Светодинамическая установка своими руками
Обновлено: 06.07.2024
Начнем обзор, с конструкции лазерного СДУ. Проецируя на стену или потолок луч лазерного диода, можно получить различные световые эффекты. Действительно, световой луч диода может описывать самые замысловатые фигуры, взаимодействуя с подвижными зеркалами. Модуляция луча получается в результате изменения скорости вращения двух электродвигателей, на оси которых установлены зеркала. Изменение скорости моторов может производиться в зависимости от музыкальной обстановки, вручную или случайным образом. Зеркала отражателей лазерных лучей имеют два направления падения луча: касательное падение относительно плоскости, перпендикулярной оси электродвигателя, и под углом падения 45° по отношению к лучу. Сложность получаемых фигур зависит от числа зеркал. Световая мощность пучка зависит от используемого лазерного диода. Для получения значительной мощности желательно применять лазерную трубку, но в этом случае она должна использоваться вместе с собственным источником высокого напряжения (приблизительно 1500 В). Лазерный диод питается от схемы стабилизации тока, калибровка которой зависит от типа используемого диода и желаемой яркости. Схема модуляции скорости, а также два каскада усиления мощности, питающих электродвигатели, дополняют устройство. Выбор типа модуляции для каждого мотора осуществляется с помощью переключателя, установкой одного из трех режимов управления: ручного, музыкального или случайного. Этот переключатель следует расположить на передней панели прибора.
Трансформатор TR1, защищенный плавким предохранителем F1, понижает сетевое напряжение приблизительно до 12 В. Это напряжение выпрямляется диодным мостом D4. Конденсатор С13 сглаживает выпрямленное напряжение, а стабилизация напряжения питания 8 В осуществляется стабилизатором отрицательного напряжения 7908, вследствие чего общая шина, шина 0 В и корпус стабилизатора имеют один и тот же потенциал, хотя анод лазерного диода соединяется с его корпусом. Выход стабилизатора зашунтирован конденсатором С12. Лазерный диод имеет три вывода и состоит из собственно лазерного диода (диода, излучающего лазерный луч) и контролирующего фотодиода, предназначенного для контроля за мощностью излучения. Анод лазерного диода и катод управляющего диода подключаются к общему выводу, соединенному с корпусом.
Лазерная СДУ.
Схема блока питания лазерного диода и электродвигателей.
Следящая схема с обратной связью вырабатывает ток прямого смещения лазерного диода. Стабилизатор автоматически регулируется обратным током контролирующего диода, для того чтобы поддерживалась установленная мощность излучения. Регулировка тока осуществляется операционным усилителем СI4, на инверсный вход которого подано опорное напряжение 2,5 В с резисторов R22, R23. Потенциал на прямом входе 3 меняется в зависимости от обратного тока фотодиода лазерного диода. Действительно, ток фотодиода, проходя через резисторы R25 и Aj1, преобразуется в напряжение. Напряжение на выходе CI4 зависит от обратного тока фотодиода, а также от подстроечного резистора Aj1, с помощью которого устанавливается световая мощность луча. Чем меньше выходное напряжение CI4, тем больше ток лазерного диода и, следовательно, яркость луча. Емкость конденсатора С11 определяет задержку нарастания тока через лазерный диод, в частности при включении питания. Схема стабилизатора работает следующим образом. Предположим, что резистор Aj1 отрегулирован на определенный ток; тогда, если световая мощность пучка уменьшится, то потенциал на прямом входе понизится, вызывая уменьшение выходного напряжения на выходе 1 усилителя CI4. Базовый ток транзистора ТЗ увеличится, что повлечет за собой нарастание коллекторного тока, который является током лазерного диода; таким образом, яркость луча восстановится. И наоборот, если световая мощность увеличивается, то напряжение на прямом входе CI4 растет. Следовательно, выходное напряжение операционного усилителя увеличивается, уменьшая при этом базовый ток транзистора ТЗ и ток через лазерный диод. Каскад усиления мощности для моторов. Два электродвигателя питаются от мощных независимых каскадов с идентичной структурой.Усилитель мощности — повторитель напряжения — выполнен на операционном усилителе с мощным транзистором. Резисторы (R20, R21) обеспечивают режим входного каскада усилителя. Диоды D2 и D3 защищают усилитель от скачков напряжения, вызванных электродвигателем.
