Компрессор для цму своими руками

Компрессор для цму своими руками

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

сделано в Украине

Компрессор к светодинамической установке

Известно, что работа светодинамической установки (СДУ) становится более эффектной, если диапазон изменения яркости свечения ламп экрана близок к диапазону изменения входного сигнала. Поэтому для согласования динамических диапазонов на входе СДУ приходится включать устройство, «сжимающее» динамический диапазон сигнала. Такое устройство называют компрессором.

Эффекта компрессирования можно добиться и за счет обратной связи с оптическими устройствами или использования ламп, рассчитанных на разные мощности и напряжения, или особой конструкцией экранного устройства. Как правило, эти способы малоэффективны или значительно усложняют конструкцию и настройку СДУ. Применимы они только в конкретных СДУ с определенной схемой и конструкцией.

Применение на входе СДУ компрессоров, построенных по принципу усилителя с глубокой АРУ, когда слабый сигнал усиливается, а сильный ограничивается по амплитуде или изменения его уровня приводятся в соответствие изменению яркости ламп накаливания экранного устройства, предпочтительнее. Схема такого компрессора, испытанного со многими СДУ, приведена на рис. 1.

Коэффициент передачи устройства не зависит от частоты входного сигнала. Форма выходного напряжения в диапазоне частот 30 Гц. 20 кГц синусоидальна. График зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного, подаваемого на конденсатор С1, показан на рис. 2. Выходное напряжение компрессора можно изменять с помощью подстроечного резистора R19. Когда движок резистора находится в верхнем по схеме положении, уровень выходного сигнала составляет 120. 720 мВ при, изменении уровня входного от 30 мВ до 3 В или иначе — изменению уровня входного сигнала в 40 дБ соответствует изменение выходного сигнала около 15 дБ. При изменении входного сигнала от 30 мВ до 10 В (около 50 дБ) уровень выходного сигнала изменяется на 16 дБ. Такое изменение сигнала на входе СДУ вполне соответствует динамическому диапазону яркости ламп накаливания, который не превышает 10. 15 дБ. Для нормальной работы некоторых СДУ, в том числе промышленного набора «Прометей-1», необходим уровень входного сигнала 1. 2 В. При работе с такими СДУ, перемещая движок R19 вниз по схеме, можно увеличить выходное напряжение компрессора до 2. 2,5 В. При этом глубина компрессирования несколько уменьшается (на 5. 6 дБ), но не снижает эффективности компрессора.

К выходу компрессора подключают нагрузку (вход СДУ) сопротивлением не менее 3 кОм. Вход же компрессора подключают как к моно-, так и к стереофоническим источникам музыкальных программ (магнитофон, электропроигрыватель, радиоприемник). Так как входное сопротивление компрессора сравнительно высокое (около 100 кОм), то сигнал можно снимать не только с выходов на акустические системы, но и с линейных выходов этих устройств.

С выхода источника музыкальных программ сигнал поступает на резистивный смеситель R1-R3, суммирующий сигналы левого и правого каналов в стереофоническом режиме. Одновременно смеситель играет роль делителя, позволяющего отфильтровать посторонние шумы и сигналы наводок, например возникающие при работе двигателей ЭПУ, магнитофона или от движения иглы звукоснимателя по пластинке.

Как правило, эти шумы по уровню меньше музыкального сигнала минимальной громкости. Однако без делителя из-за высокой чувствительности компрессора они могут быть усилены им до величины, на которую может реагировать экранное устройство СДУ. Одновременно применение делителя R1-R3 позволило довести чувствительность компрессора до 200 мВ, что соответствует напряжению на линейных выходах звуковоспроизводящих устройств.

С резистора R3 напряжение звуковой частоты поступает через конденсатор С1 на управляемый делитель R4VT1, в котором транзистор используется как управляемый напряжением резистор. Далее сигнал подается на усилитель, выполненный на транзисторах VT3 и VT4. Коэффициент его усиления около 100. С нагрузки усилителя (резистор R13) сигнал подается через конденсатор С10 на СДУ. Одновременно часть усиленного сигнала, снимаемого с движка резистора R19, поступает на каскад с транзистором VT5. С эмиттера этого транзистора сигнал подается на детектор, выполненный на диодах VD1, VD2. Образующееся на конденсаторе С5 постоянное напряжение используется для управления транзистором VT1 (через эмиттерный повторитель на транзисторе VT2).Любое повышение уровня входного сигнала приводит к возрастанию положительного напряжения на конденсаторе С5 и большему открыванию транзисторов VT1 и VT2. Сопротивление участка коллектор — эмиттер транзистора VT1 уменьшается, а значит, уменьшается и уровень сигнала на нем. Если для нормальной работы СДУ уровня выходного сигнала компрессора недостаточно, то для повышения его до 5. 7 В между входом СДУ и выходом компрессора включают дополнительный усилитель, схема которого приведена на рис. 3. Уровень сигнала на входе СДУ можно изменять подбором сопротивления резистора R3 в усилителе и подстроечным резистором R19 компрессора. Усилитель рассчитан на работу с СДУ, имеющей входное сопротивление не менее 1 кОм.

При меньшем входном сопротивлении СДУ, а также в том случае, если на входе СДУ имеется согласующий трансформатор, следует использовать усилитель, схема которого показана на рис. 4. Если для работы СДУ, имеющих входное сопротивление от нескольких сотен Ом до 3 кОм, достаточен сигнал величиной 0,5. 0,6 В, то его можно подавать с эмиттера транзистора VT5 компрессора, исключив при этом резистор R19, соединив базу транзистора VT5 с коллектором транзистора VT4 и перепаяв положительный вывод конденсатора С10 от коллектора транзистора VT4 к эмиттеру VT5.В компрессоре можно применить кроме указанных на схеме транзисторы КТ312А; КТ315В, Г; любые диоды серии Д9, Д10 (VD1, VD2), Д223, Д226, КД103 (VD3). Конденсаторы С3, С10-К53-1, К53-4; С4-КД-1, остальные — К50-6. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125, подстроечный- СПЗ-16. Под эти детали и рассчитана печатная плата (рис. 5) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Конденсатор С4 (он устраняет возбуждение компрессора на высоких частотах) установлен со стороны печатных проводников. Резисторы R1 — R3 припаивают непосредственно к выводам разъема XS2.

