¿Alguna vez quisiste un indicador de nivel tipo "vúmetro" para tu equipo de audio, una batería o una señal cualquiera, pero sin meter un microcontrolador de por medio? El LM3915 hace exactamente eso: toma un voltaje y lo representa con una hilera de 10 LEDs, pero con una particularidad clave que lo separa de su hermano el LM3914. Mientras el LM3914 reparte los LEDs en pasos lineales de voltaje, el LM3915 los reparte en pasos logarítmicos: cada LED que se enciende representa un cambio de 3 dB (decibeles) en la potencia de la señal. Eso lo vuelve ideal para audio y para cualquier magnitud que percibimos de forma logarítmica.
En este tutorial vas a armar el circuito básico del LM3915 sobre una placa, vas a entender cómo decide qué LED prender, y vas a aprender a correr el rango de medición con solo cambiar dos resistencias. Al final te dejo ideas para extenderlo y la lista de componentes que consigues en Chile.
Un dato de contexto: la serie LM391X la creó originalmente National Semiconductor y después pasó a manos de Texas Instruments. Hoy el chip está descontinuado de fábrica, pero hay varios fabricantes haciendo equivalentes funcionales, así que conseguirlo no es problema. Si lo que buscas es un vúmetro de audio "de verdad", calibrado para eso, el integrado correcto es el LM3916; el LM3915 es el primo logarítmico de propósito general.
Cómo decide el LM3915 qué LED encender
La magia está adentro del chip: el LM3915 contiene un divisor de voltaje de diez etapas. A medida que el voltaje de entrada sube, va "alcanzando" cada etapa, y cada etapa alcanzada enciende su LED correspondiente. La gracia es que ese divisor interno está repartido en escala logarítmica, no lineal, de modo que pasar de un LED al siguiente equivale siempre al mismo salto de 3 dB de potencia, sin importar en qué parte de la escala estés.
Dos detalles prácticos que conviene tener claros antes de armar:
- Una sola resistencia controla la corriente de los 10 LEDs. No necesitas una resistencia por LED: el chip regula la corriente internamente y tú la fijas con un valor externo. Eso simplifica mucho el cableado.
- Tiene dos modos de visualización. En modo barra (bar) se encienden todos los LEDs hasta el nivel actual, como un termómetro. En modo punto (dot) se enciende solo el LED del nivel actual. El modo se elige según cómo conectes el pin 9 (MODE), y vas a notar la diferencia apenas hagas la primera prueba.
El circuito básico: medir de 0 a 10V
El ejemplo más simple, tomado de la página dos de la hoja de datos, muestra un voltaje entre 0 y 10V con los 10 LEDs. El esquema conecta la señal a medir al pin 5 (SIG) y la tierra de esa señal al pin 2. La alimentación del chip va entre 12V y 20V. Las dos resistencias del divisor de referencia, R1 y R2, son las que fijan el punto de referencia (VREF) y, junto a R1, la corriente de los LEDs.
En la versión de demostración se armó este mismo circuito sobre una placa perforada (stripboard), con la única diferencia de usar una resistencia de 8.2kΩ en lugar de la del esquema para R2. Como ves en la foto de portada, el armado es muy simple: el integrado, la barra de 10 LEDs a la izquierda, un par de resistencias, el capacitor electrolítico de desacople y los cables de señal. Nada de microcontroladores ni de código.
Para verlo en acción se inyecta una señal de voltaje AC variable, una onda sinusoidal de unos 2 kHz. Al comparar el voltaje de la señal contra los LEDs que se encienden, se aprecia claramente cómo el aumento de voltaje se traduce en avance logarítmico de la barra. En la demo se usó modo barra para la subida de voltaje y modo punto para la bajada. Un detalle curioso: durante la bajada, los LEDs por debajo del nivel máximo quedaban tenues. Eso pasa porque la señal cambiaba muy rápido y el ojo percibe el movimiento del LED como un "barrido" borroso debido a la velocidad del cambio.
Mostrar señales débiles: corre el rango con matemáticas
En la vida real tu señal casi nunca va a entrar cómoda entre 0 y 10V. Por ejemplo, el nivel de línea de un equipo de audio puede variar entre 1 y 3V pico a pico. Si conectas eso directo, solo vas a encender el primer LED y listo: poco útil. La solución es reducir el rango del display, por ejemplo a 0 a 3V DC, exactamente con el mismo método que se usa en el LM3914: matemáticas y resistencias distintas.
