Se você está tendo dificuldade em entender como usar um IC LM3915, este artigo o ajudará a construir facilmente qualquer circuito aplicável desejado usando este IC. Aqui, discutiremos a ficha técnica do IC LM3915, suas funções de pinagem, suas principais especificações elétricas e também alguns circuitos de aplicação úteis.
Descrição geral
O LM3915 é um IC monolítico projetado para detectar sinais analógicos de tensão e produzir uma comutação lógica incremental ou sequencial em suas 10 saídas.
Dispositivos de indicação como LEDs, LCD ou visores de vácuo podem ser conectados a essas saídas para obter uma indicação visual correspondente em resposta ao sinal analógico de entrada variável.
O IC tem uma pinagem para designar se os LEDs de saída serão sequenciados individualmente (modo de ponto) ou na forma de um gráfico de barras.
O LED pode ser conectado sem resistores de limitação, pois o IC inclui regulação de corrente programável interna para as 10 saídas.
O circuito IC, incluindo todos os 10 LEDs, pode ser operado com alimentação de apenas 3 V e até 25 V.
O IC possui uma referência de tensão adaptável e um divisor de tensão preciso de 10 etapas. O buffer de entrada de alta impedância pode ser alimentado com tensões analógicas de 0 V a + 1,5 V.
Além disso, as entradas são bem protegidas contra sinais na faixa de ± 35V.
O buffer de entrada executa 10 comparadores opamp que são todos referenciados à rede divisora de precisão. O nível de precisão do sistema é normalmente próximo a 1 dB.
O display de 3 dB / passo do LM3915 foi construído para aceitar sinais de entrada com ampla faixa dinâmica. Por exemplo, a entrada pode ser na forma de sinal de áudio ou música, variando a intensidade da luz ou eletricidade vibracional.
As aplicações de áudio podem ser na forma de indicadores de nível médio ou de pico, medidores de potência e medidores de intensidade do sinal de RF.
Atualizando o analógico tradicional Medidores VU com um LM3915 O gráfico de barras com base em LED oferece uma resposta melhor iluminada, uma tela durável com campo de visão aprimorado, permitindo uma melhor interpretação do sinal de entrada.
O LM3915 é muito simples de usar. Além dos dez LEDs, você pode até usar um medidor de deflexão em escala real de 1,2 V com apenas um resistor.
Outro resistor separado configura a faixa completa entre 1,2 V e 12 V, independentemente do valor da tensão de alimentação. O brilho do LED é facilmente controlável com um único potenciômetro externo.
Configuração típica do circuito LM3915
A imagem a seguir mostra como o IC LM3915 pode ser configurado em seu modo funcional mais típico ou básico.
Se você é um amador e deseja configurar a pinagem do IC LM3915 ou LM3914 rapidamente para obter as ações necessárias, o diagrama a seguir pode ser usado. Os detalhes da pinagem são explicados abaixo:
pino # 10, pino # 11, pino # 12, pino # 13, pino # 14, pino # 15, pino # 16, pino # 17, pino # 18 e pino # 1 = Todos são saídas para conexão de LED. Os LEDs não precisam de resistência externa, mas preferencialmente a linha de alimentação dos LEDs deve ser restrita a 5V para manter a dissipação no lado inferior.
O pino # 3 é o VDD ou a entrada de alimentação positiva para o IC, que pode receber qualquer alimentação entre 3 V e 25 V, mas eu recomendo usar 5 V para manter a dissipação do LED no lado inferior.
O pino # 8 é o Vss ou o pino de alimentação (negativo) do IC.
Os pinos 6 e 7 podem ser unidos e terminados na linha de aterramento por meio de um resistor de 1K.
O pino 5 deve ser configurado conforme mostrado no diagrama acima por meio de uma predefinição de 10k e um capacitor. Esta predefinição pode ser ajustada para definir o intervalo de iluminação do LED de escala total, dependendo da intensidade do sinal de entrada.
O pino # 9 pode ser deixado desconectado (aberto) ou conectado à linha de alimentação +. Quando deixados desconectados, a seqüência de LEDs sobe / desce individualmente aparecendo como um 'DOT' em execução e, portanto, chamado de modo DOT. Quando o pino # 9 é conectado à linha positiva, a sequência de LEDs se assemelha a uma barra iluminada que se move para cima / para baixo, portanto, chamada de modo de barra.