Диод VD3 и конденсатор С9 устанавливают в месте расположения элементов основного блока питания СДУ. Если сама СДУ питается постоянным напряжением +24. 30 В, его можно подавать на компрессор, исключив диод VD3 и конденсатор С9.

Налаживание компрессора начинают с проверки отсутствия самовозбуждения на высоких частотах и, если оно есть, увеличивают емкость конденсатора С4. Затем, подав на вход компрессора сигнал звуковой частоты напряжением 1 В, подстроечным резистором R19 устанавливают нужное напряжение (0,7. 2,5 В) на выходе компрессора.

В заключение устанавливают чувствительность устройства. Подключив его к источнику сигнала, подбирают резисторы R1 и R2 такими, чтобы сохранился ранее установленный уровень выходного сигнала при необходимом минимальном уровне сигнала на разъеме XS1.

Смотрите другие статьи раздела Цветомузыкальные установки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Источник

Фильтры для цветомузыки схемы

В этой статье мы поговорим о цветомузыке. Наверное, у каждого начинающего радиолюбителя, да и не только, в своё время возникало желание собрать цветомузыку. Что это такое, думаю, известно всем — говоря проще, это создание визуальных эффектов, изменяющихся в такт музыке.

Та часть цветомузыки, которая излучает свет, может быть выполнена на мощных лампах, например в концертной установке, в случае если цветомузыка нужна для домашних дискотек, её можно сделать на обычных лампах накаливания 220 вольт, а если цветомузыка планируется, например, как моддинг компьютера, для повседневного использования, её можно выполнить на светодиодах.

Светодиодная лента для ЦМУ

В последнее время, с появлением в продаже светодиодных лент, находят все большее применение цветомузыкальные приставки с использованием таких led-лент. В любом случае, для сборки Цвето Музыкальных Установок (ЦМУ сокращенно) требуется источник сигнала, в роли его может выступать микрофон с собранными несколькими каскадами усилителя.

Схема микрофона с усилителем

Также сигнал может браться с линейного выхода устройства, звуковой карты компьютера, с выхода mp3 плейера и т. д., в этом случае также потребуется усилитель, например два каскада на транзисторах, я для этой цели воспользовался транзисторами КТ3102. Схема предусилителя изображена на следующем рисунке:

Далее приведена схема одноканальной цветомузыки с фильтром, работающей совместно с предусилителем (выше). В этой схеме светодиод мигает под басы (низкие частоты). Для согласования уровня сигнала в схеме цветомузыки предусмотрен переменный резистор R6.

Цветомузыка светодиод мигает под басы

Существуют и более простые схемы цветомузыки, которые может собрать любой начинающий, на 1 транзисторе, к тому же не нуждающиеся в предусилителе, одна из таких схем изображена на картинке ниже:

Цветомузыка на транзисторе

Схема распайки выводов штекера Джек 3.5 приведена на следующем рисунке:

Если по каким-то причинам нет возможности собрать предварительный усилитель на транзисторах, можно заменить его трансформатором, включённым как повышающий. Такой трансформатор должен выдавать напряжения на обмотках 220/5 Вольт. Обмотка трансформатора с меньшим количеством витков подключается в источнике звука, например, магнитоле, параллельно динамику, усилитель при этом должен выдавать мощность как минимум 3-5 ватт. Обмотка с большим количеством витков подключается ко входу цветомузыки.

Подключение трансформатора на звук

Разумеется, цветомузыка бывает не только одноканальной, она может быть 3, 5 и более многоканальной, когда каждый светодиод или лампа накаливания мигает при воспроизведении частот своего диапазона. При этом диапазон частот задается путем использования фильтров. В следующей схеме, трехканальной цветомузыки (которую сам недавно собирал) в качестве фильтров стоят конденсаторы:

Если мы захотели использовать в последней схеме не отдельные светодиоды, а светодиодную ленту, то в схеме следует убрать токоограничивающие резисторы R1, R2, R3. Если лента или светодиод используется RGB, то должна быть выполнена с общим анодом. Если планируется подключать светодиодные ленты большой длины, то для управления лентой следует применить мощные транзисторы, установленные на радиаторы.

Транзисторы на радиаторе

Так как светодиодные ленты рассчитаны на питание 12 Вольт, соответственно и питание в схеме нам следует поднять до 12 Вольт, причем питание должно быть стабилизированным.

Тиристоры в цветомузыке

До сих пор в статье рассказывалось только про цветомузыкальные устройства на светодиодах. Если возникнет надобность собрать ЦМУ на лампах накаливания, тогда для управления яркостью ламп нужно будет применить тиристоры. Что такое вообще тиристор? Это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который соответственно имеет Анод, Катод и Управляющий электрод.

На рисунке выше изображен советский тиристор КУ202. Тиристоры, в случае, если планируется использовать с мощной нагрузкой, также необходимо крепить на теплоотвод (радиатор). Как мы видим на рисунке, тиристор имеет резьбу с гайкой и крепится аналогично мощным диодам. Современные импортные просто снабжены фланцем с отверстием.

Схема цветомузыки на тиристорах

Одна из подобных схем на тиристорах приведена выше. Это схема трехканальной цветомузыки с повышающим трансформатором на входе. В случае подбора аналогов тиристоров, следует смотреть на максимальное допустимое напряжение тиристоров, в нашем случае у КУ202Н — это 400 вольт.