Aquí está la captura de una señal de audio real medida en un osciloscopio, tomada de la salida de audífonos de un computador reproduciendo música típica. Aunque es una señal AC, para simplificar el cálculo la tratamos como DC.
Para ajustar el rango usamos estas dos fórmulas de la hoja de datos:
La corriente de los LEDs (ILED) es directa de calcular, pero para conseguir el VREF que necesitas, en este caso 3V, hay que despejar R1 y R2 de la primera fórmula. En el circuito de ejemplo se usó 2.2kΩ para R2, lo que da un valor de 1.8kΩ para R1. Ahora, al meter esos valores en la fórmula de ILED, la corriente de los LEDs queda bastante baja, alrededor de 8.3 mA, así que los LEDs se ven tenues. La moraleja es clara: tómate el tiempo de experimentar con los valores para que el VREF y la ILED te queden donde quieres. No existe una única combinación correcta; es un balance entre el rango que mides y el brillo que obtienes.
Una advertencia importante: esto no es un vúmetro calibrado. De nuevo, por la velocidad de cambio del voltaje vas a ver un barrido borroso entre el nivel máximo de cada instante y 0V. Para un vúmetro de audio bien hecho, el integrado adecuado es el LM3916.
Por qué quedan tenues los LEDs (y cómo evitarlo)
Si armaste el circuito y notas que tu barra se ve apagada, casi siempre es por la corriente de LED demasiado baja, justo como pasó en el ejemplo con esos 8.3 mA. La corriente la fija principalmente R1: bajar R1 sube la ILED y aviva los LEDs, pero también desplaza el VREF, así que cualquier cambio te obliga a recalcular ambas fórmulas en conjunto. Apunta a una ILED en el rango de 10 a 20 mA si quieres LEDs visibles a plena luz de día, siempre cuidando de no pasarte de la corriente máxima que tolera tu barra de LEDs.
Otro punto de revisión: el capacitor electrolítico de desacople en la alimentación no es opcional. Estabiliza la fuente y evita parpadeos espurios cuando varios LEDs cambian de estado al mismo tiempo; si tu barra titila sin razón aparente, revisa que ese capacitor esté bien puesto y con la polaridad correcta.
Variantes y mejoras
Una vez que tengas el circuito básico andando, hay varias formas de llevarlo más lejos:
- Más de 20 LEDs encadenando chips. Puedes encadenar dos LM3915 para conseguir una escala de 20 segmentos y mayor resolución. La hoja de datos explica bien el procedimiento, así que vale la pena leerla antes de cablear el segundo integrado.
- Medidor de potencia de audio de 100W. En la página 26 de la hoja de datos hay un circuito de ejemplo de medidor de potencia de audio de 100W listo para adaptar a tu amplificador.
- Medidor de vibración con piezoeléctrico. En la página 18 de la hoja de datos aparece un medidor de vibración que usa un sensor piezo como entrada. Es un buen punto de partida si quieres detectar golpes o movimiento sin un microcontrolador.
- Léelo con un microcontrolador. Si más adelante quieres registrar o transmitir el nivel, puedes leer el mismo voltaje de entrada con un ADC de un Arduino o un ESP32 en paralelo al LM3915: el chip te da el indicador visual instantáneo y el micro se encarga de guardar o enviar los datos.
Personalización para Chile
En Chile puedes conseguir los componentes pasivos del proyecto en MechatronicStore:
- Resistencias 1/4W variedad de valores (para R1 y R2) desde $100 CLP por unidad. Son las que fijan el VREF y la corriente de los LEDs, así que ten a mano varios valores para experimentar.
- Capacitor condensador electrolítico Varios Valores (el de 2.2uF de desacople) desde $250 CLP por unidad.
El integrado LM3915 y la barra de 10 LEDs no forman parte del catálogo de MechatronicStore por ahora, así que esos dos los consigues con un proveedor de componentes especializados o un equivalente funcional. Si quieres replicar el armado del tutorial sobre placa, también encuentras placas perforadas y protoboard en la tienda para montar el circuito de forma ordenada.
Recursos
- Tutorial original (inglés): LM3915 Logarithmic Dot/Bar Display Driver IC, por John Boxall en tronixstuff.com.
- Documentación técnica: hoja de datos del LM3915 de Texas Instruments (busca "LM3915 datasheet"). Es la referencia obligada para los circuitos de encadenado, el medidor de 100W (página 26) y el medidor de vibración (página 18).
Versión chilena con componentes en stock local en MechatronicStore. Contenido inspirado en el tutorial de John Boxall, reescrito y ampliado por el equipo editorial.
