إذا كنت تواجه صعوبة في فهم كيفية استخدام LM3915 IC ، فستساعدك هذه المقالة في إنشاء أي دائرة قابلة للتطبيق بسهولة باستخدام هذا IC. هنا ، سنناقش ورقة البيانات الخاصة بـ IC LM3915 ، ووظائف pinout الخاصة به ، والمواصفات الكهربائية الرئيسية ، وكذلك بعض دوائر التطبيق المفيدة.

وصف عام

LM3915 عبارة عن IC أحادي مصمم لاستشعار إشارات الجهد التماثلية ، وإنتاج تحويل منطقي تزايدي أو متسلسل عبر خرجه البالغ 10.

يمكن توصيل أجهزة الاستنشاق مثل مصابيح LED أو شاشات الكريستال السائل أو شاشات العرض المفرغة بهذه المخرجات للحصول على إشارة مرئية مقابلة استجابة لإشارة الإدخال التماثلية المتغيرة.

يحتوي IC على pinout واحد لتحديد ما إذا كانت مصابيح LED الخاصة بالإخراج ستتسلسل بشكل فردي (وضع النقطة) أو في شكل رسم بياني شريطي.

يمكن توصيل LED دون تقييد المقاومات لأن IC يتضمن تنظيم تيار داخلي قابل للبرمجة للمخرجات العشرة.

يمكن تشغيل دائرة IC بما في ذلك جميع المصابيح العشرة باستخدام مصدر طاقة منخفض يصل إلى 3 فولت وما يصل إلى 25 فولت.

يتميز IC بإشارة جهد قابلة للتكيف ومقسم جهد دقيق من 10 خطوات. يمكن تغذية المخزن المؤقت للإدخال عالي المقاومة بجهد تناظري من 0 فولت إلى + 1.5 فولت.

علاوة على ذلك ، فإن المدخلات محمية بشكل جيد ضد الإشارات التي تصل إلى مدى ± 35 فولت.

يعمل المخزن المؤقت للإدخال على 10 مقارنات opamp والتي يتم الرجوع إليها جميعًا إلى شبكة مقسم الدقة. يكون مستوى دقة النظام عادة بالقرب من 1 ديسيبل.

تم تصميم شاشة LM3915 التي تبلغ 3 ديسيبل / خطوة لقبول إشارات الإدخال ذات النطاق الديناميكي الواسع. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الإدخال في شكل إشارة صوتية أو موسيقى ، أو شدة ضوء متغيرة أو كهرباء اهتزازية.

يمكن أن تكون التطبيقات الصوتية في شكل مؤشرات مستوى متوسط أو ذروة ، وعدادات الطاقة وعدادات قوة إشارة التردد اللاسلكي.

ترقية التناظرية التقليدية متر VU مع LM3915 يعطي الرسم البياني الشريطي LED القائم على استجابة مضيئة أفضل ، وشاشة متينة مع مجال رؤية محسّن يتيح تفسيرًا أفضل لإشارة الإدخال.

LM3915 سهل الاستخدام للغاية. بالإضافة إلى مصابيح LED العشرة ، يمكنك استخدام مقياس انحراف كامل النطاق 1.2 فولت بمقاوم واحد فقط.

يقوم المقاوم الآخر المنفصل بإعداد النطاق الكامل بين 1.2 فولت إلى 12 فولت بغض النظر عن قيمة جهد الإمداد. يمكن التحكم في سطوع LED بسهولة بوعاء خارجي واحد.

تكوين الدائرة النموذجية LM3915

توضح الصورة التالية كيف يمكن إعداد IC LM3915 في وضع التشغيل الأكثر نموذجية أو أساسيًا.

إذا كنت من الهواة الجدد وترغب في تكوين pinouts IC LM3915 أو LM3914 بسرعة للحصول على الإجراءات المطلوبة ، فيمكن استخدام الرسم التخطيطي التالي. يتم شرح تفاصيل pinout أدناه:

pin # 10 ، pin # 11 ، pin # 12 ، pin # 13 ، pin # 14 ، pin # 15 ، pin # 16 ، pin # 17 ، pin # 18 ، و pin # 1 = كلها مخرجات لاتصال LED. لا تحتاج مصابيح LED إلى مقاومة خارجية ، ولكن يفضل أن يقتصر خط إمداد LED على 5 فولت للحفاظ على التبديد في الجانب السفلي.

