Многорежимный графический индикатор уровня сигнала на основе жидкокристаллического TFT IPS экрана - маленький, но симпатичный! 

СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная

Новости

Обзоры

Статьи

Обзоры РУНЕТа

   Главная - DIY (Сделай сам!) - Многорежимный графический индикатор уровня сигнала на основе жидкокристаллического дисплея - маленький, но симпатичный!

 

 Многорежимный графический индикатор уровня сигнала на основе жидкокристаллического дисплея - маленький, но симпатичный!

 Обзор


Многорежимный графический индикатор уровня сигнала на основе жидкокристаллического TFT IPS экрана - маленький, но симпатичный!

     Оглавление:
   1. Внешний вид и схемотехника встраиваемых цифровых вольтметров

   2. Тестирование

   3. Окончательный диагноз

 

Предисловие

Графические индикаторы уровня звука существуют очень давно. Наиболее частая их реализация - на основе столбиков из светодиодов или матриц вакуумных люминесцентных индикаторов. А на основе графических дисплеев долгое время они почти не выпускались: слишком дорого!

Но со временем "гуманизация" цен на аналого-цифровые процессоры и цветные жидкокристаллические экраны сделала возможным их внедрение в серийной аудиоаппаратуре; а также они появились на рынке в виде модулей, пригодных для встраивания в радиолюбительские конструкции.

Именно последний (радиолюбительский) вариант и будет далее рассмотрен.

Экран графического индикатора уровня сигнала
(кликнуть для увеличения)

На фото выше представлен экран тестируемого индикатора в одном из режимов. Это - реальное фото, но отличается от "живого" экрана размером: в действительности этот экран значительно меньше, чем его фото (фото увеличено).

Купить протестированный графический индикатор сигнала можно на Алиэкспресс, здесь или здесь. Цена на момент обзора - от $14 до $15.
 

Внешний вид, технические характеристики и комплектация графического индикатора уровня сигнала

В комплект устройства входят собственно сам индикатор и соединительный кабель:

Комплект графического индикатора уровня звука

Технические характеристики индикатора уровня сигнала таковы:

Напряжение питания: DC5V

Потребляемый ток: <50 мА

Частотная характеристика: 300 Гц - 18 кГц

Входное напряжение аудио: 0.1-1 В

Диагональ экрана: 1.3 дюйма

Разрешение экрана: 240 * 240 пикселей

Количество каналов: 2

Встроенные часы: Да.
 

Экран индикатора - очень небольшой, в чём есть и плюс, и минус.

Плюс - в том, что его легче будет встроить в аппаратуру.

А минус - в том, что с дальнего расстояния (например, с другого угла комнаты) изображение на экране будет плохо различимым.

Графический индикатор представляет собой небольшую печатную плату, с одной стороны которой расположен дисплей, а с другой - вся электроника:

Плата графического индикатора уровня сигнала (вид со стороны экрана)

Плата графического индикатора уровня сигнала

Экран индикатора покрыт защитной плёнкой с язычком, за который можно эту плёнку оторвать от экрана. Но, поскольку та часть язычка, которая лежит на экране, - прозрачная, то отрывать плёнку не обязательно.

Основу индикатора составляет аналого-цифровой процессор (микроконтроллер) CKS32F103C8T6, китайский клон всемирно-известного STM32F103C8T6.

Процессор работает на внутренней частоте 72 МГц и имеет два встроенных 12-разрядных аналого-цифровых преобразователя. Также он имеет необходимый объём ОЗУ и ПЗУ (в последней и хранится прошивка, с которой работает индикатор).

Перед подачей на процессор сигналов они проходят через двухканальный операционный усилитель N5532 (в правой части платы на фото).

Подрегулировать уровень сигнала до полной симметричности можно с помощью двух подстроечных резисторов, установленный на плате выше операционника.

Питанием в рабочем режиме индикатор обеспечивает трёхконтактный линейный стабилизатор марки 662K, расположенный вверху вблизи разъёма. Его выходное напряжение - 3.3 В, а максимально-допустимое входное напряжение - 6 В. В результате его диапазон работы получается довольно узким, и требуемое устройству входное напряжение 5 В желательно сильно не превышать.

Когда внешнее питание отсутствует, работу встроенных часов поддерживает литиевая батарейка на 3 В, расположенная в левом нижнем углу. Батарейка припаяна к плате, и, когда через несколько лет её заряд иссякнет, пользователю придётся повозиться с её заменой.

Внешние соединения осуществляются с помощью комплектного кабеля и штырькового разъёма на плате, назначение контактов которого обозначено на плате.

Разъём лучше виден в диагональном ракурсе:

Плата графического индикатора уровня сигнала

Назначение контактов разъёма подписано на плате, и требуется лишь один небольшой комментарий.

Контакты K1 и K2 предназначены для подключения кнопок управления. Кнопки подключаются между этими контактами и землёй.

Кнопка K1 отвечает за выбор режима работы индикатора, а кнопка K2 - за выбор цветовой палитры в выбранном режиме.

В режиме показа часов (он вызывается автоматически при отсутствии сигнала) кнопки служат для выбора и установки поразрядно даты и времени.

Измерения показали, что полоса частот аналогового тракта составляет 1100 Гц - 20000 Гц по стандартному уровню минус 3 дБ.

В данном случае нельзя считать такую частоту среза в области нижних частот (1100 Гц) схемотехнической ошибкой. Скорее всего, это сделано для того, чтобы нижние частоты, дающие максимальный вклад в мощность сигнала, не забивали бы средние и высокие в режиме отображения спектра.