Feito isso, basta alimentar o sinal de entrada e observar o maravilhoso movimento dos LEDs de acordo com o variação do sinal de entrada ou amplitudes da música
Avaliações máximas absolutas
A classificação máxima absoluta de LM3915 indica os parâmetros máximos de tensão e corrente que o dispositivo pode manipular.
- Tensão de alimentação = 25V
- Fonte de saída nos LEDs se você estiver usando uma fonte separada aqui = 25V (o mesmo que acima)
- Faixa Máxima do Sinal de Entrada = +/- 35V
- Tensão de referência do divisor = -100mV para o nível de alimentação.
- Dissipação de energia = 1365 mW
Layout Interno do IC
O diagrama a seguir mostra o layout interno do IC. Podemos ver como os comparadores opam são organizados para processar o sinal de entrada no pino # 5. A referência no pino # 7 aplicada em uma ordem incremental através das entradas não inversoras do amplificador operacional por meio de uma rede divisora de resistor tipo escada.
Descrição Funcional
O diagrama de blocos básico LM3915 acima fornece a percepção geral do funcionamento do circuito. Um buffer seguidor de alta impedância de tensão de entrada responde aos sinais do pino 5 de entrada.
Esta pinagem é protegida contra sobretensão e sinais de polaridade reversa. O sinal do buffer vai então para um grupo de 10 comparadores.
Cada um desses opamps é inclinado para níveis de referência incrementais através da série de divisores de resistor. Na imagem acima, a rede de resistores está ligada à tensão de referência de 1,25 V interna.
Aqui, para cada aumento de 3 dB no sinal de entrada, uma chave no nível do comparador é acionada fazendo com que o respectivo LED se mova e se sequencie de acordo, interpretando a resposta do sinal.
Este divisor de resistor interno pode ser operado com potencial de 0 - 2 volts no pino 5, através de uma rede divisora resistiva externa.
REFERÊNCIA DE TENSÃO INTERNA
A tensão de referência para o IC LM3915 deve ser variável, de modo que acumule minúsculos 1,25 V entre REF OUT (pino nº 7) e REF ADJ (pino nº 8).
A tensão de referência é implementada através do resistor R1, que pode ser alterado conforme a preferência. Como temos uma tensão DC de alimentação constante, uma corrente constante I1 pode se mover através do resistor de configuração de saída R2, permitindo uma tensão de saída de:
VFORA= VREF(1 + R2 / R1) + IADJR2
A corrente absorvida pelo pino 7 da tensão de referência decide a quantidade de corrente do LED. Podemos esperar cerca de 10 vezes essa corrente que pode ser consumida por cada LED de saída iluminado.
Esta corrente é mais ou menos constante, independentemente das variações da tensão de alimentação e das mudanças de temperatura. A corrente usada pelo divisor interno de 10 resistores e pela corrente externa e pelo divisor de ajuste de tensão devem ser levados em consideração ao calcular a corrente de acionamento do LED.
O IC fornece um recurso para modular o brilho do LED referenciado em tempo real ou em resposta a variações de tensão de entrada e outros sinais. Isso permite a inclusão de muitas telas ou opções inovadoras para a produção de sobretensões de entrada, alarmes, etc.
As saídas do LM3915 são todos os buffers NPN BJT controlados internamente, conforme mostrado abaixo.
Um gancho de feedback interno restringe o transistor de situações de sobrecorrente. A corrente de saída para os LEDs é fixada em cerca de 10 vezes a corrente de carga de referência, independentemente das variações na tensão de saída até que os transistores não estejam saturados com alta alimentação de entrada.
Como usar o pino de MODO # 9
Este pino é configurado para cumprir duas funções. Por favor, veja o seguinte diagrama de blocos simplificado.
SELEÇÃO DO MODO DOT OU BAR
Quando o pino # 9 é conectado à linha de alimentação + (ou entre -100mV e o nível de alimentação), o comparador C1 detecta isso e define a saída no modo gráfico de barras. Neste modo, todos os LEDs respondem em uma 'barra' iluminada como forma que se move para cima / para baixo em resposta aos sinais variáveis no pino # 5.