Pin # 3 هو VDD أو إدخال الإمداد الإيجابي لـ IC ، والذي يمكن أن يأخذ أي إمداد بين 3V و 25V ، لكني أوصي باستخدام 5V للحفاظ على تبديد LED على الجانب السفلي.

Pin # 8 هو Vss أو دبوس الإمداد الأرضي (السلبي) من IC.

يمكن ربط الدبوس رقم 6 والدبوس رقم 7 معًا وإنهائهما بالخط الأرضي عبر المقاوم 1K.

يجب تكوين الدبوس رقم 5 كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه من خلال إعداد مسبق 10 كيلو ومكثف. يمكن ضبط هذا الإعداد المسبق لضبط نطاق إضاءة LED على نطاق كامل اعتمادًا على قوة إشارة الدخل.

يمكن ترك الدبوس رقم 9 غير متصل (مفتوح) أو متصل بخط الإمداد +. عندما تُترك غير متصلة ، فإن تسلسل مصابيح LED لأعلى / لأسفل يظهر بشكل فردي مثل 'DOT' قيد التشغيل ومن ثم يسمى وضع DOT. عندما يكون الدبوس 9 متصلاً بالخط الموجب ، فإن تسلسل LED مثل شريط مضاء متحرك لأعلى / لأسفل ، ومن ثم يسمى وضع الشريط.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، يتعلق الأمر فقط بتغذية إشارة الإدخال ومشاهدة الحركة الرائعة لمصابيح LED وفقًا لـ متفاوتة إشارة الإدخال أو سعة الموسيقى

الحد الأقصى لالتقييمات المطلقة

يشير التصنيف الأقصى المطلق لـ LM3915 إلى الحد الأقصى للجهد والمعلمات الحالية التي يُسمح للجهاز بالتعامل معها.

امدادات التيار الكهربائي = 25V
مصدر الإخراج على مصابيح LED إذا كنت تستخدم مصدرًا منفصلاً هنا = 25 فولت (كما هو مذكور أعلاه)
الحد الأقصى لنطاق إشارة الإدخال = +/- 35 فولت
الجهد المرجعي للمقسم = -100mV لمستوى الإمداد.
تبديد الطاقة = 1365 ميغاواط

التخطيط الداخلي لل IC

يوضح الرسم البياني التالي التخطيط الداخلي لـ IC. يمكننا أن نرى كيف يتم ترتيب مقارنات opam لمعالجة إشارة الإدخال عند رقم 5. يتم تطبيق المرجع في الدبوس رقم 7 بترتيب تدريجي عبر مدخلات opamp غير المقلوبة من خلال شبكة مقسم المقاوم من نوع السلم.

وصف وظيفي

يوفر مخطط كتلة LM3915 الأساسي أعلاه التصور العام لعمل الدائرة. يستجيب المخزن المؤقت لأتباع مقاومة الدخل العالي لإشارات إدخال رقم 5.

“كيف يعمل ميزان الحرارة ثنائي المعدن ”

يتم تأمين هذا pinout ضد إشارات الجهد الزائد والقطبية العكسية. ثم تنتقل الإشارة من المخزن المؤقت إلى مجموعة من 10 مقارنات.

يتم تحيز كل من هذه opamps إلى مستويات مرجعية متزايدة من خلال سلسلة مقسم المقاوم. في الصورة أعلاه ، ترتبط شبكة المقاوم بجهد مرجعي داخلي 1.25 فولت.

هنا ، لكل ارتفاع بمقدار 3 ديسيبل في إشارة الإدخال ، يتم تشغيل مفتاح في مستوى المقارنة مما يؤدي إلى تحرك مؤشر LED المعني وتسلسله وفقًا لذلك ، مع تفسير استجابة الإشارة.

يمكن تشغيل مقسم المقاوم الداخلي بجهد من 0 إلى 2 فولت عند الطرف رقم 5 ، من خلال شبكة فاصل مقاومة خارجية.

مرجع الجهد الداخلي

من المفترض أن يكون الجهد المرجعي لـ IC LM3915 متغيرًا بحيث يقوم ببناء 1.25 فولت صغير عبر REF OUT (رقم 7) و REF ADJ (رقم 8).

