2x32 VU Meter mit Peak Hold 2026 - Bausatz

2x32 VU Meter mit Peak Hold 2026

5V DC 33 – 300mA je nach Helligkeit

• LED Dimmbar
• Modus Schaltbar

VU-Meter (kalibriert, diskret, Schieberegister-Technik)

1. Grundsätzliches zum Aufbau

Dieses VU-Meter Bausatz ist ein kalibriertes Anzeigeinstrument, das speziell für Audio-Anwendungen entwickelt und abgeglichen wurde.

Im Gegensatz zu vielen günstigen VU-Metern aus asiatischer Produktion:

• wird hier nicht einfach eine lineare LED-Kette verwendet
• gibt es keine einfache „Balkenanzeige ohne Bezug“
• und es wird nicht ignoriert, dass Bauteile (Dioden, Widerstände, Vorverstärker) das Messergebnis beeinflussen

Stattdessen wurde dieses VU-Meter messtechnisch abgeglichen, so wie man es von professioneller Audiotechnik kennt.

2. Messprinzip (wichtig für das Verständnis)

Das VU-Meter arbeitet nicht direkt mit dem Audiosignal, sondern mit einer aufbereiteten Hüllkurvenspannung.

Der Signalweg ist:

1. Audio-Signal
2. Vorverstärker (Pegelanpassung VU Meter Treiber „Art. Nr. VU-Driver-BS“ R5 2k7 gegen 10K Tauschen !!)
3. Gleichrichtung über Schottky-Diode (z. B. BAT43)
4. RC-Glied (Zeitkonstante)
5. VU-Meter-Treiber / Mikrocontroller
6. LED-Anzeige über Schieberegister

Gemessen und kalibriert wurde nicht „irgendwo“, sondern direkt am Eingang des VU-Meter-Treiberteils. (VU Meter Treiber „Art. Nr. VU-Driver-BS“)
Genau dort, wo die Anzeige ihre Information erhält.

Das ist entscheidend – denn:

Jede Diode, jeder Widerstand, jeder Kondensator verändert den Pegel.

Viele Billig-VU-Meter berücksichtigen das nicht!

3. Kalibrierung und dB-Skala

Die Anzeige arbeitet mit einer logarithmischen Skala, wie sie für Audio sinnvoll ist.

Fixpunkte der Kalibrierung:

• 0 dB = definierter Bezugspunkt
  (entspricht 0 dBu = 0,775 V RMS, bezogen auf die Messstelle)
• negative dB-Werte (z. B. −11 dB, −9 dB, −6 dB usw.)
  wurden real gemessen und in die Software übernommen
• positive dB-Werte (+1 … +6 dB) besitzen bewusst Headroom, damit die Anzeige nicht „anschlägt“ in Verbindung mit dem VU Meter Treiber „Art. Nr. VU-Driver-BS“ ist es Quasi nicht möglich den Pegel so hoch zu treiben, so das der Atmega kaputt geht. Sofern der Treiber NICHT über +/- 12V betrieben wird!

Die dB-Skala wurde nicht rechnerisch geraten, sondern:

• mit Sinus-Testsignal (1 kHz)
• über einen Frequenzgenerator
• mit Oszilloskop-Messung in dB
• und anschließender Feinabstimmung der Schaltschwellen

4. Warum dieses VU-Meter anders reagiert als viele andere

Viele einfache VU-Meter aus Fernost zeigen:

• zu früh „Vollausschlag“
• eine nahezu lineare LED-Kette
• oder reagieren stark auf Bauteiletoleranzen

Dieses VU-Meter hingegen:

• berücksichtigt den realen Signalweg
• ist auf die verwendete Hardware abgestimmt
• zeigt kleine Pegel sauber und differenziert
• bietet oben bewusst Reserve, statt zu komprimieren

 Das Ergebnis ist eine ehrliche Anzeige, keine Show-Beleuchtung.

5. Wichtiger Hinweis für Anwender

Dieses VU-Meter ist kein normiertes Labor-Messgerät, sondern ein praxisnah kalibriertes Anzeigeinstrument für Audio-Geräte.

Das bedeutet:

• Es zeigt realistische Pegelverhältnisse
• Es eignet sich hervorragend für:
  • Vorverstärker
  • Endstufen
  • Misch- und Studio-Anwendungen

6. Erweiterungen & Varianten

Dieses VU-Meter wurde modular aufgebaut.

7. Hinweis zum optionalen VU-Meter-Treiber

Für optimale Ergebnisse wird empfohlen, den separaten VU-Meter-Treiber zu verwenden, der speziell auf dieses System abgestimmt ist.