Цветомузыка на тиристорах 2

На рисунке приведена подобная схема цветомузыки приведенной выше, главное отличие в нижней схеме — отсутствует диодный мост. Также цветомузыку на светодиодах можно встроить в системный блок. Мной была собрана такая трехканальная цветомузыка с предусилителем в корпусе от сидирома. При этом сигнал брался со звуковой карты компьютера с помощью делителя сигнала, в выходы которого подключались активная акустика и цветомузыка. Предусмотрена регулировка уровня сигнала, как общего, так и отдельно по каналам. Запитывались предусилитель и цветомузыка от разъема Молекс 12 Вольт (желтый и черный провода). Схемы предусилителя и трехканальной цветомузыки по которым собирались приведены выше. Существуют и другие схемы цветомузыки на светодиодах, например эта, также трехканальная:

Цветомузыка на 3 светодиодах — схема

В этой схеме, в отличие от той, что собирал я, используется в канале средних частот индуктивность. Для тех, кто захочет сперва собрать что-нибудь попроще, привожу следующую схему на 2 канала:

Цветомузыка 2 канала LED

Если собирать цветомузыку на лампах, то придется использовать использовать светофильтры, которые могут быть в свою очередь, как самодельными так и покупными. На рисунке ниже изображены светофильтры, которые есть в продаже:

Светофильтры для ЦМУ

Некоторые любители цветомузыкальных эффектов собирают устройства на основе микроконтроллеров. Ниже приведена схема четырехканальной цветомузыки на МК AVR tiny 15:

Цветомузыка на tiny 15

Микроконтроллер Тiny 15 в этой схеме можно заменить на tiny 13V, tiny 25V. И под конец обзора от себя хочу сказать, что цветомузыка на лампах проигрывает по зрелищности цветомузыке на LED, так как лампы более инерционные, чем светодиоды. А для самостоятельного повторения можно рекомендовать вот такую цветомузыкальную приставку.

Фильтры для цветомузыки схемы

ЦМУ с компрессором и полосовым фильтром

Автор: Денис
Опубликовано 10.07.2013
Создано при помощи КотоРед.

Здравствуйте. Я начинающий радиолюбитель. Захотелось собрать что то своими руками, выбор пал на цветомузыку. Микроконтроллеры пока показалось тяжело программировать поэтому остановился на привычном частотном разделении каналов. Первую схему собрал на активных транзисторных фильтрах. Схему цму с этими фильтрами публиковали в журнале радио кажется в 89 — 91 годах. После чего нашел в журнале Радиоконструктор схему цму в которой использовались фильтры из цму о которой я говорил ранее, но с другими детекторами и силовыми ключами. Привлекло меня имено наличие активных фильтров и мощных силовых ключей 12 вольт до 50А на канал! Мне очень не понравилась работа этой цму : каналы сильно накладывались друг на друга, при определенной регулировке мерцали вместо горения, не горели в полный накал. Я сразу понял надо менять фильтра и ставить компрессор. Выбрал компрессор опубликованный в журнале Радио (рис 1). Работой

компрессора остался доволен. Вместо R1 R2 R3 поставил стерео резистор. Все транзисторы BC547C. Компрессор сильно возбуждался поэтому C4 увеличил до 0,15 мкф. Так как запитал компрессор от 24В постоянкм, убрал VD3 и C9. У меня не было блока питания на 24 вольта, был только на 12. Собирать на 24в не хотелось, поэтому собрал умножитель напряжения.

Умножитель простой и хорошо работает. когда на входе 12в на выходе 22,5 вольта. Транзисторы надо установить на радиаторы.

Ну а вот и схема фильтров детекторов и ключей.

Т1 Т2 Т4 Т5 Т7 Т8 — BC547. Т3 Т6 Т9 — FQP 50n06. D1 — D9 1N4148. Отечественный аналог LM324N — К1401УД2. фильтры получились простыми и компактными, четкое разделение по частотам, отсутствие мерцания, лампы горят в полный накал. Одним словом остался очень доволен и теперь наслаждаюсь. Вместо ламп поставил RGB ленту. Надеюсь эта схема понравится коиу нибудь еще.

Схема. Цветомузыка. Приставка.

Автор: Radioelectronika-Ru · Опубликовано 19.04.2017 · Обновлено 16.03.2018

Данная схема цветомузыки представляет собой типичную аналоговую цветомузыкальную приставку, вроде тех что пользовались большой популярностью в 80-90-х годах, и на мой взгляд, незаслуженно забыты сегодня.
Входной сигнал через раздельный трансформатор поступает на восемь активных фильтров, разделяющих сигнал на восемь частотных каналов. Наличие трансформатора обеспечивает гальваническую развязку приставки с работающей с ней аудиоаппаратурой. На выходах фильтров включены выпрямители, вырабатывающие постоянное напряжение, пропорциональное величине сигнала в полосе работы данного фильтра. Это напряжение поступает на затвор тиристора и достигнув необходимой величины открывает его.

Теперь подробнее. Сигнал с выхода УНЧ поступает в схему цветомузыки через разделительный трансформатор Т1. В качестве данного трансформатора используется дроссель на Ш-образном сердечнике с двумя обмотками. Обмотки одинаковые, небольшого сопротивления (по 200-300 витков). Аналогичные дроссели используются во многих источниках питания бытовой теле, видео, аудиотехники, а так же компьютерной. Дроссель готовый, но при необходимости его можно намотать и самому.

Так как обмотки Т1 низкоомные подключать вход СМУ нужно к выходу УМЗЧ, то есть, параллельно или вместо акустической системы, либо к телефонному выходу для подключения наушников (если при этом не происходит автоматического отключения основных акустических систем). Если же необходимо подавать сигнал исключительно с линейного выхода аппаратуры нужно сделать дополнительный УМЗЧ для работы с светомузыкальной приставкой, например, на основе популярной микросхемы К174УН14 или любой другой УМЗЧ.

