet sind, folgen die weiteren Bauelemente. mit einer Toleranz von 1% bestehen. Denn Zuerst sind dies die ICs, die selbstverständallein er ist für einen sauberen Übergang lich polrichtig entsprechend Bestü-ckungszwischen den beiden Anzeigetreibern plan und Bestückungsdruck einzusetzen sind. Die Gehäusekerbe des ICs muss dabei verantwortlich. Zur Spannungsversorgung (siehe Abbil- mit der entsprechenden Markierung im dung 2) ist eine Gleichspannung von 12 V Bestückungsdruck korrespondieren. Bei IC bis 15 V notwendig (z. B. Steckernetzteil), 1 ergibt sich die Einbaulage automatisch die an ST 5 (+) und ST 6 (-) anzuschalten aus dem Layout der Platine. Dann folgen die Kondensatoren, wobei ist. Da, wie man sieht, der Schaltungsauf- bei den Elkos wiederum auf polrichtige wand sehr überschaubar ist, kann der Auf- Bestückung zu achten ist. Der Minuspol bau zusammen mit den 38 Leuchtdioden in ist am Gehäuse der Elkos markiert. Abschließend sind dann die beiden Trimeiner recht kompakten Form erfolgen. mer R 7/R 16 sowie die Lötstifte ST 1 bis ST 6 einzulöten, bevor die LEDs an die Nachbau Reihe kommen. Auch bei diesen ist die Die Platine (53 x 106 mm) und die polrichtige Bestückung zu beachten, der Beschaltung sind für beide möglichen längere Anschluss ist die Anode (+). Die Einbauhöhe der LEDs muss genau Versionen des VU-Meters identisch. Bei der Einbauversion wird die Platine hinter 17 mm (gemessen zwischen LED-Oberbzw. an der passenden Frontplatte befestigt, kante und Platine) betragen. Um ein gesie eignet sich mit 3 HE (Höhen-Einheiten) naues Ausrichten der LEDs zu ermöglichen, besonders für den Einbau in 19-Zoll-Ge- werden die überstehenden Drahtenden zunächst nicht zu kurz abgeschnitten. häuse. Die Bestückung der Platine erfolgt ge- Die LEDs müssen genau gerade stehen mischt mit SMD- und bedrahteten Bautei- und sauber aneinander gereiht sein. Die len anhand Bestückungsplan, Stückliste einheitliche Höhe und den geraden Stand und Bestückungsdruck auf der Platine. Des- kann man auch durch das Anlegen eines halb gehören zur erforderlichen Werkstatt- Lineals kontrollieren und dann einzelne C14 IC1 IN UB 12V - 15V ST6 - GND 100n SMD OUT C7 C8 100n SMD + 10u 16V 8 IC6 TL062 4 C13 100n SMD -10V LEDs durch vorsichtiges Nachlöten nachträglich ausrichten. Damit ist die Bestückung abgeschlossen und die Schaltung kann getestet werden. Funktionstest Zur Spannungsversorgung der Schaltung ist eine Gleichspannung von 12 V bis 15 V notwendig, die an ST 5 (+) und ST 6 (-) zugeführt wird. Trotz des großen Betriebsspannungsbereiches bleibt die Helligkeit der LEDs, dank einer Konstantstromregelung durch die Treiber-ICs, stets konstant. Das NF-Signal wird über ST 1 und ST 2 für den linken Kanal bzw. über ST 3 und ST 4 für den rechten Kanal eingespeist. Man kann es sowohl einem NF-Generator als auch direkt etwa einem Line-Out-Ausgang eines Verstärkers oder Mischpults entnehmen. Mit den beiden Trimmern R 7 und R 16 ist der gewünschte Pegelbereich anpassbar. Da beide Pegeleinsteller von außen zugänglich bleiben, kann ein genauer Abgleich auch jederzeit später erfolgen. Für die Spannungsversorgung der Schaltung ist eine entsprechend leistungsfähige Gleichspannungsquelle, z. B. ein Steckernetzteil mit 0,5 A bis 1 A Stromabgabe und einer maximalen Leistung von 15 Watt, vorzusehen. Gehäuseeinbau Wie bereits diskutiert, kann man die Platine wahlweise in ein passendes Gehäuse oder als Einbaugerät hinter eine Frontplatte montieren. Für die Gehäusemontage steht ein passendes bedrucktes und bearbeitetes Slim-line-Gehäuse zur Verfügung. Für die Anschlussleitungen muss allerdings noch ein Loch in die Gehäuseunterschale gebohrt werden. Die Position der Bohrung kann je