Ansteuern von LEDs in einem Balken von einem Verstärkerausgang?

Ich arbeite an einem kleinen Audio-Spektrumanalysator. Ich nehme ein Aux-Kabel L / R-Eingänge in zwei Verstärker, die an einen Lautsprecher ausgegeben werden. Angenommen, ich leite den Ausgang, der in den Lautsprecher geht, in 3 Bandpassfilter für niedrige, mittlere und hohe Bereiche.

Wenn ich diesen Ausgang dann in eine Gleichspannung gleichrichte, wie würde ich einen "Balken" von LEDs so konfigurieren, dass er basierend auf dieser Spannung aufleuchtet? Angenommen, ich hatte 6 LEDs pro Balken. Wenn es wenig bis keinen Bass gibt, möchte ich, dass nur die ersten 1-2 LEDs leuchten, und wenn es viel Bass gibt, sollen alle 6 LEDs leuchten.

Ich versuche dieses Projekt nur mit analogen Komponenten, da mir klar ist, dass dies mit einem Mikrocontroller eine triviale Aufgabe ist.

Ich bin mir nicht sicher, ob es bei dieser Art von Schaltung wichtig ist oder nicht, aber abgesehen vom Signalausgang habe ich Zugriff auf eine 5-V-Gleichstromquelle, die ich hauptsächlich zum Vorspannen des Verstärkers verwendet habe.

Ich kann nicht ganz herausfinden, wie ich die LEDs so konfigurieren kann, dass sie dem von mir gewünschten Verhalten entsprechen. Ich habe mich online umgesehen und festgestellt, dass einige Schaltungen Zenerdioden verwenden, um diese Art von Effekt zu erzielen. Ich denke, ich möchte die LEDs durch Strom und nicht durch Spannung einschalten, bin mir aber nicht sicher, wie das funktioniert. Ich habe einige LEDs gesteckt und herumgespielt und konnte nicht das richtige Verhalten bekommen.

BEARBEITEN:

Wie Duskwuff unten betonte, ist der LM3914 eine großartige und ziemlich einfache Lösung für dieses Problem. Aber ich hasse es einfach. Ich habe mehr herumgespielt und Folgendes versucht:

1) Gleichrichten Sie meinen Signalausgang mit einem Vollwellengleichrichter. Es gibt jedoch ein Problem damit, mein Verstärkerausgangssignal hat einen minimalen pp von etwa 200 mV. Das bedeutet, dass bei niedrigeren Lautstärken kein Signal gleichgerichtet wird, da die Dioden keinen Strom durchlassen. Könnte ich das eventuell mit einer Verstärkerstufe zwischen Ausgang und Gleichrichtereingang lösen? Ich habe eine 5V DC-Quelle zur Verfügung.

2) An dieser Stelle versuche ich, einen Weg zu finden, NPN-Transistoren als Schalter zu verwenden, die sich bei unterschiedlichen gleichgerichteten Ausgangspegeln einschalten. Mein Erfolg damit war, nun ja, sehr begrenzt. Zuerst habe ich versucht, Zenerdioden zu verwenden, die ihre Zenerspannung ausnutzen, aber ich habe mich umgesehen und kann keine mit einer ausreichend niedrigen Zenerspannung finden, die hier funktionieren würde. Ich könnte einen Verstärker zwischen die Gleichrichterstufe und die NPN-Stufe schalten, aber ich bin mir nicht sicher, ob das die beste Lösung ist.

Ich habe ein Bild meines gesamten Schaltplans beigefügt, damit jeder sehen kann, womit ich hier arbeite.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ganz links beginne ich mit einem Balance-Regler, gefolgt von einem 3-Stufen-Verstärker, gefolgt von einem Gleichrichter.

Jede Hilfe wäre willkommen.