Управление в ручном режиме. Управление в ручном режиме осуществляется с помощью потенциометра РЗ. Именно с этого потенциометра подается постоянное напряжение на один или два каскада усиления мощности. Скорость вращения электродвигателя прямо пропорциональна положению движка потенциометра РЗ. Если необходима ручная независимая регулировка каждого мотора, то достаточно установить на передней панели корпуса еще один потенциометр и соединить его проводами с платой и переключателем выбора режима управления. Управление в случайном режиме. Псевдослучайное напряжение управления электродвигателями снимается с мультивибратора, собранного на операционном усилителе CI2/A с положительной обратной связью через резистор R18 (см. рис. 2). Когда на выходе 1 операционного усилителя CI2/A высокий уровень напряжения, конденсатор С8 заряжается через суммарное сопротивление R19+Р2. Когда напряжение на выводах этого конденсатора превышает порог, установленный резисторами R16, R17 и R18, напряжение на выходе 1 уменьшается приблизительно до 0 В. Переключение выхода ОУ через резистор R18 понижает порог срабатывания, и конденсатор С8 начинает разряжаться. Как только напряжение на выводах конденсатора С8 спадает ниже нового порога, на выходе CI2/A вновь устанавливается напряжение высокого уровня. При этом порог срабатывания повышается за счет тока резистора R18, и конденсатор снова заряжается через сопротивление R19+Р2. Таким образом, циклы могут следовать друг за другом бесконечно долго, и частота мультивибратора определяется потенциометром Р2, а гистерезис зависит от резистора R18. Треугольное напряжение с С8 поступает на повторитель напряжения, собранный на операционном усилителе CI2/B. Подстроечный резистор Aj1 образует делитель напряжения с входными резисторами мощных каскадов (R20 и R21). Полученное ослабление позволяет ограничить максимальную скорость вращения электродвигателей в случайном режиме. Управление в музыкальном режим. Сигнал, поступающий с электретного микрофона, который получает смещение через резистор R5, усиливается двумя каскадами на операционных усилителях СI1/В и СI1/С. Они смещены на половину напряжения питания с помощью делителя напряжения R1, R2. В этом канале усиления используются две фундаментальные схемы на операционных усилителях; например, в каскаде с СI1/В легко узнать схему неинвертирующего усилителя, а каскаде с СI1/C — схему инвертора. Коэффициент усиления каждого каскада зависит от значений сопротивлений резисторов R6, R7, R9, R10 и потенциометра Р1. Конденсаторы СЗ, С4 и С5 обеспечивают развязку постоянных составляющих различных каскадов. НЧ сигнал усиливается, а затем выпрямляется однополупериодным выпрямителем, собранным на третьем операционном усилителе CI1/D, входящем в состав микросхемы LM324. Интегрирование выпрямленного сигнала производится с помощью конденсатора С7 и резистора R13, которые определяют постоянную времени интегрирования. Последний каскад усиливает проинтегрированное постоянное напряжение в два раза. В зависимости от типа используемого электродвигателя для ограничения максимальной скорости мотора это усиление можно уменьшить, исключив из схемы резистор R15, чтобы получить повторитель напряжения, или увеличивая его сопротивление, чтобы получить промежуточное усиление.
Электрическая схема блока управления приставки.
Изготовление
Хотя разводка достаточно плотная, изготовить плату весьма несложно. Для того чтобы облегчить выполнение соединений, в каждой точке подключения (A, F, M1, M2, (+)) устанавливается контактный лепесток. К собранной и проверенной плате не подключается лазерный диод и электродвигатели. До включения питания плавкий предохранитель должен быть закрыт крышечкой. После подачи питания следует проверить напряжение +8 В между контрольной точкой С и контактом (-). Для проверки диапазона изменений напряжения каскадов усиления мощности и управления электродвигателями можно включить вольтметр параллельно выходам схемы управления или мощного каскада. С помощью шнура, снабженного зажимами, соединяются контакты F и M1, затем М2. При этом вращением ручки потенциометра РЗ можно вручную управлять скоростью вращения электродвигателей (или контролировать изменение напряжения от 0 до 8 В на контакте F и в диапазоне от 0 до 6 В на выходах МОТОР1 и МОТОР2). Теперь соединяются контакты M1 или М2 с контрольной точкой А. Вращение электродвигателей должно изменяться во времени. При регулировке потенциометра Р2 эти изменения должны происходить быстрее или медленнее. Кроме того, ограничение скорости контролируется с помощью подстрочного резистора Aj1 (напряжение, измеренное на контакте А, должно изменяться между 2 и 6 В). Соединив контакт S с M1, а затем с М2, можно проверить выход музыкального сигнала. При более или менее сильном посвистывании скорость вращения двигателей должна меняться. Чувствительность микрофона регулируется с помощью потенциометра Р1.