Без трансформатора подавать сигнал на вход схемы цветмузыки нельзя потому что лампами управляют тиристоры, и вся схема цветомузыки оказывается под потенциалом электросети, что может привести как поражению током через аудиоаппаратуру, так и к повреждению аудиоаппаратуры.
Подстроечный резистор R1 служит для общей регулировки уровня сигнала. Плюс, перед каждым полосовым фильтром есть свой дополнительный регулятор (резисторы R2-R9), регулирующий уровень сигнала в своем частотном канале. С помощью этих резисторов можно корректировать чувствительность каналов в зависимости от желания, практически можно сказать что ими регулируется «цветовой тембр», если можно так выразиться.
Все активные фильтры построены по одинаковым схемам полосовых фильтров. Они выделяют полосы с центральными частотами, подписанными на схеме. Средняя частота полосы каждого фильтра зависит от емкостей двух конденсаторов, которые должны быть одинаковыми. В остальном все номиналы деталей фильтров совпадают.

Фильтры выполнены на операционных усилителях, а они, как известно, требуют двухполярного питания. К сожалению, в выбранной схеме источника питания организовать двухполярное питание хотя и возможно, но все же проблематично. Поэтому решено было питать ОУ от однополярного источника напряжением 12V, а для того чтобы обеспечить их нормальную работу подать на положительный вход половину напряжения питания, полученную с помощью делителя напряжения R40-R41.
Таким образом, в схеме цветомузыки есть восемь операционных усилителей, а именно две микросхемы LM324, содержащих по четыре операционного усилителя.

После ОУ сигналы выделенных полос поступают на диодные детекторы , каждый на двух диодах, включенных по схеме с удвоением напряжения. На выходных конденсаторах (С4, С8, С12, С15, С19, С23, С27, С31) этих детекторов выделяется постоянное напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристоров. Изначально предполагалось параллельно каждому из этих конденсаторов включить по одному резистору сопротивлением 10-50 кОм, но при налаживании выяснилось что при использовании тиристоров MCR106-8 в этом нет никакой необходимости. И резисторы эти были убраны из схемы цветомузыки. Поэтому на схеме нет резисторов с позиционными обозначениями R13, R17, R20, R24, R28, R32, R35 и R39. Если же вы будете использовать другие тиристоры, которые возможно «не захотят» закрываться, эти резисторы придется вернуть на место (одни были подключены параллельно конденсаторам С4, С8, С12, С15, С19, С23, С27, С31), и подобрать экспериментально их сопротивления.

При использовании тиристоров MCR106-8 максимальная мощность нагрузки каждого канала может достигать 900W. При мощности до 200W радиатор не требуется, а при более высокой мощности он нужен, так как тиристоры будут перегреваться.
Выходные каскады можно сделать и по другим схемам, например, на оптосимисторах. В этом случае напряжения с конденсаторов С4, С8, С12, С15, С19, С23, С27, С31 нужно подавать на базы дополнительных транзисторных ключей, в коллекторных цепях которых будут включены светодиоды оптосимисторов (через необходимые токоограничительные резисторы). Кстати, если в этом случае питать «электронику» от источника напряжением 12V, выполненного на трансформаторе, то в этом случае, так же, нет никакой необходимости во входном трансформаторе, а сигнал можно будет подавать с линейного выхода аппаратуры непосредственно на R1.

Источник питания ОУ выполнен по бестрансформаторной схеме на диодах VD17-VD18, конденсаторах С32 и СЗЗ, а так же стабилитроне VD19 (стабилитрон на напряжение 12V и мощность 1W).
Все кроме тиристоров собрано на одной печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. На плате есть одна перемычка.
На основе этой же схемы цветомузыки можно сделать цветомузыкальное устройство, работающее от 12-вольтового источника (например, автомобильной бортовой сети), а экран сделать из разноцветных сверхярких светодиодов. На следующем рисунке приводится четырехканальный вариант схемы цветомузыки. Конечно можно сделать и восемь каналов, но по цвету в свободной продаже есть только четыре типа светодиодов, – красные, желтые, зеленые и синие, так что имеет смысл ограничиться четырьмя каналами. Так как каналов меньше, соответственно изменены частоты и широты полос.

Входной сигнал подается без разделительного трансформатора, так как схема цветомузыки низковольтная и может питаться от того источника, что и источник сигнала. Выходные каскады выполнены по схеме усиленных транзисторных ключей. В каждом канале работает по девять сверхярких светодиодов.
В схеме цветомузыки можно использовать сверхяркие светодиоды любые, но на прямое напряжение не более 3,5V, при большем номинальном напряжении падения они могут не гореть при питании от источника 12V.
Для каждого канала – отдельный цвет светодиодов.
Если окажется что яркость свечения светодиодов разных цветов сильно различается, это можно компенсировать подбором сопротивлений резисторов R29-R40.

Простые схемы цветомузыки на светодиодах и светодиодных лентах для сборки своими руками

Неисчерпаемый потенциал светодиодов в очередной раз раскрылся в конструировании новых и модернизации уже имеющихся цветомузыкальных приставок. 30 лет назад пиком моды считалась цветомузыка, собранная из разноцветных лампочек на 220 вольт, подключенных к кассетному магнитофону. Сейчас ситуация изменилась и функцию магнитофона теперь выполняет любое мультимедийное устройство, а вместо ламп накаливания устанавливают сверхъяркие светодиоды или светодиодные ленты.

Преимущества светодиодов перед лампочками в цветомузыкальных приставках неоспоримы:

• широкая цветовая гамма и более насыщенный свет;
• различные варианты исполнения (дискретные элементы, модули, RGB-ленты, линейки);
• высокая скорость срабатывания;
• низкое энергопотребление.

Как сделать цветомузыку с помощью простой электронной схемы и заставить светодиоды мигать от источника звуковой частоты? Какие варианты преобразования звукового сигнала существуют? Эти и другие вопросы рассмотрим на конкретных примерах.

