Показометр Індикатор вихідної потужності - річ гарна і корисна одночасно. У сучасних автомобільних підсилювачах їх використовують все частіше і частіше, навіть в бюджетних моделях. Ось тільки подивитися на цю красу вдається не завжди - коштує вона зазвичай в багажнику, тому користь від неї, м'яко кажучи, сумнівна. Зовсім інша справа, якщо індикатор варто на панелі приладів. Однак поки такий прилад в "окремому" виконанні є тільки один - McIntosh. Габарити у нього 1 DIN, ціна - як би це м'якше. Загалом, саме час зробити це диво своїми руками, маючи крім паяльника тільки мультиметр.
Всі індикатори потужності підключаються до виходу підсилювача. Можна використовувати як окремі індикатори для кожного каналу, так і загальний індикатор сумарної потужності двох і більше каналів. Така індикація наочніше і зручніше, ніж роздільна по каналах. А якщо каналів п'ять або шість, то скільки ж очей потрібно? У всякому разі, більше двох індикаторів встановлювати не варто. У шестиканальному підсилювачі McIntosh всього два - один показує потужність каналів з першого по четвертий, другий - п'ятого і шостого, більш потужних.
Наведені далі схеми гранично спрощені. Зворотний бік цієї простоти - необхідність підбору елементів при налаштуванні. Це цілком виправдано при "штучному" виготовленні, але до серійного виробництва ці схеми малопридатні.
Стрілочні індикатори стрілочні індикатори найбільш прості. Для їх виготовлення потрібно мінімум деталей і кваліфікації, особливо, якщо використовувати "фірмовий" вимірювальний прилад з красивою шкалою. Втім, у наш час виготовлення саморобної шкали труднощі не представляє - її можна надрукувати на принтері і наклеїти поверх старої. В якості основи найпростіше використовувати стрілочні індикатори від магнітофонів старих типів або малогабаритні щитові вимірювальні прилади магнітоелектричної системи зі струмом повного відхилення 0,25. 1 мА. Прилади електромагнітної системи (наприклад, автомобільні вольтметри) і міліамперметри з струмом повного відхилення більше 5 мА для наших цілей непридатні.
Оскільки прості схеми стрілочних індикаторів не вимагають харчування, їх можна підключити до виходів підсилювача за схемою "mixed mono", що дозволяє дещо скоротити число деталей (рис.1).
На рис. 2 наведена схема найпростішого індикатора. При необхідності число каналів можна збільшити, додавши резистори і діоди, як показано пунктиром. При використанні індикатора спільно з підсилювачем магнітоли послідовно з резисторами R1, R2 потрібно включити електролітичні конденсатори ємністю 47. 100 мкФ ( "плюсом" до магнітоли). Можна також використовувати "mixed mono" (див. Рис.1), при цьому конденсатори не потрібні, а ланцюжок R2VD2 можна виключити.
Опір резистора, включеного послідовно з приладом залежить від струму повного відхилення. Зразкове значення опору можна знайти за наведеною на малюнку формулою. Точне значення слід скорегувати при налаштуванні за величиною потрібного об'їзду стрілки при заданої потужності. Інші деталі можна використовувати будь-яких типів. Згладжує електролітичний конденсатор повинен бути розрахований на робочу напругу не нижче 25 вольт при вимірюванні потужності до 15 Вт і не нижче 50 вольт - при більшій потужності. Запас по напрузі потрібен тому, що конденсатор використовується в колі змінного струму. Підбираючи його ємність в межах 1. 100 мкФ, можна регулювати час зворотного ходу стрілки на будь-який смак.
Недолік схеми - малий динамічний діапазон, що не перевищує 10 дБ. Для магнітоли цього вистачить, але при роботі з підсилювачем великої потужності стрілка буде відхилятися лише на піках сигналу. В цьому випадку краще застосувати схему, показану на рис.3.
Її основна відмінність - розширювач динамічного діапазону на діод VD1 і светодиоде HL1. Як тільки випрямлена напруга на конденсаторі C1 досягає значення 0,7 В, діод відкривається і подальше зростання напруги сповільнюється резистором R3. Підбираючи його опір в межах 100 Ом. 10 кОм, можна регулювати "хід" шкали в середній частині. Наступне обмеження настає в момент запалювання світлодіода і подальше зростання напруги практично припиняється. Світлодіод при цьому можна використовувати як індикатор перевантаження. Опір резисторів на вході визначається максимальною потужністю підсилювача і струмом застосованого світлодіода. Розрахункова формула приведена на малюнку, точне значення опору слід скорегувати по моменту запалювання світлодіода при максимальній потужності.