Die Kalibrierung dieses VU-Meters erfolgte mit genau diesem Treiber.

Kalibrierung des VU-Meters

Benötigte Voraussetzungen

• Sinusgenerator 1.000 Hz
• Bezugspegel 0 dBu
• Messung erfolgt am Eingang des VU-Meter-Treiberteils
• Audioquelle stabil und unverzerrt

Bezugswerte (wichtig)

• 0 dBu = 0,775 V RMS
• Bei Sinus entspricht das:
  • ≈ 2,19 Vpp (Peak-to-Peak)

0,775 Vrms ODER ca. 2,2 Vpp sind der richtige Abgleichpunkt.

Schritt-für-Schritt-Kalibrierung

1. R11 (10 kΩ Poti) vollständig aufdrehen ( VU Meter Treiber)
   → Maximaler Arbeitsbereich / Grundempfindlichkeit
2. Sinusgenerator auf 1.000 Hz einstellen
3. Eingangspegel auf 0 dBu einstellen
   • 0,775 V RMS
   • alternativ ≈ 2,19 Vpp bei Sinus
4. R1 (10 kΩ Poti) langsam aufdrehen,
   bis die Anzeige des VU-Meters exakt 0 dB erreicht
   (0-dB-Marke der Skala, mittlerer Bezugspunkt)
5. Gegebenenfalls den Pegel minimal nachregeln und kontrollieren,
   bis die Anzeige stabil bei 0 dB steht

Damit ist das VU-Meter korrekt kalibriert.

Einstellung der LED-Helligkeit

• Über Poti R2 (am VU-Meter selbst) kann die Helligkeit der LEDs eingestellt werden
• Diese Einstellung hat keinen Einfluss auf die Kalibrierung
• Die Helligkeit kann individuell an Umgebung und Geschmack angepasst werden

Wichtiger Hinweis

Die Kalibrierung berücksichtigt:

• den Vorverstärker
• die Gleichrichtung (Schottky-Diode)
• die RC-Zeitkonstante
• den VU-Meter-Treiber

LED  1 : -32.0 dB, LED  2 : -30.7 dB, LED  3 : -29.4 dB, LED  4 : -28.2 dB, LED  5 : -26.9 dB, LED  6 : -25.6 dB, LED  7 : -24.3 dB, LED  8 : -23.0 dB, LED  9 : -21.8 dB, LED 10 : -20.5 dB, LED 11 : -19.2 dB, LED 12 : -17.9 dB,     LED 13 : -16.6 dB, LED 14 : -15.4 dB, LED 15 : -14.1 dB, LED 16 : -12.8 dB,      LED 17 : -11 dB , LED 18 :  -9 dB, LED 19 :  -7.5 dB, LED 20 :  -6 dB,        LED 21 :  -5 dB, LED 22 :  -4 dB, LED 23 :  -3 dB, LED 24 :  -2 dB,         LED 25 :  -1 dB, LED 26 :   0.0 dB, LED 27 :  +1 dB, LED 28 :  +2 dB,      LED 29 :  +3 dB, LED 30 :  +4 dB, LED 31 :  +5 dB, LED 32 :  +6 dB

Schaltungsbeschreibung – Digitale Steuerung des VU-Meters

Überblick

Die Anzeige des VU-Meters wird von einem Mikrocontroller gesteuert, der den gemessenen Pegel auswertet und die LEDs über Schieberegister ansteuert.
Dieses Konzept ermöglicht eine große Anzahl von LEDs bei sehr geringem Pin- und Ressourcenbedarf.

1. Rolle des Mikrocontrollers

Der Mikrocontroller übernimmt folgende Aufgaben:

1. Einlesen der Messspannung
   Die vom VU-Meter-Treiber erzeugte Gleichspannung (Hüllkurve) wird über einen Analog-Eingang gemessen.
2. Pegelbewertung
   Der gemessene Wert wird mit einer internen Schwellentabelle verglichen, die einer logarithmischen dB-Skala
3. Erzeugen des LED-Musters
   Abhängig vom Pegel entscheidet der Controller:
   • wie viele LEDs leuchten
   • welche LED die Peak-Position darstellt
4. Ausgabe der LED-Daten an die Schieberegister
5. Helligkeitssteuerung über Pulsweitenmodulation (PWM)

2. Schieberegister – warum sie eingesetzt werden

Zur LED-Ansteuerung werden Schieberegister (z. B. 74AC595) verwendet.