Ist Ihnen bewusst, dass unsere Ohren wie Spektrumanalysatoren im logarithmischen Maßstab arbeiten, nicht linear. Vielleicht möchten Sie über Spezifikationen nachdenken.
Danke, und ja, ich bin mir bewusst. Ich verbringe gerne Zeit mit der Feinabstimmung von Werten, um den gewünschten Protokollansatz zu erhalten, sobald ich ETWAS zum Laufen gebracht habe, aber das ist noch nicht geschehen.
Sie stimmen einen linearen Detektor nicht auf einen Log-Amp ab. Können Sie sich die Reaktion vorstellen, die messbaren Reaktionsspezifikationen definieren und dann ein Design dafür finden? Bandbreite, Log-Detektor, Attack-Zeit, Decay-Zeit, Schwellenwerte. In-Out-Blockdiagramm. usw
Würde der Detektor nicht sowohl im linearen als auch im logarithmischen Fall gleich funktionieren, aber nur unterschiedliche Werte erkennen? Ich kann mir nicht vorstellen, wie ich etwas tun werde, wenn ich nicht einmal einen Proof of Concept habe. Sicher, ich habe eine allgemeine Vorstellung davon, wie es sich verhalten soll, aber ich habe nicht einmal ein Erkennungssystem, also wie kann ich kalibrieren, was es erkennt und wie? Für mich ist es, als würde man versuchen, genau zu planen, wie groß ein Raum sein sollte, wenn man keine Ahnung hat, was man überhaupt in den Raum stellen muss.
Dann müssen Sie sich eingehender mit der Funktionsweise von Spektrumanalysatoren befassen, mit Studio-Grafik-Equalizer-Anzeigen beginnen, sich Audiospektrum-Visualisierungen für WMP, iTunes usw. ansehen Signal mit gleichen Attack-Decay-Zeiten. Du machst die Mathematik. Sobald Sie all die verschiedenen Dinge verstanden haben, die mit Spektrumsignalen gemacht werden können, gestalten Sie den Raum so, dass er mit einem Blockdiagramm und Schnittstellenspezifikationen hineinpasst. So geht Design.

Antworten (3)

Das Standardteil für diese Aufgabe ist der LM3914 ("Dot/Bar Display Driver"). Er fungiert als Multitap-Spannungsteiler und vergleicht das Signal mit dem Wert an jedem Tap:

Schaltplan LM3914

Der einfachste Weg, dies zu erstellen, besteht darin, einfach einen LM3914 für jedes Diagramm zu verwenden. Die Pinbelegung dieses Teils ist so, dass Sie eine 10-Segment-Balkendiagramm-LED direkt vom Chip aus ansteuern können. Wenn Ihnen das zu einfach ist, können Sie versuchen, selbst eine Ersatzschaltung zu bauen, aber Sie benötigen viele Komparatoren, damit es funktioniert.

Ich bin etwas verwirrt darüber, wie diese Chips funktionieren, da ich immer einzelne Komponenten verwendet habe (npns, nmoss usw.). Würde dieser Chip ein direktes Audiosignal aufnehmen? Das gleiche Signal, das mein Lautsprecher empfängt? Was ist V+ in diesem Diagramm? An was sind eigentlich die Pluspole der Komparatoren angeschlossen? Ich sehe, es muss etwas mit einer Referenzspannung zu tun haben. Wie beeinflusst die Wahl dieser Spannung das Verhalten des Chips?
Lesen Sie das Datenblatt für Details. (Schaltplan anklicken!) Im Abschnitt „Funktionsbeschreibung“ ab Seite 9 wird ausführlich auf die Funktionsweise des Teils eingegangen.
Danke! Das ist jetzt mein Plan B. Der halbe Spaß besteht darin, Dinge von Anfang an zu machen, aber wenn ich es nicht zum Laufen bekomme, werde ich das definitiv verwenden.
Nachdem ich mir ein paar Stunden andere Lösungen angesehen habe, bin ich mit praktisch allen einverstanden, dass ich einen IC verwenden sollte, anstatt es selbst zu tun. Ich bin wirklich, wirklich schlecht darin, Datenblätter zu lesen. Ist V+ und V- für diesen IC seine Versorgungsspannung und Bezugsmasse? Wie in muss ich 3 V an V + liefern und dann V- mit Masse verbinden? Wie würde ich meine LEDs auswählen? Haben unterschiedliche LEDs nicht unterschiedliche Spannungs- und Stromanforderungen? Könnte ich mix-and-match? Funktioniert es nur mit bestimmten einheitlichen LEDs? Ich hätte das im Datenblatt übersehen können, ich lese es jetzt noch einmal.
@Zearia Folgen Sie einfach dem ersten Schema unter "typische Anwendungen". Sie müssen nichts Besonderes mit den LEDs tun - die Stromeinstellungswiderstände an Pin 7 erledigen das. Beachten Sie, dass der IC wahrscheinlich eine Versorgung von mindestens 5 V benötigt.
Das ist der Chip, der mir sofort in den Sinn gekommen ist. Nach gründlichem Nachdenken wird es nicht funktionieren. Dies ist für die Amplitude. Ich nehme an, Sie wollen mehr Flexibilität. Wenn nur hohe Töne vorhanden sind, sollen nur die hohen Balken leuchten. Das kann das nicht. Es ist eine Amplitudenanzeige von unten nach oben (von links nach rechts). Selbst wenn Sie einen für Bässe, Mitten und Höhen verwenden, würde er den Frequenzgang nicht korrekt wiedergeben, wenn sie durchgehend wären. Wenn es viele von ihnen gäbe und sie wie eine Ausgleichstafel nebeneinander stünden, dann ja.
Nebeneinander so: i.stack.imgur.com/wnnkq.jpg