Простейшая схема с одним светодиодом

Для начала следует разобраться с простой схемой цветомузыки, собранной на одном биполярном транзисторе, резисторе и светодиоде. Питание на неё можно подавать от источника постоянного тока напряжением от 6 до 12 вольт. Работает данная цветомузыка на одном транзисторе по принципу усилительного каскада с общим эмиттером. Возмущающее воздействие в виде сигнала с изменяющейся частотой и амплитудой поступает на базу VT1. Как только амплитуда колебаний превышает некоторое пороговое значение, транзистор открывается и светодиод вспыхивает.

Недостаток данной простейшей схемы состоит в том, что темп мигания светодиода полностью зависит от уровня звукового сигнала. Другими словами, полноценный цветомузыкальный эффект будет наблюдаться только на одном уровне громкости. Снижение громкости приведёт к редкому подмигиванию, а увеличение – к почти постоянному свечению.

Схема с одноцветной светодиодной лентой

Простейшая вышеприведенная цветомузыка на транзисторе может быть собрана с использованием светодиодной ленты в нагрузке. Для этого нужно увеличить напряжение питания до 12В, подобрать транзистор с наибольшим током коллектора превышающим ток нагрузки и пересчитать номинал резистора. Такая простейшая цветомузыка из светодиодной ленты прекрасно подойдёт начинающим радиолюбителям для сборки своими руками даже дома.

Простая трёхканальная схема

Избавиться от недостатков предыдущей схемы позволяет трёхканальный преобразователь звука. Самая простая схема цветомузыки с разделением звукового диапазона на три части показана на рисунке. Питается она постоянным напряжением 9В и может засветить один или два светодиода в каждом канале. Состоит схема из трёх независимых усилительных каскадов, собранных на транзисторах КТ315 (КТ3102), в нагрузку которых включены светодиоды разного цвета. В качестве элемента для предварительного усиления можно использовать небольшой сетевой трансформатор понижающего типа.

Входной сигнал подаётся на вторичную обмотку трансформатора, который выполняет две функции: гальванически развязывает два устройства и усиливает звук с линейного выхода. Далее сигнал поступает на три параллельно включенных фильтра, собранных на базе RC-цепей. Каждый из них работает в определённой полосе частот, которая зависит от номиналов резисторов и конденсаторов. Низкочастотный фильтр пропускает звуковые колебания частотой до 300 Гц, о чем свидетельствует мигание красного светодиода. Через фильтр средних частот проходит звук в диапазоне 300-6000 Гц, что проявляется в мерцании синего светодиода. Высокочастотный фильтр пропускает сигнал, частота которого больше 6000 Гц, что соответствует зелёному светодиоду. Каждый фильтр оснащен подстроечным резистором. С их помощью можно задать равномерное свечение всех светодиодов, независимо от музыкального жанра. На выходе схемы все три отфильтрованных сигнала усиливаются транзисторами.

Если питание схемы осуществляется от низковольтного источника постоянного тока, то трансформатор можно смело заменить однокаскадным транзисторным усилителем. Во-первых, гальваническая развязка теряет практический смысл. Во-вторых, трансформатор в несколько раз проигрывает схеме, показанной на рисунке, по массе, размерам и себестоимости. Схема простого усилителя звуковой частоты состоит из транзистора КТ3102, двух конденсаторов, отсекающих постоянную составляющую, и резисторов, обеспечивающих транзистору режим с общим эмиттером. С помощью подстроечного резистора можно добиться общего усиления слабого входного сигнала.

В случае когда необходимо усилить сигнал с микрофона, ко входу предыдущей схемы подключают электретный микрофон, подавая на него потенциал от источника питания. Схема двухкаскадного предварительного усилителя показана на рисунке. В данном случае подстроечный резистор стоит на выходе первого усилительного каскада, что даёт больше возможностей для регулировки чувствительности. Конденсаторы С1-С3 пропускают полезную составляющую и отсекают постоянный ток. Для реализации подойдёт любой электретный микрофон, для нормальной работы которого достаточно смещения 1,5В.

Цветомузыка с RGB светодиодной лентой

Следующая схема цветомузыкальной приставки работает от 12 вольт и может устанавливаться в автомобиле. Она совместила в себе основные функции ранее рассмотренных схемотехнических решений и способна работать в режиме цветомузыки и светильника.

Первый режим достигается за счёт бесконтактного управления RGB-лентой при помощи микрофона, а второй – за счёт одновременного свечения красного, зелёного и синего светодиодов на полную мощность. Выбор режима осуществляется при помощи переключателя, размещенного на плате. Теперь остановимся подробно на том, как сделать цветомузыку, которая отлично подойдет даже для установки в авто, и какие детали для этого потребуются.

Структурная схема

Чтобы понять, как работает данная цветомузыкальная приставка, сначала рассмотрим её структурную схему. Она поможет проследить полный путь прохождения сигнала. Источником электрического сигнала является микрофон, который преобразует звуковые колебания от фонограммы. Т.к. этот сигнал чрезмерно мал, его необходимо усилить при помощи транзистора или операционного усилителя. Далее следует автоматический регулятор уровня (АРУ), который удерживает колебания звука в разумных пределах и подготавливает его к дальнейшей обработке. Фильтры разделяют сигнал на три составляющие, каждая из которых работает только в одном частотном диапазоне. В конце остаётся только усилить подготовленный токовый сигнал, для чего используют транзисторы, работающие в ключевом режиме.

Принципиальная схема

На основании структурных блоков, можно перейти к рассмотрению принципиальной схемы. Её общий вид представлен на рисунке. Для ограничения тока потребления и стабилизации питающего напряжения установлен резистор R12 и конденсатор С9. Для задания напряжения смещения микрофона установлены R1, R2, C1. Конденсатор C_fc подбирается индивидуально к конкретной модели микрофона в процессе наладки. Он нужен для того, чтобы немного приглушить сигнал той частоты, которая превалирует в работе микрофона. Обычно снижают влияние высокочастотной составляющей.