После всех проверок разрешается подключить к схеме лазерный диод.
Необходимо соблюдать осторожность, так как при неверном включении он может быть поврежден.
Цоколевка лазерного диода.
Следует внимательно рассмотреть цоколевку лазерного диода (общий вывод соединен с корпусом). В качестве примера на рис приведен габаритно-монтажный чертеж лазерного диода CQL80.
Габаритно-монтажный чертеж лазерного диода CQL80.
Рабочая температура лазерного диода не должна превышать 50°С. Для лучшего теплоотвода лазерный диод следует установить на краю печатной платы, чтобы прижать его алюминиевой пластиной, как показано на рис. 5.
Монтаж лазерного диода.
Разводка печатной платы цветомузыкальной приставки показана на рис. 6, радиодетали на плате размещаются в соответствии с рис. 7.
Разводка печатной платы приставки.
Схема размещения радиодеталей на плате приставки.
Получить тонкий и очень сконцентрированный луч можно с помощью собирающей линзы, расположенной параллельно алюминиевой пластине. Фокусное расстояние (между радиатором и плоскостью линзы) зависит от используемой оптики и определяется опытным путем. Для настройки яркости лазерного луча Aj1 устанавливается в крайнее правое положение, чтобы получить большее сопротивление. К выводам резистора R28 (47 Ом) подключается вольтметр (на пределе измерений 20 В (DCV)). Если измеряемое напряжение около 2 В, ток через лазерный диод составляет примерно 40 мА, при 3 В — 60 мА (3/47). Только после этого можно подать на схему питание. С этого момента на визирной поверхности (листе чистой бумаги) должно появиться красное пятно. Напряжение, измеренное на выводах резистора R28, не должно превышать 4 В. Наблюдая за световым пятном, медленным изменением Aj1 настройте желаемую яркость. Максимально допустимый для лазерного диода ток составляет 90 мА. На этой стадии можно провести фокусировку лазерного пучка перемещением линзы. Луч, направленный на стену с расстояния нескольких метров, должен иметь минимальный диаметр светового пятна. Если лазерный диод имеет коллимационную систему, то манипуляции существенно упрощаются. Для установки фокусного расстояния достаточно подкрутить или ослабить регулировочные винты держателя внутренней линзы. На следующем этапе сборки можно установить электродвигатели, оснащенные зеркалами, для отклонения лазерного луча. Сначала на осях моторов следует закрепить держатели зеркал. Например, можно из пластмассового листа толщиной 4–6 мм вырезать кружок диаметром 3 см или квадрат со стороной 4 см. Эта маленькая пластина с просверленным в центре отверстием, немного большим, чем диаметр оси мотора, насаживается на ось (впоследствии ее необходимо приклеить). К пластмассовому держателю приклеивается зеркало таким образом, чтобы между зеркалом и держателем, перпендикулярным оси электромотора, образовался угол. Затем первый мотор устанавливается так, чтобы зеркало, которое на нем закреплено, располагалось под углом 45° к оси лазерного диода. Второй мотор размещают на расстоянии 10 см таким образом, чтобы повторное отражение способствовало распространению лазерного луча параллельно первоначальному направлению (не учитывая малого угла между зеркалом и держателем).
Электродвигатели можно закрепить при помощи установочных приспособлений или хомутиков, используемых в электротехнике для фиксации на стенах электрических рукавов.
Простой переключатель гирлянд
Схема этого переключателя представляет собой симметричный мультивибратор, собранный на двух тиристорах, в анодные цепи которых включено по одной гирлянде. Каждая гирлянда может содержать параллельное, последовательное или смешанное соединение ламп, но оно должно быть рассчитано на напряжение 24 В и номинальный ток 5 А. Питание устройства производится переменным напряжением 24 В через диодный мост.
Источник пульсирующего напряжения для гирлянд
Схема, приведенная на рис, рассчитана на питание трех гирлянд, каждая из которых состоит из 10 ламп накаливания типа МНЗО-0,1, соединенных параллельно. Питание гирлянд производится отрицательной полуволной напряжения 28 В с вторичной обмотки III сетевого трансформатора Т1 через диод VI1 и промежутки коллектор-эмиттер коммутирующих транзисторов.
