Veliko nas ima doma računalnik, glasbeni stolp oz. glasbeno napravo, ki bi ji lahko polepšali izgled z digitalnim VU-metrom. Odločil sem se narediti dvokanalni VU-meter z mikrokontrolerjem in 32 LED-diodami.
Novi računalnik je imel matično ploščo s šestimi avdio izhodi. To je bil razlog za gradnjo šest kanalnega ojačevalnika. Zgraditi ojačevalnik ni bil problem, saj je tovrstnih vezij v strokovni literaturi in na internetu v obilici. Navkljub pregledovanju domačih in tujih revij in intenzivnemu iskanju na internetu pa uporabnega vezja za VU-meter, vsaj takega za moj žep, nisem našel. Našel sem sicer aplikacijo integriranega vezja UAA180. Žal je stvar zastarela – omogoča poganjanje le desetih LED-diod, predvsem pa je draga. Na internetu je še nekaj drugih rešitev, ki pa imajo napačen odziv glede na glasnost ali pa uporabljajo zastarele polprevodnike, ki jih ni mogoče nabaviti. Odločil sem se, da stvar naredim sam. Atmelov mikrokontroler AT MEGA8 TQFP ali (AT90S4433 TQFP) se mi je zdel kar primeren za to delo, saj vsebuje šest analogno/digitalnih pretvornikov in tudi portov ima dovolj. Na internetu sem poiskal razpored nožic in ukaze za programiranje v asemblerju. Pregled podatkov je pokazal, da lahko na svojih izhodih direktno krmili LED-diode.
Opis sheme
Sklop se napaja z napajalno napetostjo med 7–18 V, saj LM7805 poskrbi za konstantno napajalno napetost mikrokontrolerja, ki je seveda srce VU-metra. Z nastavljivimi upori VR1 in VR2 poskrbimo, da napetost na vhodu v AD-pretvornik mikrokontrolerja ne preseže 5 V. Dioda služi za klasično usmerjanje izmeničnega signala v enosmerno napetost. Elektrolita C7 in C8 sta precej poljubne vrednosti, saj z njima kontroliramo »fall off« efekt na LED-diodah. Praktične vrednosti so med 22 µF in 200 µF. Kristal 3,6 MHz skrbi za takt mikrokontrolerja. Vrednost je lahko tudi drugačna, a pripomniti velja, da bo manjša vrednost povzročila efekt utripanja LED-diod. Bistveno večja vrednost pa bo vplivala tako, da bo svetilnost LED-diod zmanjšana. Štirje tranzistorji (BSP43), skrbijo za multipliciranje signala na LED-diodah. Signal sem razdelil na »mrežo« 4 x 8 LED-diod. Število LED-diod je tako dovolj veliko, da na njih prikažemo VU-metrski efekt za dva kanala. Cena aktivnega čipa po kanalu je nekaj EUR-ov, kar je v primerjavi z UAA180 nesramno malo.
Delovanje
Vhodna signala priključimo na priključka J2 in J3. Nivo signala nastavimo z nastavljivima uporoma VR1 in VR2. Avdiosignal se na diodah D1 in D2 polvalno usmeri. Tak , v ritmu glasbe utripajoč, enosmeren signal pripeljemo na A/D-pretvornik v mikrokontrolerju. Številčna vrednost takega signala se še oplemeniti prek logaritemske funkcije. Logaritemska funkcija je realizirana s pomočjo tabele v spominu mikrokontrolerja. Ta tabela tudi že vsebuje pretvorbo številčnih podatkov v stolpec. Tako se prižgejo LED-diode. Ko LED-diode desnega signala svetijo, se mikroprocesor ukvarja z vhodnim signalom levega kanala in obratno. Tako je v istem trenutku prižganih največ osem LED-diod. R2 in C6 poskrbita za pravilno referenčno napetost A/D-pretvornikov.
Opis tiskanine
Velikost tiskanega vezja je 7 x 8 cm. LED-diode so razporejene krožno, tako da spominjajo na klasičen instrument s kazalcem. LED-diode za desni signal so zgoraj, za levega pa spodaj. Oba kanala se začneta s devetimi zelenimi LED-diodami, nato preide na štiri rumene in se konča s tremi rdečimi. Na zgornji strani imamo še priključek za SPI-vodilo, ki nam s pomočjo vmesnika in paralelnega porta na računalniku omogoča programiranje mikrokontrolerja na tiskanini. Večina elementov je v SMD-tehniki.
Izdelava
Ko imamo vse potrebne elemente, se lotimo spajkanja. Začnemo z mikrokontrolerjem in pazimo, da ga obrnemo pravilno. Postavimo ga tako, da je vdolbinica na ohišju mikrokontrolerja obrnjena proti vrhu. Svetujem, da mikrokontroler položite na tiskano vezje in ga premikate s pinceto ali kakšno drugo ostro stvarjo, dokler niso vsi kontakti na pravem mestu. Mikrokontroler pritisnite s prstom ob tiskanino, da se ne premakne. Nato s spajkalom pospajkajte dve nožici, še enkrat preverite, da je mikrokontroler pravilno obrnjen in da leži vsak kontakt na pravem mestu. Ko smo prepričani, da je vse tako, kot mora biti, spajkamo vsak kontakt posebej. Ko je mikrokontroler prispajkan, se lotimo uporov, diod, elektrolitov in kondenzatorjev. To je vsekakor lažji del naloge in ne bi smel vzeti preveč časa. Za upori, diodami in kondenzatorji so na vrsti še tranzistorji. Ne smete pa pozabiti na napetostni regulator LM7805 in nastavljiva upora. Posebno pozornost morate posvetiti spajkanju LED-diod, saj je od natančnosti tega odvisen končni estetski izgled. Opravilo vzame kar precej časa. Še najbolje je, da si naredite priročno pomagalo. To je okrogla cevka iz trde plastike zunanjega premera pet in notranjega štiri milimetre, dolžine pet milimetrov. Cevko moramo še zarezati, da ima po dolžini zarezo, debelo približno milimeter. Cevko nataknemo okoli nožic LED-diode, ki jo vstavimo v luknjice tiskanine. Tako bomo dobili enak razmak med LED-diodami in tiskanim vezjem. Preverimo, če smo LED-diodo pravilno obrnili, in jo prispajkamo. Plastični tulec nato snamemo in ga uporabimo na vseh naslednjih diodah. Letvico J1 prispajkamo na zgornjo stran. Letvice J2, J3 in J4 pa na spodnjo stran.
Zaključek
VU-meter se obnese prav tako kot dodatek k ojačevalniku ali računalniku. Ker je v vezju uporabljen mikrokontroler, se način prikazovanja vhodnega signala lahko spremeni s preprogramiranjem mikrokontrolerja. V osnovni verziji mikrokontroler prižge LED-diode od prve pa do tiste, ki omejuje trenutni signal. Kasneje bom verjetno naredil več različnih prikazovanj. Želim obilo veselja ob izdelavi VU-metra in poslušanju glasbe.
Digitalni VU-meter
Avtor: Jan Volk
2004_SE107_36