Нестабильное напряжение автомобильной сети может оказывать влияние на работу цветомузыки. Поэтому наиболее правильно подключать самодельные электронные устройства через стабилизатор на 12В.

Звуковые колебания в микрофоне преобразуются в электрический сигнал и через С2 поступают на прямой вход операционного усилителя DA1.1. с его выхода сигнал следует на вход операционного усилителя DA1.2, снабженного цепью обратной связи. Сопротивления резисторов R5, R6 и R10, R11 задают коэффициент усиления DA1.1, DA1.2 равный 11. Элементы цепи ОС: VD1, VD2, C4, C5, R8, R9 и VT1 вместе с DA1.2 входят в состав АРУ. В момент возникновения на выходе DA1.2 сигнала слишком большой амплитуды транзистор VT1 открывается и через С4 замыкает входной сигнал на общий провод. Это приводит к мгновенному снижению напряжения на выходе.

Затем стабилизированный переменный ток звуковой частоты проходит через отсекающий конденсатор С8, после чего разделяется на три RC-фильтра: R13, C10 (НЧ), R14, C11, C12 (СЧ), R15, C13 (ВЧ). Чтобы цветомузыка на светодиодах светила достаточно ярко, нужно усилить выходной ток до соответствующего значения. Для ленты с потреблением до 0,5А на каждый канал подойдут транзисторы средней мощности типа КТ817 или импортный BD139 без монтажа на радиатор. Если собираемая светомузыка своими руками предполагает нагрузку около 1А, то транзисторам потребуется принудительное охлаждение.

В коллекторах каждого выходного транзистора (параллельно выходу) стоят диоды D6-D8, катоды которых объединены между собой и выведены на переключатель SA1 (White light). Второй контакт переключателя соединён с общим проводом (GND). Пока SA1 разомкнут, схема работает в режиме цветомузыки. При замыкании контактов переключателя все светодиоды в ленте зажигаются на полную яркость, образуя в сумме белый поток света.

Печатная плата и детали сборки

Для изготовления печатной платы понадобится односторонний текстолит размером 50 на 90 мм и готовый файл .lay, который можно скачать здесь. Для наглядности плата показана со стороны радиоэлементов. Перед выводом на печать необходимо задать её зеркальное отображение. В слое М1 показаны 3 перемычки, размещаемые на стороне деталей. Для сборки цветомузыки из светодиодной ленты своими руками понадобятся доступные и недорогие компоненты. Микрофон электретного типа, подойдет в защитном корпусе со старой аудио аппаратуры. Светомузыка собрана на микросхеме TL072 в DIP8 корпусе. Конденсаторы, независимо от типа, должны иметь запас по напряжению и быть рассчитаны на 16В или 25В. При необходимости конструкция платы позволяет установить выходные транзисторы на небольшие радиаторы. С краю запаивают клеммную колодку на 6 позиций для подачи питания, подключения RGB светодиодной ленты и переключателя. Полный перечень элементов приведен в таблице. В заключение хочется отметить, что количество выходных каналов в самодельной цветомузыкальной приставке можно увеличивать сколь угодно раз. Для этого нужно разбить весь частотный диапазон на большее количество секторов и пересчитать полосу пропускания каждого RC-фильтра. К выходам дополнительных усилителей подключить светодиоды промежуточных цветов: фиолетового, бирюзового, оранжевого. От такого усовершенствования цветомузыка своими руками станет только краше.

Это последняя часть работы, в которой рассматривается применение специализированной микросхемы — тонального декодера. Сейчас рассмотрим ещё одно применение микросхем LMC567 — в фильтрах цветомузыкальной установки. Фильтры построены на тональных декодерах LMC567CN, поэтому частотные каналы имеют узкую полосу пропускания. Фоновый режим реализован на контроллере от китайской новогодней гирлянды. Элементы схемы размещены в корпусе от абонентского громкоговорителя «Россия», а в роли светового излучателя — миниатюрная декоративная люстра. Внешний вид устройства показан на фото:

Связь с источником звука – акустическая посредством микрофона. На корпусе установлены регуляторы для оптимизации работы фильтров, кнопочные выключатели для изменения режимов работы и светодиодные индикаторы наличия управляющих сигналов. Принципиальная схема показана на рисунке:

Источник питания. Выполнен на трансформаторе Т1, диодном мостике VD6 и стабилизаторе напряжения DA6. Конденсаторы С27 и С29 сглаживают пульсации. Для включения ЦМУ используют выключатель SA4, при этом напряжение

220V поступает на симисторные усилители мощности, а напряжение питания +5V от стабилизатора на все узлы схемы. Предохранитель FU1 защищает схему от случайного замыкания в цепи ламп или трансформатора.

Микрофонный усилитель с глубокой АРУ. Выполнен на микромощном операционном усилителе DA1, ток потребления которого задаётся резистором R7. Делитель R3, R4 устанавливает половину напряжения на неинвертирующем входе IN1 (выв.3), а конденсатор С3 дополнительно устраняет пульсации или помехи. Резистор R6, включенный между выходом OUT (выв.6) и инвертирующим входом IN2 (выв.2) задаёт необходимый коэффициент усиления. Электретный микрофон BM1 получает питание через фильтр R1, С1. С выхода OUT DA1 усиленный сигнал через R8 и С5 поступает на активный детектор VT2, R9, С6, который управляет делителем R2, VT1. Конденсатор С6 периодически подзаряжается, увеличивая напряжение на затворе VT1. Это приводит к уменьшению сопротивления перехода сток-исток транзистора, а значит и выходного напряжения усилителя DA1. Инерционность системы АРУ определяется номиналами С6 и R9, а выходное напряжение усилителя регулировкой подстроечного резистора R10.