Гирлянды с плавным переключением
Схема переключателя гирлянд, приведенная на рис, содержит два одинаковых блока управления А1 и А2. В каждом блоке имеется релаксационный генератор, собранный на зарядно-разрядном конденсаторе С2 и динисторе VI. Заряд конденсатора происходит очень медленно через резистор R1, а разряд после отпирания динистора - быстро через резистор R2. При включенном тумблере S1 частота колебания генератора уменьшается примерно вдвое. С регулятора уровня R4 колебания поступают на базу транзистора V2. Пока мгновенное значение напряжения на базе мало, транзистор заперт и быстро заряжается конденсатор С4. При достижении напряжения пробоя отпирается динистор V3 и открывается тиристор V4. При этом ярко загорается гирлянда Н1-Н10. Когда напряжение на базе транзистора окажется достаточным, он начинает открываться, частично разряжая конденсатор С4. В результате моменты открывания тиристора сдвигаются относительно мгновенного значения полупериодов сетевого напряжения, что приводит к снижению яркости ламп гирлянды. Когда транзистор войдет в насыщение, С4 полностью разрядится, тиристор запрется, и гирлянда погаснет. Процесс во втором блоке управления протекает аналогично, но не синхронно с процессом в первом блоке.
Поэтому гирлянды Н1-Н10 и Н21-Н30 иногда горят одновременно, иногда поочередно, иногда не горит ни одна. В последнем случае зажигается вспомогательная гирлянда Н11-Н20. Переменным резистором R2 устанавливается частота генератора, а резистором R4 - интенсивность свечения. Гирлянды содержат по 10 ламп накаливания, рассчитанных на напряжение 26 В и ток 0,12 А.
для увеличения щелкаем на изображении
Автомат световых эффектов питается от электросети с напряжением 220 В с помощью блока питания.. Блок питания представляет собой трансформаторный выпрямитель, состоящий из двух диодных мостов. Первый из них, VD1-VD4, оснащен электронным стабилизатором напряжения 5 В и предназначен для питания микросхем автомата.
Второй диодный мост, VD5-VD8, служит источником питания ламп напряжением 12 В.
СВЕТОМУЗЫКА на диодах
Схема собирается на небольшой плате и занимает немного места. Монтаж можно сделать и навесной. Транзисторы VT1 — VT3 подойдут с любым буквенным индексом. Диоды VD1 — VD3 могут быть любого типа, но желательно: VD1 — желтого, VD2 — зеленого, a VD3 — красного цвета свечения.
Около динамической головки аккуратно просверлите три отверстия диаметром 4 мм и изнутри вклейте светодиоды. Резисторы R2, R5 и R8 служат для регулировки яркости свечения. Но если сигнал слаб, их лучше исключить.
Цветомузыкальная приставка на симисторах
Питается цветомузыкальная приставка из этого набора от двух источников — от сети -220 В и источника постоянного тока напряжением 9 В. Работает она по фильтровому принципу, с разделением звукового сигнала на низкочастотную, среднечастотную и высокочастотную составляющие, которые управляют свечением ламп в соответствующем канале. Кроме того, в схеме приставки предусмотрена возможность независимой регулировки уровня сигнала в каждом канале.
Разделенные на три составляющие компоненты звукового сигнала поступают на управляющие входы трёх симисторов, управляющих свечением ламп.
На выходе каждого канала подключаются лампы накаливания, рассчитанные на напряжение 220 В.
Принципиальная электрическая схема приведена на рис 1. В состав устройства входят три раздельных фильтра: фильтр низких частот (НЧ), фильтр средних частот (СЧ) и фильтр высоких частот (ВЧ), а также три симистора управления лампами накаливания. На входе схемы имеется переменный резистор R1 для регулировки уровня входного сигнала, а на входе каждого фильтра установлены подстроечные резисторы VR1, VR2 и VR3 для настройки чувствительности соответствующего канала.
Конструктивно приставка выполнена на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита и имеет размеры 94x70 мм. Смонтированную плату нужно обязательно установить в подходящий по размеру пластиковый корпус, так как все токоведущие шины, подключённые к симисторам и лампам накаливания, имеют непосредственный контакт с сетью 220 В и должны быть надёжно изолированы.