Ein Schieberegister bietet:

• 8 digitale Ausgänge
• benötigt aber nur 3 Steuerleitungen vom Mikrocontroller:
  • Daten (DATA)
  • Takt (CLK)
  • Latch / Übernahme (LATCH)

3. Datenübertragung zu den Schieberegistern

Der Mikrocontroller sendet die LED-Information seriell an die Schieberegister.

Der Ablauf ist immer gleich:

1. Latch auf LOW
   → Ausgänge bleiben unverändert
2. Bitweise Ausgabe der Daten
   • Der Controller legt ein Bit auf die DATA-Leitung
   • mit jedem Taktimpuls (CLK) wird das Bit ins Register geschoben
   • dies geschieht für alle Bits aller Schieberegister
3. Latch auf HIGH
   → alle Schieberegister übernehmen gleichzeitig die neuen Daten
   → LEDs schalten zeitgleich, kein sichtbares Flackern

Dieses Verfahren stellt sicher, dass:

• keine „wandernden LEDs“ sichtbar sind
• alle LEDs sauber synchron geschaltet werden

4. LED-Muster (VU-Balken + Peak)

Intern erzeugt der Mikrocontroller ein LED-Bild (Bitmuster):

• VU-Balken
  Alle LEDs bis zum aktuellen Pegel werden eingeschaltet.
• Peak-Hold-LED ( 1 u. 4 ON DIP Schalter)
  Die höchste erreichte LED wird für eine definierte Zeit gehalten
  und fällt danach langsam zurück.

Dieses LED-Bild wird vor jeder Ausgabe neu berechnet und an die Schieberegister übertragen.

DIP Schalter:

Peak / Hold 1 ON 4 ON

VU Normal 1 u. 4 Off

VU 1 LED 2 ON

VU 1 LED 2 ON / Peak / Hold 1 ON 4 ON

VU 3 LED 3 ON (Ohne Peak Hold)

VU 5 LED 2 u. 3 ON (Ohne Peak Hold)

5. Pulsweitenmodulation (PWM) für die Helligkeit

Die Helligkeit der LEDs wird nicht über Vorwiderstände oder Spannung geregelt,
sondern über Pulsweitenmodulation (PWM).

Funktionsweise der PWM

• Die LED-Ausgänge werden sehr schnell ein- und ausgeschaltet
• Das Verhältnis von EIN-Zeit zu AUS-Zeit bestimmt die Helligkeit
• Je länger die EIN-Zeit → desto heller erscheint die LED

Der Mikrocontroller erzeugt dafür ein hochfrequentes PWM-Signal.

PWM über OE-Pin der Schieberegister

Die PWM wirkt nicht auf einzelne LEDs, sondern auf den OE-Pin (Output Enable) der Schieberegister:

• OE = LOW → Ausgänge aktiv (LEDs an)
• OE = HIGH → Ausgänge deaktiviert (LEDs aus)

Der Controller moduliert diesen OE-Pin per PWM:

• kurze LOW-Zeit → LEDs dunkel
• lange LOW-Zeit → LEDs hell

Vorteile dieses Konzepts:

• alle LEDs gleichmäßig gedimmt
• kein Farb- oder Helligkeitsversatz
• keine Beeinflussung der Messlogik

6. Helligkeitseinstellung per Potentiometer

Ein Potentiometer ist an einen Analogeingang des Mikrocontrollers angeschlossen.

Der Controller:

1. liest die Stellung des Potis ein
2. berechnet daraus den PWM-Tastgrad
3. steuert damit die LED-Helligkeit

Die Helligkeitseinstellung:

• wirkt nur optisch
• hat keinen Einfluss auf Pegelanzeige oder Kalibrierung

7. Zeitverhalten und Aktualisierung

Die Anzeige wird in kurzen Zeitabständen aktualisiert:

• schneller Anstieg bei steigenden Pegeln
• langsamer Abfall für ruhige Anzeige
• Peak-Hold-Zeit softwareseitig definiert

8. Vorteile dieses Steuerkonzepts

Dieses Konzept bietet gegenüber einfachen LED-VU-Metern:

• saubere, flackerfreie Anzeige
• exakte Reproduzierbarkeit
• einfache Anpassung an andere LED-Anzahlen
• geringe Hardware-Komplexität
• klare Trennung zwischen:
  • Messung
  • Anzeige
  • Helligkeit

Kurz gesagt

Der Mikrocontroller:

• misst den Pegel
• entscheidet, welche LEDs leuchten
• überträgt das Muster seriell an Schieberegister
• regelt die Helligkeit per PWM über den OE-Pin

Die Schieberegister sind reine Leistungsausgänge,
die Intelligenz sitzt vollständig im Mikrocontroller.

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