nach gewünschter Anwendung frei gewählt werden, sie sollte sich aber im unteren Teil des Gehäuses befinden. Die Anschlussleitungen (geschirmtes NF-Stereokabel und Spannungsversorgung) werden von außen durch diese Bohrung geführt und ihre abisolierten Enden mit den zugehörigen Lötstiften der Platine verlötet. Als Schutz gegen das Herausziehen des Kabels aus dem Gehäuse kann ein Kabelbinder dienen, der innerhalb des Gehäuses die Anschlussleitungen fixiert. Alternativ ist z. B. auch die Befestigung des Kabels im Gehäuse durch Heißkleber möglich. Die Platine wird mit angelöteten An3 Bau- und Bedienungsanleitung Stückliste: VU-Meter VU 19 Widerstände: 1kΩ/SMD.................................R6, R15 1,5kΩ/SMD.............. R4, R9, R13, R18 10kΩ/SMD...............................R8, R17 15kΩ/SMD/1%.........................R1, R10 47kΩ/SMD/1%......................... R2, R11 100kΩ/SMD.............................R5, R14 330kΩ/SMD/1%.......................R3, R12 PT10 mit Sechskantbohrung, liegend, 50 kΩ ......................R7, R16 Kondensatoren: 100nF/SMD................. C6, C7, C9-C13 1µF/63V..................................... C1-C4 10µF/25V.................................C8, C14 100µF/16V..................................... C15 100µF/63V....................................... C5 Ansicht der fertig bestückten Platine des VU-Meters mit zugehörigem Bestückungsplan, oben von der Bestückungsseite, unten von der Lötseite Halbleiter: 78L10.............................................. IC1 LM3916................................... IC2, IC4 LM3915................................... IC3, IC5 TL062.............................................. IC6 ICL7660.......................................... IC7 LL4148........D10, D11, D31, D32, D43 LED, 5 x 5 mm, rot...D1-D3, D22-D24 LED, 5 x 5 mm, gelb............... D4, D25 LED, 5 x 5 mm, grün ............. D5-D21, D26-D42 Sonstiges: Lötstift mit Lötöse.................. ST1-ST6 2 Steckachsen für PT10, schwarz schlussleitungen kopfüber in das Gehäuseoberteil eingelegt, sodass die Leuchtdiodenreihen komplett in die Ausfräsungen greifen. Danach legt man das Gehäuseunterteil auf und verschraubt beide Gehäuseteile mit einer Knippingschraube. Abschließend sind noch die beiden Steckachsen für die Trimmer durch die 4 zugehörigen Bohrungen im Gehäuseoberteil zu stecken. Sie müssen in die Trimmer einrasten und schließen dann bündig mit dem Gehäuse ab. Bei der Einbauvariante (Frontplatte) erfolgt die Befestigung der Platine mittels vier selbstklebender Abstandshalter an der Frontplatte. Die genaue Position der Abstandshalter ermittelt man wie folgt: Alle vier Abstandshalter werden zunächst auf die Platine gesteckt, ohne die Schutzfolie abzuziehen. Jetzt positioniert man die Platine so hinter der Frontplatte, dass alle LEDs exakt durch die für sie vorgesehene Ausfräsung ragen. Mit einem Filzstift oder Edding markiert man die Positionen der Klebefüße. Jetzt werden die Abstandshalter wieder von der Platine gelöst, und sie sind nach Abziehen der Schutzfolie einzeln und gerade an den markierten Stellen aufzukleben. Abschließend erfolgt das Aufstecken der Platine auf die Abstandshalter. Alle LEDs müssen sich sauber ausgerichtet in der Ausfräsung der Frontplatte befinden. Dann sind die Drehachsen für die Trimmer einzustecken. Sie sind so weit einzudrücken, bis sie bündig mit der Frontplatte abschließen. Dabei sollte man allerdings an der Platine gegenhalten bzw. diese auf eine harte Unterlage legen, um ein Lösen der Abstandshalter zu vermeiden. Nach dem Anschluss der NF-Leitungen (hier sollte man unbedingt geschirmte Leitungen verwenden) und der Betriebsspannung ist das VU-Meter nun einsatzbereit. ELVjournal 2/02