Опір резистора, включеного послідовно з приладом можна знайти по другій формулі. Точне значення слід скорегувати при налаштуванні за величиною потрібного об'їзду стрілки в момент запалювання світлодіода. Напруга на червоному світлодіоді становить приблизно 1,6 В, на більш яскравому жовто-помаранчевому - приблизно 2,5 В. Інші деталі можна використовувати будь-яких типів. Згладжує електролітичний конденсатор повинен бути розрахований на робочу напругу 6,3. 10 В, оскільки напруга на ньому обмежена світлодіодом. Підключається індикатор так само, як і попередній.
Динамічний діапазон такого індикатора можна легко довести до 20 дБ, для подальшого розширення динамічного діапазону вже потрібна спеціальна схема управління з логарифмічним підсилювачем, а така схема вже виходить за рамки найпростіших.
Світлодіодні індіатори Конструкція світлодіодних індикаторів трохи складніше. Звичайно, при використанні спеціальної мікросхеми управління її можна спростити до межі, але тут причаїлася маленька неприємність. Більшість таких мікросхем розвиває на виході струм не більше 10 мА і яскравість світлодіодів в умовах автомобіля може виявитися недостатньою. Крім того, найбільш поширені мікросхеми з виходами на 5 світлодіодів, а це тільки "програма-мінімум". Тому для наших умов схема на дискретних елементах краще, її можна розширювати без особливих зусиль.
Найпростіший індикатор на світлодіодах (рис.4) не містить активних елементів і в харчуванні тому не потребує. Підключення - до магнітоли за схемою "mixed mono" або з розділовим конденсатором, до підсилювача - "mixed mono" або безпосередньо.
Мал. 4
Схема дуже проста і не вимагає налагодження. Єдина процедура - підбір резистора R7. На схемі вказано номінал для роботи з вбудованими підсилювачами головного пристрою. При роботі з підсилювачем потужністю 40. 50 Вт опір цього резистора повинно бути 270. 470 Ом. Діоди VD1. VD7 - будь-які кремнієві з прямим падінням напруги 0,7. 1 В і допустимим струмом не менше 300 мА.
Світлодіоди будь-які, але одного типу і кольору світіння з робочим струмом 10. 15 мА. Оскільки світлодіоди "харчуються" від вихідного каскаду підсилювача, їх кількість і робочий струм збільшити в цій схемі не можна. Тому доведеться вибрати "яскраві" світлодіоди або знайти для індикатора таке місце, де він буде захищений від прямого освітлення. Ще один недолік найпростішої конструкції - малий динамічний діапазон.
Для поліпшення роботи необхідний індикатор зі схемою управління. Крім більшої свободи у виборі світлодіодів можна простими засобами сформувати шкалу будь-якого типу - від лінійної до логарифмічною, або "розтягнути" тільки одну ділянку. Схема індикатора з логарифмічною шкалою наведена на рис. 5. Пунктиром показані необов'язкові елементи.
Мал. 5
Світлодіоди в цій схемі управляються ключами на транзисторах VT1. VT5. Пороги спрацьовування ключів задають діоди VD3. VD9. Підбираючи їх кількість, можна змінювати динамічний діапазон і тип шкали. Загальну чутливість індикатора визначають резистори на вході. На малюнку наведено приблизні пороги спрацьовування для двох варіантів схеми - з поодинокими і "здвоєними" діодами. В основному варіанті діапазон виміру - до 30 Вт на навантаженні 4 Ом, з поодинокими діодами - до 18 Вт.