Se o pino # 9 estiver desconectado, as saídas são definidas no modo 'DOT'. Significa que a seqüência de LEDs sobe / desce individualmente um de cada vez, produzindo um DOT iluminado pulsante ou aparência de ponto.
A maneira básica de configurar o pino # 9 é mantê-lo aberto ou desconectado para implementar o modo de ponto ou conectá-lo para fornecer V + para implementar o modo de barra.
Na operação em modo de barra, o pino nº 9 deve ser conectado imediatamente ao pino nº 3. A linha LED + que fornece grandes correntes para a cadeia de LED não deve ser usada com o pino # 9, de forma que grandes quedas de infravermelho sejam mantidas distantes deste pino.
Para garantir que o display LED de saída funcione corretamente quando mais de um LM3915s estiverem em cascata no modo de pontos, circuitos especiais embutidos de modo que o LED no pino # 10 desligue para o primeiro IC LM3915 no momento quando o LED # 1 o segundo LM3915 é LIGADO.
O projeto para cascatear os ICs LM3915 juntos no modo de ponto pode ser testemunhado abaixo.
Com a condição de que a tensão do sinal de entrada esteja abaixo do limite do segundo LM3915, o LED nº 11 permanece desligado. O pino nº 9 do primeiro LM3915, portanto, experimenta um circuito aberto efetivo que faz com que o IC funcione em modo de ponto.
No entanto, no momento em que o sinal de entrada ultrapassa o limite do LED nº 11, o pino nº 9 do primeiro LM3915 cai em um nível igual à tensão direta do LED (1,5 V ou mais) abaixo do VLED.
Esta situação é captada instantaneamente pelo comparador C2, referenciado 0,6 V abaixo de VLED. Ele força a saída C2 a ficar baixa, desligando o transistor de saída Q2 e, subsequentemente, desligando o LED # 10.
VLED é detectado através do resistor 20k conectado ao pino # 11. A pequena corrente (abaixo de 100 µA) que é redirecionada do LED # 9 não produz nenhum efeito reconhecível na intensidade do LED. Uma fonte de corrente adicional no pino nº 1 mantém um mínimo de 100 µA passando pelo LED nº 11, independentemente de o aumento do sinal de entrada ser ou não suficiente para desligar o LED.
Isso significa que o pino nº 9 do primeiro LM3915 é mantido baixo o suficiente para manter o LED nº 10 desligado enquanto qualquer um dos LEDs superiores na sequência estiver aceso.
Embora 100 µA normalmente não crie um brilho de LED considerável, pode ser visível apenas o suficiente se LEDs de alta eficiência forem empregados e na escuridão total. Se isso soar inaceitável, a solução fácil seria desligar o LED nº 11 com um resistor de 10k.
A queda de 1 V IR é maior do que o mínimo de 900 mV necessário para manter o LED nº 10 DESLIGADO, mas pequena o suficiente para garantir que o LED nº 11 não conduza além de limites indesejados.
O problema mais desafiador surge quando correntes substanciais de LED são consumidas, especificamente no modo de gráfico de barras.
Essas correntes que se afastam do pino de aterramento levam a quedas de tensão dentro da fiação externa, causando falhas e flutuações.
Obter os cabos de retorno das portas de sinal, referências de aterramento e do lado inferior da cadeia de resistores para um único terminal comum que pode estar mais próximo do pino 2 torna-se uma abordagem ideal.
Conexões de fio estendidas de VLED para os ânodos de LED comuns podem desencadear oscilações. Com base na gravidade do problema, capacitores de desacoplamento de 0,05 µF a 2,2 µF podem ser usados entre o comum do ânodo do LED e o pino # 2.
Isso ajuda a amortecer quaisquer oscilações desenvolvidas. Se a fiação da linha de alimentação do ânodo do LED estiver inacessível, o desacoplamento idêntico entre os pinos 1 e 2 prova ser adequado para cancelar a interferência.
Dissipação de energia
A dissipação de energia, especificamente no modo de barra, deve ser levada em consideração. Por exemplo, com uma fonte de 5 V e todos os LEDs configurados para funcionar com corrente de 20 mA, pode-se esperar que a seção do driver de LED do IC se dissipe acima de 600 mW.