يتم تنفيذ الجهد المرجعي عبر المقاوم R1 والذي يمكن تغييره حسب التفضيل. نظرًا لأن لدينا جهدًا ثابتًا لإمداد التيار المستمر ، يُسمح لتيار ثابت I1 بالتحرك عبر المقاوم إعداد الخرج R2 مما يتيح جهد خرج:

الخامس_خارج= V._المرجع(1 + R2 / R1) + أنا_ADJR2

يحدد التيار المأخوذ بواسطة دبوس الجهد المرجعي رقم 7 مقدار تيار LED. يمكننا أن نتوقع حوالي 10 أضعاف هذا التيار الذي قد يُسمح باستهلاكه بواسطة كل LED ناتج مضاء.

هذا التيار ثابت إلى حد ما بغض النظر عن تغيرات جهد الإمداد وتغيرات درجة الحرارة. التيار المستخدم بواسطة مقسم 10 مقاومات داخلي ، ويجب مراعاة مقسم ضبط التيار والجهد الخارجي أثناء حساب تيار محرك LED.

يوفر IC ميزة لتعديل سطوع LED المشار إليه في الوقت الحقيقي ، أو استجابة لتغيرات جهد الدخل والإشارات الأخرى. يسمح ذلك بإدراج العديد من شاشات العرض أو الخيارات المبتكرة لإنتاج جهد زائد ، وإنذارات ، وما إلى ذلك.

جميع مخرجات LM3915 عبارة عن مخازن NPN BJT يتم التحكم فيها داخليًا كما هو موضح أدناه.

يقيد خطاف التغذية الراجعة الداخلي الترانزستور من المواقف الحالية. يتم تثبيت تيار الخرج لمصابيح LED على ما يقرب من 10 أضعاف تيار الحمل المرجعي ، بغض النظر عن الاختلافات في جهد الخرج حتى لا يتم تشبع الترانزستورات بمدخلات عالية.

كيفية استخدام MODE Pin # 9

تم تكوين هذا الدبوس لفرض وظيفتين. يرجى الاطلاع على الرسم التخطيطي المبسط التالي.

“الفرق بين التيار الكهربائي أحادي الطور وثلاثي الطور ”

DOt Mode Bar Graph mode التحكم في IC LM3915

اختيار وضع النقطة أو البار

عند توصيل الدبوس رقم 9 بخط الإمداد + (أو بين -100 ميللي فولت ومستوى الإمداد) ، يستشعر المقارن C1 ذلك ، ويضبط الإخراج في وضع الرسم البياني الشريطي. في هذا الوضع ، تستجيب جميع مصابيح LED في 'شريط' مضاء مثل الموضة التي تتحرك لأعلى / لأسفل استجابة للإشارات المتغيرة عند الطرف رقم 5.

إذا كان الدبوس رقم 9 غير متصل ، يتم تعيين المخرجات في وضع 'DOT'. بمعنى أن تسلسل مصابيح LED لأعلى / لأسفل بشكل فردي واحد تلو الآخر ، مما ينتج عنه نقطة مضيئة نابضة أو مظهر يشبه نقطة.

الطريقة الأساسية لتكوين الدبوس رقم 9 هي إما إبقائه مفتوحًا أو غير متصل لتنفيذ وضع النقطة أو توصيله بتزويد V + لتنفيذ وضع الشريط.

في عملية وضع الشريط ، يجب توصيل الدبوس رقم 9 على الفور باستخدام الدبوس رقم 3. لا ينبغي استخدام خط LED + الذي يوفر تيارات كبيرة لسلسلة LED مع الدبوس رقم 9 بحيث يتم الاحتفاظ بقطرات الأشعة تحت الحمراء الكبيرة بعيدًا عن هذا الدبوس.

للتأكد من أن شاشة LED للإخراج تعمل بشكل صحيح عندما يتم تتالي أكثر من LM3915s في وضع النقطة ، فإن الدوائر الخاصة مضمنة بحيث يتم إيقاف تشغيل مؤشر LED عند الطرف رقم 10 لأول LM3915 IC عند السهر عند مؤشر LED رقم 1 من يتم تشغيل LM3915 الثاني.

يمكن رؤية تصميم متتالية LM3915 ICs معًا في وضع النقطة أدناه.

بشرط أن يكون جهد إشارة الإدخال أقل من عتبة LM3915 الثاني ، يظل LED # 11 مغلقًا. يواجه Pin # 9 من أول LM3915 دائرة مفتوحة فعالة تؤدي إلى تشغيل IC في وضع النقطة.