Світлодіод HL1 світиться постійно, він позначає початок шкали, HL6 - індикатор перевантаження. Конденсатор C4 затримує на 0,3. 0,5 сек згасання світлодіода, що дозволяє помітити навіть короткочасне перевантаження. Накопичувальний конденсатор C3 визначає час зворотного ходу. Воно, до речі, залежить від кількості світних світлодіодів - "стовпчик" від максимуму починає спадати швидко, а потім "пригальмовує". Конденсатори C1, C2 на вході пристрою потрібні тільки при роботі з вбудованим підсилювачем магнітоли. При роботі з "нормальним" підсилювачем їх виключають. Кількість сигналів на вході можна збільшити, додавши ланцюжка з резистора і діода. Кількість осередків індикації можна збільшити простим "клонуванням", головне обмеження - "порогових" діодів має бути не більше 10 і між базами сусідніх транзисторів повинен бути хоча б один діод.
Світлодіоди можна використовувати будь-які залежно від вимог - від одиночних світлодіодів до світлодіодних збірок і панелей підвищеної яскравості. Тому на схемі наведені номінали токоограничивающих резисторів для різних робочих струмів. До решти деталей ніяких спеціальних вимог не висувають, транзистори можна використовувати практично будь-які структури n-p-n з потужністю розсіювання на колекторі не менше 150 мВт і дворазовим запасом по струму колектора. Коефіцієнт передачі струму бази цих транзисторів повинен бути не менше 50, а краще - більше 100.
Цю схему можна дещо спростити, при цьому в якості побічного ефекту з'являються нові властивості, досить корисні для наших цілей (рис.6).
Мал. 6
На відміну від попередньої схеми, де транзисторні осередку були включені паралельно, тут використано послідовне включення "стовпчиком". Граничними елементами є самі транзистори і відкриваються вони по черзі - "від низу до верху". Але в даному випадку поріг спрацьовування залежить від напруги живлення. На малюнку показані приблизні пороги спрацьовування індикатора при напрузі живлення 11 В (ліва межа прямокутників) і 15 В (права межа). Видно, що з ростом напруги харчування найбільше зміщується межа індикації максимальної потужності. У разі використання підсилювача, потужність якого залежить від напруги акумулятора (а таких чимало), подібна "автокалібровка" може принести користь.
Однак плата за це - зросла навантаження на транзистори. Через нижній за схемою транзистор протікає струм всіх світлодіодів, тому при використанні індикаторів з струмом більше 10 мА транзистори теж будуть потрібні відповідної потужності. "Клонування" осередків ще більш збільшує нерівномірність шкали. Тому 6-7 осередків - це межа. Призначення інших елементів і вимоги до них - ті ж, що і в попередній схемі.
Злегка модернізувавши цю схему, отримаємо інші властивості (рис.7). У цій схемі на відміну від раніше розглянутих, немає світиться "лінійки". У кожен момент часу світиться тільки один світлодіод, імітуючи рух стрілки по шкалі. Тому споживання енергії мінімально і в цій схемі можна застосувати малопотужні транзистори. В іншому схема не відрізняється від розглянутих раніше.
Порогові діоди VD1. VD6 призначені для надійного відключення непрацюючих світлодіодів, тому якщо буде спостерігатися слабка засвічення зайвих сегментів, необхідно використовувати діоди з великим прямим напругою або включити послідовно по два діода. "Клонування" осередків зменшує яскравість світіння верхніх за схемою сегментів, для усунення цього замість резистора R9 потрібно вводити генератор струму. А ми домовилися - не ускладнювати. Тому в даному випадку 8 осередків - це максимум.
Мал. 7
Харчування Індикатори, які споживають струм менше 150. 200 мА цілком можна живити від виходу Remote головного пристрою. Напруга там на 0,5. 1 В менше, ніж в бортовій мережі, але це на роботі пристрою ніяк не позначиться. Якщо ж споживаний індикатором струм більше, доведеться використовувати малопотужний реле (РЕМ-55, РЕМ-10) або зібрати електронне реле за схемою рис.8.
І вже коли мова зайшла про харчування, непогано б забезпечити аудіосистему власним вольтметром. Навіть якщо він є в штатному обладнанні автомобіля, при вимкненому запаленні він не працює. До того ж напруга він вимірює в якійсь невідомій точці. У вітчизняних автомобілях на його свідченнях позначається рішуче все - від включених "поворотников" до миготливої лампочки ручного гальма. Для наших же цілей краще вимірювати напругу на клемах акумулятора або на буферному конденсаторі - де буде зручніше.
