Vúmetro LED con Operacionales (Muy Fácil)

Hoy quiero compartir con ustedes este pequeño proyecto relacionado con el audio. Se trata de un circuito muy llamativo, vistoso y fácil de hacer... te interesa..? pues, a trabajar!

Se trata de un circuito con luces audiorítmicas, conocido como vumetro. ¿Qué es un vumetro? pues básicamente es un circuito que enciende y apaga una serie de luces (en nuestro caso, LEDS) segun el nivel de señal que le ingresemos. Los leds responden al ritmo de la música.

Estos leds pueden ser del tamaño y color que mas te gusten... este circuito es ideal para utilizarlo en conjunto con amplificadores, potencias, reproductores... ya que no solo sabrás de manera intuitiva si estas o no reproduciendo audio, sino que ademas sabrás a qué nivel o "volumen" se encuentra dicha señal (el cual es justamente la función de un vúmetro).

El circuito completo se alimenta con una tensión continua entre 7 y 32Vcc y tiene un consumo muy reducido. Este proyecto lo haremos en base a un amplificador operacional LM324.

Antes de pasar a ver el circuito creo conveniente explicar muy básicamente cómo funciona un Amplificador operacional, también llamado "op amp".

Básicamente un OP AMP consta de dos entradas, una entrada inversora (V-), y una entrada NO inversora (V+), tiene una salida (Vout), y los pines de alimentación (Vs+ y Vs-)

Nosotros vamos a utilizarlo como un comparador, esto quiere decir que va a "medir y comparar" la tensión presente en ambas entradas.
Dado que este amplificador no posee realimentacion (Lazo abierto) tiene una ganancia extremadamente alta, lo que va a producir que su salida pase directamente de un estado a otro sin tomar valores intermedios.

Veamoslo en detalle: Supongamos que en la entrada NO inversora (+) tenemos una tension fija de 2V, y en la entrada inversora (-) tenemos una tensión que será variable (proveniente del audio que le ingresemos).

Imaginemos que en la entrada (-) tenemos 1V, el OP AMP compara ambas tensiones (los 2v fijos presentes en (+) y la tension de 1V en (-), la diferencia es +1V, entonces el op amp tratará de amplificar miles de veces esa tension (ya que tiene una ganancia muy alta) encontrando como limitación la tensión de alimentación del integrado (en nuestro caso 5V). Entonces, en la salida del operacional tendremos 5V.

Supongamos ahora el caso inverso, en nuestro pin (+) seguimos con nuestros 2V fijos, pero ahora en el pin (-) tendremos una tension de 3V.El amplificador compara, la diferencia es -1V, nuevamente, el op amp tratará de amplificar miles de veces esa tensión, alcanzando un valor tan bajo como sea posible, encontrando como tope mínimo GND(ya que este amplificador trabaja con fuente simple). Por lo tanto, la salida será GND o 0V.

Resumiendo, un op amp compara la tension presente en sus entradas y, dependiendo cual de ellas sea mayor su salida tomara nivel alto (5v en nuestro caso) o nivel bajo (0V)

Ahora si, sin mas introducción, veamos el circuito:


En el circuito podemos ver que el vúmetro se realiza en base al
circuito integrado LM324, el cual es un Amplificador Operacional que contiene cuatro op amp en un solo encapsulado. A continuación les dejo una imagen de la disposicion interna de este integrado.


Volviendo al circuito, vemos en en sus entradas INVERSORAS tenemos una red de resistencias de 1K, que conforman un divisor resistivo, el cual se calibra con el potenciometro de 1K para determinar la sensibilidad de nuestro vumetro.

Aclaro, dado que el divisor resistivo esta compuesto por resistencias todas del mismo valor ohmico, la respuesta del vumetro es LINEAL. Lejos esta de reflejar la forma de la que nosotros percibimos el sonido, que es más bien LOGARÍTMICA.

Las entradas no inversoras van todas conectadas entre sí y en estas introducimos el audio proveniente de la entrada de línea, ya sea desde una pc, un reproductor, un celular...

Este audio es "rectificado" gracias a los diodos schottky 1N5819 el cual, junto a la resistencia de 100K y el capacitor de 0.47uF, constituyen un rectificador de media onda, un detector de pico, con lo cual conseguiremos un efecto muy vistoso con nuestros leds.


Entonces, cuando el nivel de audio es superior al valor prefijado en el divisor resistivo en (-), como es la pata (+) la salida se pondra a nivel alto (5V) y el led asociado se encenderá.