ومع ذلك ، في اللحظة التي تعبر فيها إشارة الإدخال عتبة LED # 11 ، يتم إسقاط الدبوس رقم 9 من أول LM3915 بمستوى يساوي الجهد الأمامي للـ LED (1.5 فولت أو أكثر) أسفل VLED.

يتم التقاط هذا الموقف على الفور من خلال المقارنة C2 ، المشار إليها 0.6 فولت أسفل VLED. إنه يجبر خرج C2 على الانخفاض ، وإيقاف تشغيل الترانزستور الناتج Q2 ، وبالتالي إيقاف تشغيل LED # 10.

يتم اكتشاف VLED من خلال المقاوم 20 كيلو المتصل بالدبوس رقم 11. التيار الصغير (أقل من 100 A) الذي يتم إعادة توجيهه من LED # 9 لا ينتج عنه أي تأثير يمكن التعرف عليه على شدة LED. يحافظ المصدر الإضافي الحالي عند الطرف رقم 1 على الحد الأدنى من 100 A يعمل من خلال LED رقم 11 بغض النظر عما إذا كان ارتفاع إشارة الإدخال كافياً لإيقاف تشغيل LED أم لا.

هذا يعني أن الدبوس رقم 9 من أول LM3915 يظل منخفضًا بدرجة كافية بحيث يحافظ على إيقاف تشغيل مؤشر LED رقم 10 أثناء إضاءة أي من مصابيح LED العلوية في التسلسل.

على الرغم من أن 100 µA لا ينتج عادةً سطوعًا كبيرًا لمؤشر LED ، إلا أنه قد يكون مرئيًا بدرجة كافية إذا تم استخدام مصابيح LED عالية الكفاءة وفي ظلام دامس. إذا كان هذا يبدو غير مقبول ، فسيكون العلاج السهل هو تحويل LED # 11 بمقاوم 10 كيلو.

انخفاض 1V IR أعلى من الحد الأدنى 900 mV الضروري للحفاظ على إيقاف تشغيل LED # 10 ، ولكنه صغير بما يكفي لضمان عدم تجاوز LED # 11 للحدود غير المرغوب فيها.

تنشأ المشكلة الأكثر صعوبة عندما يحدث استهلاك تيارات LED كبيرة ، وتحديداً في وضع الرسم البياني الشريطي.

تؤدي هذه التيارات التي تتحرك بعيدًا عن الدبوس الأرضي إلى حدوث انخفاض في الجهد داخل الأسلاك الخارجية ، مما يتسبب في حدوث خلل وتقلبات.

يصبح الحصول على الكابلات العائدة من منافذ الإشارة والمراجع الأرضية ومن الجانب السفلي لسلسلة المقاوم إلى طرف واحد مشترك قد يكون الأقرب إلى الطرف رقم 2 طريقة مثالية.

قد تؤدي توصيلات الأسلاك الممتدة من VLED باتجاه أنودات LED الشائعة إلى حدوث تذبذبات. بناءً على مدى خطورة المشكلة ، يمكن استخدام مكثفات فصل 0.05 درجة فهرنهايت إلى 2.2 درجة فهرنهايت بين أنود LED المشترك والدبوس رقم 2.

هذا يساعد على إخماد أي تذبذبات متطورة. إذا كانت أسلاك خط إمداد الأنود LED غير قابلة للوصول ، فإن الفصل المتطابق عبر الدبوس رقم 1 إلى الدبوس رقم 2 يثبت أنه مناسب تمامًا لإلغاء التداخل.

تبديد الطاقة

يجب مراعاة تبديد الطاقة ، وتحديداً في وضع الشريط. على سبيل المثال ، مع إمداد 5 فولت وجميع مصابيح LED معدة للعمل بتيار 20 مللي أمبير ، يمكن توقع أن يتبدد قسم محرك LED في IC أكثر من 600 ميجاوات.

في مثل هذه الحالات ، يمكن استخدام المقاوم 7.5Ω بالتسلسل مع خط إمداد LED ، مما قد يساعد في خفض مستوى التبديد إلى نصف القيمة الأصلية. يجب تعزيز الطرف السالب لهذا المقاوم بمكثف تجاوز التنتالوم الصلب 2.2 درجة فهرنهايت مع دبوس # 2.

CASCADING LM3915 المرحلية

لاستخدام إشارات العرض ذات النطاق الديناميكي 60 ديسيبل أو 90 ديسيبل ، قد تحتاج إلى عدد قليل من LM3915 ICs ليتم تجميعها معًا.