Em casos como esse, um resistor de 7,5Ω pode ser usado em série com a linha de alimentação de LED, o que pode ajudar a reduzir o nível de dissipação para a metade do valor original. A extremidade negativa deste resistor deve ser reforçada com um capacitor de bypass de tântalo sólido de 2,2 µF com pino # 2.
CASCADING LM3915 ICs
Para usar sinais de exibição de faixa dinâmica de 60 dB ou 90 dB, você pode exigir que alguns ICs LM3915 sejam conectados em cascata.
Um método simples e acessível de colocar em cascata um par de LM3915s seria fixar as tensões de referência dos dois ICs com 30 dB de distância, conforme indicado no.
O potenciômetro R1 é empregado para regular a tensão de escala completa do primeiro LM3915 IC para 316 mV marginalmente, enquanto a referência do segundo IC é programada em 10 V por R4.
A desvantagem dessa técnica é que o limite de ativação do LED nº 1 é de apenas 14 mV e, considerando que o LM3915 pode ter uma tensão de deslocamento de até 10 mV, erros substanciais podem ocorrer.
Este método não é absolutamente recomendado para telas de 60 dB que requerem uma precisão decente nos poucos limiares de tela iniciais.
Uma técnica superior mostrada na figura abaixo mantém a referência em 10 V para cada um dos dois ICs do LM3915 e aumenta o sinal de entrada para o LM3915 inferior em 30 dB. Dado que um par de resistores de 1% são capazes de fixar o ganho do amplificador em ± 0,2 dB, a necessidade de uma redução de ganho torna-se desnecessária.
No entanto, uma tensão de deslocamento de 5 mV opamp pode ser capaz de alterar o primeiro limite de comutação de LED em cerca de 4 dB, o que necessita de um ajuste de deslocamento.
Lembre-se de que apenas um ajuste pode ajudar a anular o deslocamento entre os dois retificadores de precisão junto com o estágio de ganho de 30 dB.
Por outro lado, em vez de amplificar, os sinais de entrada de amplitude razoavelmente alta podem ser fornecidos diretamente para o LM3915 inferior e, subsequentemente, atenuados em 30 dB para empurrar o segundo LM3915 IC.
Circuitos de aplicação LM3915
Detector de pico de meia onda
A melhor maneira de exibir um sinal AC através do IC LM3915 é implementá-lo diretamente no pino 5 não retificado. Como o LED aceso significa a magnitude instantânea da forma de onda CA aplicada, é possível determinar os valores máximo e médio dos sinais de áudio no mesmo método.
O LM3915 responde bem a meio-ciclos positivos especificamente, mas não será prejudicado por nenhum sinal de entrada tanto quanto ± 35 V (ou mesmo até ± 100 V se um resistor de 39k for usado em série com o sinal de entrada).
É aconselhável que você opere o circuito no modo DOT e permita que cada LED consuma 30 mA para obter o brilho ideal da configuração.
Para detectar o valor médio da CA ou para a detecção do pico, será necessária a retificação do sinal.
Se um LM3915 for configurado com escala total de 10 V em seu divisor de tensão, o limite de comutação para o primeiro LED será de apenas 450 mV. Um retificador de diodo de silício comum pode não funcionar de forma eficaz nos níveis mais baixos por causa do limite do diodo de 0,6 V.
O detector de pico de meia onda na Figura acima emprega um seguidor de emissor PNP à frente do diodo. Devido ao fato de que a tensão do emissor-base do transistor bloqueia o deslocamento do diodo na faixa de cerca de 100 mV, o método funciona bem o suficiente com aplicações LM3915 únicas usando um display de 30 dB.
Mais circuitos de aplicação
Na verdade, há um grande número de aplicações de circuito que você pode construir usando o IC LM3915. Já discuti alguns deles neste site, que você pode consultar visitando AQUI :
Então pessoal, esta foi uma breve descrição explicando a ficha técnica e os detalhes da pinagem do IC LM3915. Se você tiver mais dúvidas, informe-nos através da caixa de comentários abaixo, tentaremos entrar em contato o mais breve possível.
Referências
https://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=514550&part-number=LM3915
https://es.wikipedia.org/wiki/LM3915
Anterior: Folha de Dados do Diodo Zener de Alta Corrente, Circuito de Aplicação Próximo: Circuito Transmissor de 27 MHz - Alcance de 10 Km