LISTA DE COMPONENTES

-12 Resistencias de 100 Ω (Marrón-Negro-Marrón) 1/8 o 1/4W
-12 Resistencias de 1K (1.000 Ω) Marrón-Negro-Rojo 1/4W
-1 Resistencia de 100K (100.000 Ω) Marrón-Negro-Amarillo 1/4W
-3 Integrados LM324 con Zócalo de 2x7 pines
-2 Capacitores de 0.22µF [224] cerámico o polyester
-2 Capacitores de 0.47 µF [474] cerámico o polyester
-1 Trimmer Multivuelta de 1K (1000 Ω) [102]
-1 Regulador 7805 (opcional disipador)
-2 Diodos Schottky 1N5819
-2 Borneras de 2 vías
-12 Diodos LEDs de Altobrillo en 3 o 5mm del Color que prefieran
-Fuente de entre 7 y 32Vcc 0.3 Amper
-Entrada de Audio de Línea, Mono o Estéreo

El circuito es activo nivel alto (esto quiere decir que los leds se encenderán cuando la salida este en nivel alto) cada operacional compara un nivel de tension fijo y diferente contra el nivel de la señal del audio, cuando esta es mayor que la prefijada, el led se enciende y si no, el led permanecerá apagado.

En cuanto a la alimentación del circuito, necesitamos que sea una tension muy estable, para que la tensión de referencia no se vea afectada. Para ello utilizaremos un regulador lineal 7805, el cual regula la tensión en 5V, y con esta tension alimentaremos nuestro circuito.
El regulador necesita mínimo 2V por ensima de su tensión de regulación para trabajar correctamente. Por lo tanto podremos alimentar nuestro circuito desde los 7V hasta unos 32V. 

El consumo en reposo de nuestro circuito es de unos 8mA aproximadamente, y con todos los leds encendidos alcanzamos los 120mA. Por lo tanto no necesitamos dotar de un disipador al regulador.
Asimismo, si lo consideran conveniente pueden adosarle un pequeño disipador.



Paso a mostrarles el diseño del PCB que he diseñado para este vúmetro, basándome en el circuito:

El circuito no esta a escala, mide 10 x 5cmaproximadamente. Algo que quiero aclararles es que podemos utilizar solo un canal de audio o ambos ya que, si bien el vumetro es mono, podemos sumar ambas señales agragando un diodo a la entrada de audio de cada canal, por lo tanto, si quieren usar ambos canales, deben usar dos borneras dobles. Si por el contrario,solo usaran un canal, pueden usar una bornera triple, dejando un canal sin conectar, y suprimiendo el diodo del impreso.

En la bornera vemos cuatro contactos:

• +V: Alimentación Positiva, entre 7 y 32Vcc 
• GND: Masa, el negativo es común tanto para la alimentación como para la entrada de audio
• L: Entrada de Audio Canal Izquierdo (Left)
• R: Entrada de Audio Canal Derecho (Right)

Además, en el lugar donde va VR1 dispuse dos pads adicionales para que puedan utilizar un potenciometro convencional si no consiguen un trimmer.

Por último, en cada esquina del impreso hay una perforación destinada a la sujeción de la placa mediante separadores, tornillos y tuercas.



CIRCUITO IMPRESO TERMINADO




Si quieres aprender de forma fácil y sencilla cómo realizar en casa tus propios circuitos impresos te invito a visitar mi post con un tutorial paso a paso
VUMETRO FUNCIONANDO

Solo debemos conectar a la bornera la alimentación y la entrada de audio, luego, en función del volumen promedio del audio que le ingresemos, debemos actuar sobre VR1 para ajustar la sensibilidad.

Y hasta aqui este tutorial compañeros, espero que este proyecto les haya gustado, ya que proximamente seguiré compartiendo montajes e ideas relacionadas con la iluminación y el audio.

Antes de despedirme quiero invitarlos a ver el video de mi canal de Youtube  Kriss Electronics  donde podrán ver este circuito en funcionamiento y podrán complementar la informacion que aqui les comparto.

Les recuerdo que en la descripción del vídeo les dejo el link de descarga del PCB del Vumetro a escala, listo para ser transferido por el método del planchado.



Como aclaro también en el video, la idea original la tomé de Gastón de  Proyectos LED , a continuación les dejo el video de su vumetro:



Si a mas de uno le interesa podemos realizar una segunda version, pero calculando el divisor resistivo para conseguir una respuesta LOGARITMICA en nuestro vúmetro. Queda en ustedes

Ahora si, eso es todo por este post, no olviden dejarme sus sugerencias o dudas en los comentarios y puntuar si valoran el tiempo y la dedicacion que hubo detras de este post. Hasta la próxima compañeros..!

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