В области плоской части характеристики (примерно от 2 до 20 кГц) уровню 0 дБ (максимум сигнала в режиме Bar Level) соответствует амплитуда 0.25 В.

Теперь переходим к следующему пункту обзора.


Тестирование графического индикатора уровня сигнала

Небольшое видео с показом всех режимов индикатора можно посмотреть здесь (комментарии к режимам - в субтитрах):

А теперь посмотрим на фото этих режимов с их описанием (наименования режимов будут приведены так, как их обозначает на экране сам индикатор).

Режим Waveform 0:

Режим индикатора уровня звука Waveform 0

В этом режиме индикатор показывает осциллограмму сигнала с довольно медленным её движением. На экране показаны оси по вертикали и горизонтали (в следующем режиме их не будет).

Изменение цвета индикации в этом и следующем режиме невозможно.

Режим Waveform 1:

Индикатор уровня звука, режим Waveform1

Этот режим отличается от предыдущего только отсутствием осей координат. Хотя ось по горизонтали получается сама собой за счет участков с нулевым сигналом.

Режим Spectrum 2:

Индикатор уровня звука, режим Spectrum2

Этот режим - классический и любимый народом анализатор спектра.

В этом режиме возможно изменение цветовой палитры, примеры будут далее.

Режим Spectrum 3:

Индикатор уровня звука, режим Spectrum3

Этот режим отличается от предыдущего тем, что над столбиками спектра ставятся метки максимумов, которые затем постепенно спадают.

Режим Bar Level:

Пример цветового оформления режима Bar Level графического индикатора уровня сигнала

В этом режиме уровень сигнала отображается столбиками с пометками максимумов в виде белых чёрточек над столбиками.

Одновременно на правой половине дисплея уровень сигнала показывается и цифрами, но при больших перепадах сигнала (а в музыке обычно так и бывает) из-за быстрого мелькания цифр прочесть их невозможно.

В этом режиме возможно изменение цветовой палитры.

И, наконец, последний режим. Когда сигнала нет, дисплей автоматически переходит в режим показа часов:

Индикатор уровня звука, режим часов (показа текущего времени и даты)

Режим часов здесь очень простой: будильника нет, смены оформления нет, перехода на 24-часовой режим нет.

Также в этом режиме индикатор показывает и текущую дату (слева вверху); при этом в качестве разделителей год-месяц-день применены иероглифы, и заменить их на латиницу невозможно.

Теперь посмотрим на примеры различного цветового оформления в режимах Spectrum и Bar Level (это только примеры; на самом деле цветовых оформлений - значительно больше).

Три примера цветового оформления режима Spectrum (из 12-ти возможных):

Пример цветового оформления режима Spectrum графического индикатора уровня сигнала

Пример цветового оформления режима Spectrum графического индикатора уровня сигнала

Пример цветового оформления режима Spectrum графического индикатора уровня сигнала

Легко заметить, что в режиме Spectrum при изменении цветовой палитры меняется цвет только нижней части спектра, а верхняя часть остаётся желто-красной.

Теперь - три примера цветового оформления режима Bar Level (из 12-ти возможных):

Индикатор уровня звука, режим Bar Level

Пример цветового оформления режима Bar Level графического индикатора уровня сигнала

Пример цветового оформления режима Bar Level графического индикатора уровня сигнала

Теперь - несколько слов по поводу общей характеристики дисплея.

Плотность пикселей - не заоблачная, но достаточно высокая (210 на дюйм); благодаря чему пикселизация экрана не заметна.

Углы обзора - очень хорошие, изображение видно хорошо со всех более-менее "нормальных" ракурсов. По свойствам экрана похоже, что он изготовлен по технологии IPS, что часто встречается во вполне приличных смартфонах и планшетах.

Что касается рабочих уровней сигнала, то они, пожалуй, не очень согласованы в разных режимах. Например, уровень, достаточный для красивого изображения динамики сигнала в режиме Bar Level, маловат для режима Spectrum: спектр сигнала получается низковат (прижат к низу), и ему не хватает динамики.

Но, если поднять уровень сигнала до величины, достаточной для красивой работы в режиме Spectrum, то при переходе в режим Waveform снова пропадает динамика: по экрану просто идут две полосы максимальной ширины.

При съёмке видео я применял небольшую хитрость: в каждом режиме уровень сигнала незаметно подкручивал, чтобы видео получилось красивым. :)

На этом можно завершить тесты и перейти к заключению.

Окончательный диагноз

Конечно, протестированный индикатор не имеет никакого отношения к профессиональным индикаторам.

Основное его назначение - добавить к звуковому сопровождению некоторый видеоряд для подъёма эмоционального воздействия музыки.

И вот с этой задачей индикатор вполне успешно справляется!

К возможным недостаткам следует отнести отсутствие системы АРУ (реальной или "цифровой"), вследствие чего индикатор теряет зрелищность при слишком малых или слишком больших сигналах.

И, последнее замечание: поскольку индикатор поставляется без корпуса, то от будущего владельца требуется наличие "прямых рук", чтобы встроить его в аппаратуру или оформить как самостоятельный узел в собственном корпусе.

Купить протестированный индикатор уровня звука можно на Алиэкспресс, например, здесь, или здесь; цена на момент обзора - от $14 до $15.

Есть в природе и другие варианты индикаторов. Возможно, есть смысл рассмотреть применение вместо протестированного графического индикатора более традиционный линейный светодиодный индикатор уровня сигнала (обзор).

 

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

 

  Ваш Доктор.
 25 ноября 2021 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.


                Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам                      

 

  Комментарии вКонтакте:

 

   Комментарии FaceBook:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!

  
     
  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них