Es gibt Chips, die das können.

Um dies diskret zu tun, können Sie dafür einige Komparatoren verwenden.

Eine MCU würde dies stark vereinfachen.

Wie ich im Beitrag sagte, verstehe ich, dass eine MCU dies trivial machen würde, aber ich möchte lernen, wie man eine Schaltung wie diese erstellt. Was meinst du mit Komparatoren? Würde das beinhalten, dass Transistoren in irgendeiner Weise als Schalter fungieren?
Sie würden VIELE Komparatoren benötigen. Am besten einen linearen LED-Treiber-IC besorgen
Die Einfachheit einer MCU ist Hardware, es wäre ziemlich kompliziert, was den Code angeht. Eine Hardware-IC-Implementierung ist die einfachste.
> Wie hoch ist die Impedanz des Eingangsports, wenn die Eingangsspannung leicht über VDD liegt? ziemlich einfach: dannyelectronics.wordpress.com/2016/07/16/…

Nur ein paar Cent: Ich würde KEINEN Vollwellengleichrichter verwenden, um das Signal zu analysieren - meditieren Sie über Komparatoren und wie Sie enorme Vorteile aus ihrer Arbeitsweise ziehen können

Zweitens: Wenn Sie es richtig machen wollen, müssen Sie Spezifikationen definieren. das ist wichtig. Zuerst: Sie wählen eine Versorgungsspannung, dann wählen Sie Möglichkeiten, diese Spannung (es ist das Maximum, das in Ihrer Schaltung verfügbar ist) in 6 Teile aufzuteilen (Sie haben 6 LEDs pro Bar erwähnt). Danach ordnen Sie diese DC-Spannungen für eine logarithmische Skala neu an (sie muss nicht ganz genau sein - sagen wir, 6 dB pro LED sind in Ordnung oder 3 dB für eine feinere Auflösung) - danach können Sie diese DC-Referenzen verwenden und Ihre NPNs umschalten.

Ganz ehrlich: Ich würde ein solches Projekt komplett aus Komparatoren konstruieren. Es ist heutzutage billig. Es ist auch mit diskreten Schaltungen möglich, aber es ist eine Menge Mathematik, Spannungsteilung und Brainfuck ... Wählen Sie einige Quad-Komparatoren mit 20-mA-Ausgang und Sie sollten in der Lage sein, Ihre LEDs anzusteuern ... sie sind billig wie Cracker ... .

Können Sie etwas näher darauf eingehen, warum Sie keinen Gleichrichter verwenden würden? Wenn ich das Signal nicht gleichrichten und es direkt an ein vergleichbares oder diskretes Äquivalent senden würde, würde die Frequenz des Signals dann nicht dazu führen, dass es sehr schnell ein- und ausschaltet, anstatt stabil zu bleiben?
Ansteuern von LEDs in einem Balken von einem Verstärkerausgang?
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