Каталог радиолюбительских схем

Автоматическое цветомузыкальное устройство.

Да-да, именно цветомузыкальное, а не светомузыкальное, как оказалось в конце разработки. Принцип работы устройства основан на учете изменения частот в наиболее интенсивном спектре звучания, а не на частотной выборке из общей гаммы звука. Да, наворочено, аж 20 ИМС (но оно того стоит) и всего 1 транзистор (хе-хе).

Управление данным устройством заключается в нажатии кнопки “Вкл.”. Все остальное оно делает само по себе.

И уж простите мне скудное описание работы схемы, но понять меня тоже можно - было это где-то году в 1994, всего ведь не упомнишь. Собственно, глядя на схему, и так все понятно. Единственное, что может вызывать вопросы - это номиналы резисторов в некоторых каскадах. Да просто нет объяснения - подобрано экспериментально по тому, как лучше выглядит цветовая картина. В качестве исполнительного устройства на период испытаний, использовались клубные 4-цветные софиты, с излучением на потолок. Даже в этом виде наблюдались такие цветосочетания, которых на обычных мигалках никогда не достигнуть. А если применить более-менее приличный экран? Кроме того, при относительно постоянном уровне освещенности глаза практически не устают. При отсутствии музыкального сигнала, в качестве фона, горят все 4 лампы.

Следует отметить, что схема и описание работы выполнено по принципу “As is…”. И рассматривать эту конструкцию следует как шаг для дальнейшей разработки. Можно применить оптосимисторы, в конце концов применить микроконтроллеры, но это уже Вам виднее. Итак:

Основная часть схемы представлена на рис. 1.

Рис. 1.

Входной сигнал поступает на ограничитель уровня VD1-VD2. Это сделано для исключения перегрузки входного компаратора DA1. Опорное напряжение для него формируется цепочкой делителя напряжения R1,R2. Емкости С1 и С2 предназначены для увеличения помехоустойчивости устройства. Для доработки устройства в целом, можно сказать, что на входе лучше установить еще и микрофонный усилитель - с проводами возни меньше.

Прямоугольные импульсы с выхода компаратора поступают на делитель f/10, выполненный на D1. Кроме того с выхода компаратора цепочкой C3R6 формируется сигнал сброса (можно сказать и остановки) для схемы в целом при отсутствии сигнала на входе.

Далее, деленный сигнал, через D4A и D4B с учетом сигнала остановки поступает на счетчик D6, который своими выходами благодаря матрице R2R на резисторах R29-R48 формирует пилообразный сигнал, который для дальнейшей схемы является сигналом для сравнения со средней частотой, который вырабатывает каскад на D2, D5.

Кроме того деленный D1 сигнал поступает на вход счетчика D2, который обеспечивает деление входного сигнала на 3. Сигнал с выхода 0 заполняется частотой 32768 Гц с генератора на D3B,D3C и поступает на вход D5, работающий аналогично каскаду на D6. Появление на выходе 3 уровня лог. 1 приводит к сбросу через D3D,D4D счетчика D5. Кроме того сброс при окончании сигнала производится через D4D. В целом пилообразная последовательность на выходе матрицы R2R является усредненным сигналом с счетчика D1. Задержка составляет 3 цикла счетчика D1. Этот сигнал и является как бы средней частотой звукового сигнала (относительно, конечно, так как звука там естессно нету) для сравнения с сигналом с матрицы счетчика D6.

Далее сигналы с матриц счетчиков подаются на схему сравнения, выполненную на компараторах DA2 типа К1401СА2 ( компараторы с однополярным питанием). Причем сигнал с матрицы счетчика D5 подается в середину резистивного делителя R49-R53 (формирователей опорных напряжений) для того чтобы засечь изменение звукового сигнала как в положительную, так и в отрицательную сторону. Сигнал с выхода матрицы R2R счетчика D6 подается непосредственно на вторые входа компараторов. Поскольку К1401СА2 компараторы с “открытым коллектором”, то необходимы нагрузочные резисторы R54-R57.

Далее сигналы с выходов компараторов поступают на схему взаимоисключения выполненную на элементах D7. По выходам элементов D7 установлены RC-фильтры для исключения пиковых сигналов (“тычков”) при переходе из состояния 1 в 0 одного компаратора, и соответственно наоборот его ближайшего соседа.

Следует отметить, что измерение изменения частоты производится в небольших пределах (порядка десятков - единиц сотен герц). Изменение этих пределов осуществляется изменением номиналов R49-R53. Но на мой взгляд, существующие в схеме номиналы - оптимальны. Голос певца или какого-либо инструмента не может резко измениться на килогерцы в единицу времени. Сигналы с выходов фильтров схемы исключения подаются на накопительные счетчики второй части схемы, которая представлена на рис. 2.

Рис. 2.

Как видно из схемы, она состоит из 4 аналогичных частей. Предназначение данной части схемы в том что бы формировать симметричный пилообразный сигнал подаваемого на вход широтно-импульсного модулятора. Это сделано для того, что бы нарастание и угасание ламп накаливания происходило как можно плавней. Хотя не стоит думать, что это схема для оформления симфоний. Для “тяжёлого” она еще как подходит. И не “краснотой долбит” как в мигалках, а всеми цветами сразу.

Рассмотрим работу одной ячейки.

Счетные импульсы поступают на вход СК D8. При отсутствии сигнала Reset на выходах реверсивного D8 начинают появляться импульсы последовательности, которые формируют на все той же пресловутой матрице R2R на R62-R69 нарастание пилы. Далее по достижении значения 16, на выходе СО (переполнение) появляется импульс, опрокидывающий делитель f/2 D10A в состояние 1, который дает команду на обратный счет для D8. Происходит плавное падение “пилы” на выходе матрицы. Конечно, насколько будет плавным нарастание и падение “пилы” полностью зависит от музыкального сигнала.

Резистор R70 предназначен для создания смещения относительно + питания, для более четкого срабатывания схемы ШИМ.

Широтно-импульсные модуляторы описаны в огромном количестве литературы, поэтому описывать как работают компараторы DA3 не буду. Резисторы R98-R101 нагрузки для открытых коллекторов DA3. Сигналы с них подаются на входы включенных параллельно элементов D15 и D16. Они являются инверторами и усилителями тока для светодиодов оптронов. Силовая часть схемы представлена на рис. 3.

Рис. 3.

Эта часть схемы и может вызвать наибольшее количество споров. Выполнена она из расчета, что в случае чего, тиристор поменять куда как проще по деньгам, чем скажем оптосимистор. Хотя с другой стороны, этого “в случае чего” в течении нескольких лет, как-то не наблюдалось. И все равно, “в нашей местности” данное решение дешевле, чем искать другие опто-каскады. Каскад на D17 вкупе с VT1 (пресловутым и единственным) формирует “пилу” с частотой сетевого напряжения. Хотя впрочем если еще немного подумать, то и от транзистора так же можно избавиться.

Стабилизатор на 142ЕН8Е (В) если и требует радиатора, то минимального, так как основное токопотребление устраивают только светодиоды оптронов. Соответственно и трансформатор может быть минимальной габаритной емкости, 25 Вт вполне достаточно.

R134 - выполняет роль впаянного предохранителя для логической части схемы. Он куда как более быстродействующий чем обычные проволочные, хотя можно и не ставить вовсе. Величина FU1 - на Ваше усмотрение, только нужно определиться с суммарной мощностью ламп.

Если применять более мощные лампы, то мосты КЦ405А лучше заменить на что-либо более мощное, или на самом деле применить оптосимисторы.

Успехов!