Частотные фильтры. С выхода OUT DA1 усиленный и ограниченный на уровне

300…400mV звуковой сигнал через разделительные конденсаторы С7, С9, С17 и С19 поступает на частотные фильтры, выполненные на микросхемах DA2 – DA5.

Пример: рассчитаем центральную частоту ГУН для фильтра в канале низкой частоты (DA2, см. принципиальную схему) при максимальном и минимальном сопротивлении переменного резистора R12. В формулу (1) значение номинала Rt будем подставлять в килоомах, а Ct – в микрофарадах, поэтому результат получим в килогерцах. Для R12 = 150К (движок R12 в нижнем по схеме положении):

Fosc =1 / 1,4 * (R14 + R12) * С8 = 1/1,4*(68К +150К)*0,033мкФ=1/10,0716=0,0993 кГц,

Результат после округления: Fosc = 100 Гц.

Для R12 = 0 (движок R12 в верхнем по схеме положении):

Fosc = 1 / 1,4 * R14 * С8 = 1 / 1,4 * 68К * 0,033мкФ = 1 / 3,1416 = 0,318 кГц,

Результат после округления: Fosc = 320 Гц.

Следовательно, частота декодируемого сигнала (Finput = Fosc/2) для фильтра НЧ регулируется в полосе 50 Гц – 160 Гц. Расчетный результат – это идеальный случай, фактически на результат влияют разбросы параметров устанавливаемых элементов или внешние факторы. В таблице показаны расчётные и измеренные результаты полученных частот Fosc для всех фильтров с номиналами элементов Rt и Ct, указанных на принципиальной схеме светомузыки:

Конденсаторы, подключенные к выводу 1 (OF): при большой ёмкости этих конденсаторов лампа в канале будет загораться «редко», то есть в случае, когда частота входного сигнала будет соответствовать выражению «Finput=Fosc/2». Лампа в канале будет загораться «часто», если эти конденсаторы имеют малую ёмкость, т.е. полоса пропускания будет широкой, и декодироваться будут также сигналы с близкими к «Fosc/2» частотами. Если конденсатор не устанавливать, то лампа в канале останется постоянно включенной. В схеме ЦМУ ёмкости конденсаторов С11, С14, С21 и С24 подобраны исходя из компромисса между динамичностью работы и разделением каналов.

Оптимизация работы фильтров (и, следовательно, ламп в каналах) осуществляется переменными резисторами R12, R13, R18 и R19. Если движок этих резисторов перемещать вверх (по схеме), то центральная частота ГУН будет увеличиваться. Так как ёмкости конденсаторов С11, С14, С21 и С24 не изменяются, то одновременно будут сужаться полосы пропускания фильтров, т.е. регулировкой добиваются более чёткого разделения каналов. Резисторами R14, R15, R20 и R21 задано оптимальное разделение при среднем положении движков переменных резисторов.

Конденсаторы, подключенные к выводу 2 (LF): декодеры в фильтрах цветомузыки работают в музыкальном (или речевом) диапазоне, напряжение которого имеет непредсказуемые частотные характеристики, поэтому конденсаторы С12, С15, С22 и С25 установлены одинаковой емкости — только для улучшения помехоустойчивости.

К выходам декодеров OUT (выв.8) подключены нагрузочные резисторы R16, R17, R22 и R23, которые вместе с конденсаторами, соответственно, С13, С16, С23 и С26 образуют интегрирующие цепочки. Их назначение – из импульсного напряжения сформировать сигналы с низким логическим уровнем. Когда выходы декодеров активированы, внутренние N-канальные полевые транзисторы периодически разряжают конденсаторы, поэтому, пока на входах декодеров присутствуют сигналы, лежащие в их полосе захвата, на выходах будут сигналы с низким логическим уровнем. Эти сигналы поступают на четыре элемента «НЕ» DD1.1 – DD1.4, с выходов которых через резисторы R27 – R30 проинвертированные сигналы поступают на токовые ключи VT4 – VT7. В стоковую цепь транзисторов через токоограничивающие резисторы R38 – R41 включены светодиоды симисторных оптронов VQ1 – VQ4. Оптроны, в свою очередь, управляют мощными симисторами VS1 – VS4 и обеспечивают гальваническую развязку от сети

220V. Симисторы управляют включением ламп накаливания EL1 – EL4. Светодиоды HL1 – HL4 отображают наличие управляющего сигнала в каналах и имеют декоративное назначение.

Фоновый режим. В этот режим ЦМУ переключается автоматически при очень тихом звуке или его отсутствии. Режим представляет собой восемь световых эффектов, формируемых микросхемой DD2 «FLASHER CONTROL», размещённой на платке из текстолита и залитой компаундом. Внешний вид DD2 показан на фото:

Выходы инверторов DD1.1 – DD1.4 объединены через диоды VD2 – VD5 по схеме «ИЛИ». Сигналы складываются на резисторе R26, который устанавливает низкий уровень напряжения на входе элемента DD1.6 при закрытых диодах. При отсутствии звукового сигнала конденсаторы, подключенные к выводам 8 декодеров, заряжаются до напряжения питания. Когда напряжение достигнет порога переключения элементов DD1.1 – DD1.4, на их выходах установится напряжение лог.0. Диоды VD2 – VD5 закроются. Низкий уровень с резистора R26 переключает элемент DD1.6 и на его выходе устанавливается напряжение лог.1. Это напряжение через резистор R24 заряжает конденсатор С28 до порога переключения элемента DD1.5. Постоянная времени при указанных на схеме номиналах R24, C28 составляет Т = 0.8…1,2 сек. и предназначена для задержки включения фонового режима при кратковременных перерывах между звуковыми фрагментами. После переключения элемента DD1.5 на его выходе появляется лог.0, который закрывает транзистор VT3. С катода VD7 полуволны выпрямленного напряжения с периодом следования Т=0,02сек. через резистор R33 поступают на вход SYNC (выв.10) контроллера DD2. Резистор R25 обеспечивает низкий уровень напряжения в моменты перехода сетевого напряжения через ноль, т.е. когда диод VD7 закрыт. На выходах OUT1 – OUT4 (выв.8–выв.5) формируются импульсные последовательности с изменяемой скважностью согласно текущей программе световых эффектов. Через развязывающие диоды VD9 – VD12 эти импульсы поступают на транзисторы VT4 – VT7. На выходах DD1.1 – DD1.4, как отмечалось выше, уровни лог.0, поэтому резисторы R27 – R30 теперь формируют низкий уровень напряжения на затворах транзисторов в моменты отсутствия сигналов на выходах DD2, т.е. при закрытых диодах VD9 – VD12.. Резистор R32 определяет ток напряжения питания DD2: Iраб = Uпит/R37 = 5V/6800 Ом = 0,74mA.