Простий стрілочний вольтметр не підходить - у нього лінійна шкала, а все, що нижче 10-11 вольт нам нецікаво. Моральне головний пристрій блокується або "зависає", якщо напруга в бортовій мережі опускається до цих меж. Тому шкалу треба розтягнути, щоб вона нагадувала шкалу звичайного автомобільного вольтметра на щитку приладів. До речі, "звичайний автомобільний" для цієї мети використовувати можна, але не варто. Він споживає від бортової мережі досить пристойний струм (кілька десятків міліампер), чому і включений через замок запалювання. А нам потрібен вольтметр, що працює постійно або хоча б незалежно від запалювання. Схема такого вольтметра наведена на рис. 9.
Стабілітрон з напругою стабілізації близько 10,5. 11 В забезпечує "розтяжку" шкали, резистором вольтметр калибруется на максимальне відхилення при максимальній напрузі в бортовій мережі (14,5-16 В). Шкалу доведеться будувати по точкам, використовуючи регульований джерело живлення і еталонний вольтметр. Якщо точні значення не потрібні, можна обмежиться тільки визначенням кордонів "зеленого" і "червоного" сектора. Струм визначається струмом відхилення індикатора (менше міліампера), тому вольтметр можна і потрібно зробити не відключається - годинник споживають набагато більше.
Для світлодіодного індикатора потужності більше підійде наступна схема (рис.10).
Принцип її дії такий самий, що й у попередній. Поки напруга в бортовій мережі в нормі, транзистор відкритий і шунтирует світлодіод. Як тільки напруга знизиться до напруги стабілізації стабілітрона, транзистор закриється і світлодіод спалахне, сигналізуючи про проблему. Для кращої помітності можна використовувати "миготливий" світлодіод з вбудованою схемою управління. Поріг спрацьовування визначається стабілітроном, тому для точної настройки його доведеться підбирати. На відміну від попередньої ця схема споживає більший струм, який визначається резистором R2. Хоча він і невеликий (близько 10 мА), краще живити її від виходу Remote, враховуючи втрати напруги на ньому.
Якщо піти цим шляхом далі, можна поставити ще й термометр, що вимірює температуру підсилювача (або водія). Так що поки зупинимося на цьому.
Конструкція При налагодженні конструкцій можна використовувати підлаштування резистори, але в готову схему їх переносити не варто - надійність може постраждати, особливо при використанні малогабаритних потенціометрів відкритого типу. Краще виміряти встановлене опір цифровим приладом і впаяти постійний резистор потрібного номіналу.
Стрілочні індикатори містять мінімум деталей, тому їх можна зібрати навісним монтажем, приклеївши деталі до корпусу вимірювального приладу. Шкалу можна віддрукувати на кольоровому принтері (в доісторичні часи доводилося креслити її тушшю і розфарбовувати).
Світлодіодні шкали і табло зручні в роботі, але дозволяють отримати тільки "лінійку" або "стовпчик". Якщо ж потрібна шкала ламаної або криволінійної форми, її доведеться виконувати з одиночних світлодіодів. Їх потрібно вклеїти в передню (несучу) панель індикатора, закрити зверху видрукуваної шкалою з отворами, а поверх неї - тонким оргстеклом. Для фіксації світлодіодів можна використовувати щільну посадку або клей.
Для світлодіодних індикаторів краще використовувати монтаж на плати - деталей чимало. Робити повноцінну друковану плату заради єдиної конструкції має сенс тільки при наявності досвіду, тому простіше скористатися для монтажу деталей макетної платою промислового виготовлення. На ній розміщують деталі, а з'єднання роблять тонким монтажним проводом. В крайньому випадку можна розмістити деталі на аркуші тонкого текстоліту або картону, попустити висновки на зворотну сторону і з'єднати їх за схемою, використовуючи як самі висновки, так і монтажний провід. Монтажну плату можна об'єднати в одне ціле з панеллю світлодіодів. Готову схему після настройки слід промити від залишків флюсу спиртобензиновой сумішшю (бережіть пластикові деталі індикатора!) І покрити лаком для захисту від окислення. При бажанні можна навіть залити все в "кубик" з епоксидної смоли.
Ну і наостанок. Індикатор - НЕ вимірювач потужності, а тільки покажчик. Тому до його показаннями потрібно ставитися з обережністю, хоча шкалу можна відкалібрувати.