تتمثل إحدى الطرق المباشرة والميسورة التكلفة لتتالي زوج من LM3915 في إصلاح الفولتية المرجعية لمركبتين مرحلتين 30 ديسيبل على حدة كما هو موضح في ملف.

يتم استخدام مقياس الجهد R1 لتنظيم الجهد الكامل للمقياس الأول LM3915 IC إلى 316 مللي فولت بشكل هامشي بينما تمت جدولة مرجع IC الثاني عند 10 فولت بواسطة R4.

عيب هذه التقنية هو أن عتبة مفتاح التشغيل الخاصة بـ LED # 1 هي 14 مللي فولت فقط ، وبالنظر إلى أن LM3915 قد يكون له جهد إزاحة يصل إلى 10 مللي فولت ، يمكن أن تحدث أخطاء كبيرة.

لا يُنصح مطلقًا بهذه الطريقة بالنسبة لشاشات العرض التي تبلغ 60 ديسيبل والتي تتطلب دقة لائقة في حدود العرض الأولية القليلة.

تحافظ التقنية الفائقة الموضحة في الشكل أدناه على الإشارة عند 10 فولت لكل من جهازي LM3915 ICs وتعزز إشارة الإدخال إلى LM3915 السفلي بمقدار 30 ديسيبل. بالنظر إلى أن زوجًا من المقاومات بنسبة 1٪ قادر على إصلاح كسب مكبر الصوت عند ± 0.2 ديسيبل ، تصبح الحاجة إلى تقليل الكسب غير ضرورية.

ومع ذلك ، قد يكون جهد إزاحة opamp 5 mV قادرًا على تغيير حد تبديل LED الأول بحوالي 4 ديسيبل ، مما يستلزم تشذيبًا متوازناً.

تذكر أن تعديلًا واحدًا فقط قد يساعد في إبطال الإزاحة عبر اثنين من مقوم الدقة إلى جانب مرحلة كسب 30 ديسيبل.

من ناحية أخرى ، بدلاً من التضخيم ، يمكن توفير إشارات الإدخال ذات السعة العالية المعقولة مباشرة إلى LM3915 الأدنى ثم توهينها لاحقًا بمقدار 30 ديسيبل لدفع الثانية LM3915 IC.

دوائر تطبيق LM3915

كاشف ذروة نصف الموجة

أفضل طريقة لعرض إشارة التيار المتردد من خلال IC LM3915 هي تنفيذها مباشرة على السن 5 غير المصحح. نظرًا لأن مؤشر LED المضاء يشير إلى الحجم الفوري لشكل موجة التيار المتردد المطبق ، يصبح من الممكن تحديد القيم القصوى والمتوسطة للإشارات الصوتية بنفس الطريقة.

يستجيب LM3915 جيدًا لدورات نصف موجبة على وجه التحديد ولكن لن تتضرر أي إشارات دخل تصل إلى ± 35 فولت (أو حتى تصل إلى ± 100 فولت إذا تم استخدام المقاوم 39 كيلو سلسلة مع إشارة الإدخال).

“كيف يعمل مستشعر الدوران ”

يُنصح بتشغيل الدائرة في وضع DOT والسماح لكل مصباح LED برسم 30 مللي أمبير من أجل الحصول على السطوع الأمثل من الإعداد.

من أجل الكشف عن القيمة المتوسطة للتيار المتردد أو لاكتشاف الذروة ، يلزم تصحيح الإشارة.

إذا تم إعداد LM3915 بمقياس 10 فولت كامل عبر مقسم الجهد الخاص به ، فإن عتبة التبديل لمصباح LED الأول ستكون 450 مللي فولت فقط. قد لا يعمل معدل الصمام الثنائي السليكوني العادي بشكل فعال في المستويات الأدنى بسبب عتبة الصمام الثنائي 0.6 فولت.

كاشف الذروة نصف الموجة في الشكل أعلاه يستخدم باعث PNP قبل الصمام الثنائي. نظرًا لحقيقة أن جهد الباعث الأساسي للترانزستور يحجب إزاحة الصمام الثنائي في نطاق حوالي 100 مللي فولت ، فإن الطريقة تعمل جيدًا بما يكفي مع تطبيقات LM3915 المفردة التي تستخدم شاشة 30 ديسيبل.