При появлении в помещении звука достаточной громкости на резисторе R26 сформируется напряжение с высоким логическим уровнем и элемент DD1.6 переключится — на его выходе появится лог.0, который через прямосмещённый диод VD1 быстро разрядит конденсатор С28. На выходе DD1.5 появится лог.1 и транзистор VT3 откроется. Своим переходом сток-исток он зашунтирует вход синхронизации. Работа DD2 заблокируется и на выходах OUT1 – OUT4 установится низкий уровень напряжения. Диоды VD9 – VD12 закроются, и схема световых эффектов не будет влиять на работу ЦМУ.

Назначение выключателей SA1, SA2, SA3 и кнопки SB1. Если замкнуть выключатель SA1, то конденсатор С6 быстро зарядится до напряжения питания, которое поступит на затвор транзистора VT1 и полностью откроет его. Сигнал с микрофона BM1 окажется зашунтированным, поэтому фоновый режим выключаться не будет. Таки образом, выключатель SA1 предназначен для включения световых эффектов на постоянное время работы.

Если замкнуть выключатель SA2, то на затвор транзистора VT3 перестанет поступать напряжение с выхода элемента DD1.5 и работа контроллера DD2 блокироваться не будет. В этом случае на затворы транзисторов VT4 – VT7 управляющие сигналы поступают как от декодеров, так и от контроллера. Таким образом, выключатель SA2 предназначен для микширования работы ЦМУ и световых эффектов.

Если замкнуть выключатель SA3, то диоды VD7 и VD8 вместе с диодами отрицательного плеча мостика VD6 образуют двухполупериодный выпрямитель. На вход синхронизации SYNC контроллера DD2 с катодов диодов VD7, VD8 поступят полуволны выпрямленного напряжения с периодом следования Т = 0,01 сек. Это удвоит частоту работы контроллера DD2. Таким образом, выключатель SA3 увеличивает в два раза частоту переключения ламп и скорость смены световых эффектов. Кнопка SB1, подключенная к входу SEL (выв.2) контроллера предназначена для выбора желаемого светового эффекта.

Детали и конструкция ЦМУ. Микрофон BM1 типа МКЭ-3 устанавливался в отечественных кассетных магнитофонах и обладает довольно широким частотным диапазоном F = 50…15000 Гц. Допускается установка двухвыводных электретных микрофонов, при этом последовательно с плюсовым выводом необходимо установить дополнительный резистор, задающий рабочий ток и исключающий влияние конденсатора С1 на выходной сигнал. Операционный усилитель КР140УД1208 можно заменить на ОУ типа КР140УД1408, но он не имеет вывода регулировки тока потребления. Уровень выходного напряжения микрофонного усилителя

U = 300…400mV (от пика до пика) устанавливают подстройкой резистора R10. Транзисторы КП501А меняются на КП504А, КП505А или токовые ключи КР1014КТ1А(В), транзистор КТ3107А на КТ361Б. Диоды КД102 можно применить с любой буквой или заменить кремниевыми маломощными, например, типа КД103, КД521 или КД522. Выпрямительный мостик КЦ407А можно заменить любым с минимальным прямым током через диоды I=100mA или диодами в мостовом включении. Вместо микросхемы К561ЛН2 можно использовать любые микросхемы КМОП-структуры с функциями «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ» с учётом числа логических элементов в одном корпусе. Оптроны АОУ163А и симисторы BT137-600 меняются на соответствующие импортные или отечественные аналоги. Вообще, выходные каскады управления лампами могут быть реализованы по любой известной схеме. Цоколёвка используемых элементов приведена на рисунке:

Лампы EL1 – EL4 производства PHILIPS с цоколем Е14 и мощностью 40 Вт. Лампы имеют цветную колбу, которая внутри с тыльной стороны покрыта зеркальным напылением. В качестве светоизлучателя приспособлена китайская декоративная потолочная люстра. На корпус (абонентский громкоговоритель «Россия») она крепится в перевёрнутом виде. Предварительно на корпусе устанавливается крепёжное соединение:

Далее устанавливается сама люстра и фиксируется гайками-колпачками:

На задней и боковой стенках корпуса расположены соответственно выключатель (кнопка с фиксацией) SA3, предохранитель FU1 и микрофон BM1:

Провода от ламп, проходят через отверстия в текстолите, закрывающего отверстие для динамика и выполняющего роль крепёжной пластины. Переменные резисторы размещены на верхней половинке корпуса и соединяются с платой многожильным шлейфом:

Здесь показан общий вид на элементы, расположенные на плате:

Фрагмент, показывающий установку микрофона BM1, выключателя SA3 и контроллера DD2:

Вид на трансформатор Т1 и на плату с симисторами VS1 – VS4:

Сборка ЦМУ закончена и устройство готово к работе:

В заключение темы предлагается посмотреть два ролика, демонстрирующие работу ЦМУ. Первый – медленная музыка (флейта) из к/ф «Конан Варвар», второй – песня в исполнении Евы Польны «Шатен»:

Источник