LED VU仪表采用LM3914和LM358

我们可以将音量计视为均衡器，它存在于音乐系统中。其中我们可以看到灯光(LED)的舞蹈，根据音乐，如果音乐是响亮的，均衡器达到其峰值，在低音乐它保持低。我们还建立了一个音量计或VU计，在MIC， OP-AMP和LM3914的帮助下，根据声音的强度发光LED，如果声音低，较小的LED会发光，如果声音高，更多的LED会发光，最后检查视频。VU仪表还可以作为体积测量设备。

电容式MIC或麦克风是一种声音传感传感器，它基本上把声能转换成电能，所以有了这个传感器，我们就有了声音作为变化的电压。我们通常通过这个装置记录或感知声音。这种传感器可用于所有的移动电话和笔记本电脑。典型的MIC是这样的，

电容麦克风极性的确定：

MIC有两个端子，一个是正极，另一个是负极。麦克风的极性可以用万用表测量。取万用表的正探头(将仪表置于二极管测试模式)连接到MIC的一端，负探头连接到MIC的另一端。如果你在屏幕上得到读数，那么正极(MIC)端子在万用表的负极。或者你可以简单地通过观察找到端子，负极端子有两到三条焊接线，连接到麦克风的金属外壳上。这种从负极到其金属外壳的连接性也可以使用连续性测试仪进行测试，以找出负极。

组件要求:

运算放大器LM358和LM3914(10位比较器)和MIC(见上文)

100KΩ电阻器(2片)，1K Ω电阻器(3片)，10KΩ电阻器，47KΩ锅，

100nF电容(2片)，1000µF电容，10个LED，

面包板和一些连接器电线。

电路图及工作说明：

VU仪表的电路图如下图所示：

VU仪表工作电路简单;首先，MIC拾取声音并将其转换成与声音强度成线性关系的电压电平。所以对于较高的声音，我们会有较高的值对于较低的声音，我们会有较低的值。然后将这些电压信号送入高通滤波器滤除噪声，滤波后的信号通过运算放大器LM358进行放大，最后将这些经过滤波和放大的信号送入LM3914， LM3914作为电压表，根据声音强度发光LED。现在我们将逐一解释每一步：

1. 使用高通滤波器去除噪声：

MIC对声音和环境噪音非常敏感。如果不采取某些措施，放大器将随着音乐放大噪音，这是不希望的。因此，在进入放大器之前，我们将使用高通滤波器滤除噪声。这个滤波器是一个无源R-C滤波器(电阻-电容)。它易于设计，由单个电阻和单个电容器组成。

由于我们测量的是音频范围，所以必须精确地设计滤波器。在设计电路时必须考虑高通滤波器的截止频率。高通滤波器允许高频信号从输入传递到输出，换句话说，它只允许频率高于滤波器规定频率(截止频率)的信号通过。电路中显示了一个高通滤波器。

人耳可以选择2-2Khz的频率。因此我们将设计一个截止频率在10-20Hz范围内的高通滤波器。

高通滤波器的截止频率可由公式求得：

F = 1/ (2πrc)

利用这个公式，我们可以求出所选截止频率的R和C值。这里我们需要一个10-20赫兹之间的截止频率。

现在对于R =100KΩ， C = 100nF的值，我们将在16Hz左右设置截止频率，这只允许频率高于16Hz的信号出现在输出端。这些电阻器和电容器的值不是强制性的，一个可以玩方程更好的准确性或便于选择。

2. 声音信号的放大：

去除噪声元件后，将信号送入运算放大器LM358进行放大。OP_AMP代表“运算放大器”。这是由带有三个IO(输入输出)引脚的三角形符号指定的。我们不打算在这里详细讨论这个问题。您可以通过LM358电路了解更多细节。在这里，我们将使用运算放大器作为负反馈放大器来放大来自MIC的低幅值信号，并使它们达到LM3914可以拾取的水平。

典型的运算放大器负反馈连接如下图所示。

输出电压的公式为：

Vout = Vin ((R1+R2)/R2)根据这个公式，我们可以选择放大器的增益。

MIC信号为µv时，我们不能将其直接馈送到电压表进行读取，因为电压表实际上不可能选择这些低电压。使用增益为100的运算放大器，我们可以放大来自MIC的信号，并进一步将其馈送到电压表。

3. 使用LED显示声级：

现在我们有了经过过滤和放大的音频信号。该滤波器放大了来自运算放大器的音频信号，并将其交给LM3914芯片上的LED电压表，用于测量音频信号的强度。LM3914是一个基于声音/电压强度驱动10个LED的芯片。该IC根据输入电压值提供LED照明形式的十进制输出。最大测量输入电压随参考电压和电源电压而变化。这种单片器件可以通过一种方式进行调节，由此我们可以直观地表示运放的模拟值。

LM3914芯片具有许多功能，可以修改为电池保护电路和电流表电路。但在这里，我们只讨论有助于我们构建伏特计的功能。

LM3914是一个10级电压表，这意味着它在10位模式下显示变化。该芯片将测量输入电压作为一个参数，并将其与参考电压进行比较。假设我们选择一个参考“V”，现在每当测量输入电压上升“V/10”时，我们就会有一个更高值的LED发光。就像如果我们给“V/10”，LED1会发光，如果我们给“2V/10”，LED2会发光，如果我们给“8V/10”，LED8会发光。因此，音乐音量越大，LED的视觉表现就越多(LED发光越多)。

电路中的LM3914 IC：

LM3914内部电路如下图所示。LM3914基本上是10个比较器的组合。每个比较器是一个运算放大器，在其负端获得参考电压。

如前所述，参考值应根据最大测量值来选择。OP_AMP的输出将从0-4V的最大值。所以我们需要选择LM3914的参考电压为4V。

参考电压由连接在LM3914的RefADJ引脚的两个电阻选择，如下图所示。参考电压的公式如下图所示(取自其数据表)：

现在，基于参考电压的电阻划分有一个问题，它在某种程度上依赖于电源电压。因此，我们用电路图中所示的47KΩ罐代替了恒阻R2。锅就位后，我们可以根据方便程度来调整参考。

参考值为4V，根据声强每增加0.4V，高显著性LED发光。LED的测量电平为，

+ 0.4 v, v + 0.8, + 1.2 v, + 1.6 v, v + 2.0, + 2.4 v, v + 2.8, + 3.2 v, v + 3.6, + 4.0 v。

在果壳里，当有声音时，MIC产生的电压代表了这些声波的大小，这些来自MIC的信号被R-C滤波器过滤。滤波后的信号送入运算放大器LM358进行放大。这些经过滤波和放大的MIC信号被输入到电压表LM3914。LM3914比较电压表根据给定信号的强度发光LED。于是我们有了声音测量仪器，也就是音量计。

本文编译自circuitdigest