Для установки платы в корпусе по её краям предусмотрены монтажные отверстия под винты 03 мм. Если мощность ламп, подключённых к выходным клеммам цветомузыкальной приставки, превышает 200 Вт, симисторы надо установить на радиаторы (в качестве общего радиатора для всех симисторов можно, например, использовать алюминиевую пластину 70x30x2 мм, при этом симмисторы (обязательно!) необходимо изолировать от радиатора при помощи изоляционных втулок и теплопроводных изоляционных прокладок).
Лампы канала НЧ мы рекомендуем выкрасить в красный цвет,
канала СЧ — в желтый, а канала ВЧ — в синий.
Однако, и цвета ламп, и их распределение по каналам можно изменить.
В конце концов, это дело личных предпочтений и вашего вкуса.
В радиолюбительской литературе широко представлены различные варианты светодинамических установок (СДУ). В большинстве своем их можно разделить по принципу работы на две различные группы: это или переключатели гирлянд (фонарей), работающие от тактового генератора по определенной программе (в простейшем случае - бегущие огни), или цветомузыкальные устройства, подключаемые к источнику звукового сигнала и использующие принцип частотного разделения по каналам. Тактовый генератор устройств первой группы также возможно синхронизировать с источником музыкального сигнала, но все равно, по своему принципу - это переключатели.
Многие из устройств обеих групп имеют сходство в том, что лампы накаливания, рассчитанные на напряжение сети, в них коммутируются тринисторами или симисторами.
При изготовлении любительской СДУ едва ли не самой большой частью по объему работ и материалоемкости является экран или выходное оптическое устройство.
Принципиальная схема
Данное устройство можно использовать с очень многими переключателями и цветомузыкальными приставками, описанными в литературе, например, 2, и открывает широкий простор для экспериментов.
Рис. 1. Принципиальная схема светодинамического устройства.
Например, фильтры ЦМУ на практике удобнее подключать не к силовому выходу УЗЧ, а к линейному, усилив сигнал перед фильтрами внутри приставки. То же касается синхронизации тактового генератора СДУ.
Вместо монофонической четырехканальной ЦМУ к данному устройство можно подключать стереофоническую двухканальную, и т.д. Устройство имеет 4 идентичных световых канала с общим диодным мостом и регулятором мощности (рис. 1). От диодного моста пульсирующим током питаются силовые и управляющие цепи тринисторов.
Переключателем SA2 можно скачкообразно регулировать максимальную мощность на лампах - в левом по схеме положении 100% от номинальной, в правом - 50% от номинальной. Регулятор мощности используется для обеспечения подкала - такого режима, при котором при отсутствии управляющего сигнала нити ламп едва светятся. Регулятор собран по известной фазоимпульсной схеме.
Режим подкала включается переключателем SA1, мощность плавно регулируется потенциометром R1. Диоды VD2, VD4, VD6, VD8 служат для исключения влияния конденсаторов С1 . С4 на динисторы оптронов. Оптроны U1. U4 служат для включения тринисторов внешним сигналом.
При плавном увеличении напряжения на входных светодиодах оптронов, но не от нуля, а от некоторого значения, мощность на выходных лампах может изменяться от 50 до 100%.
При токе около 3 мА на входных светодиодах оптронов лампы полностью включаются. При этом падение напряжения на входных светодиодах составляет 1,06-1,07 В.
Рис. 2. Схемы подключения входа устройства к выходам микросхем и транзисторов.
Если устройство работает в противофазе (вместо бегущего огня наблюдается бегущая тень), следует входные светодиоды подключить не к прямым, а к инверсным выходам микросхем или наоборот, или установить инверторы.
Переключателем SA3 можно оперативно отключить источник сигнала и управлять зажиганием ламп вручную кнопками SB1. SB4 соответствующих цветов.
Резисторы R5, R10, R15, R20 служат для введения выходных динисторов оптронов в рабочий режим (при открывания). Без них оптроны не срабатывают [6]. В устройстве в экспериментальном порядке были применены тринисторы Д235Б.
Это не совсем корректно, потому что по паспорту максимальное напряжение на закрытом тринисторе такого типа не должнопревышать 100 В, а в данной схеме оно чуть больше 200 В.
Но такие тринисторы управлятся небольшим током - 2-3 мА, и большинство из них может длительно работать в данной схеме (в ходе экспериментов вышел из строя один тринистор, который был заменен однотипным, работающим до сих пор). Для повышения надежности в схему введены элементы VD3, R6 по аналогии с [7], где также были применены тринисторы на пониженное напряжение.
Если есть возможность, лучше применить КУ201Ж-КУ201Н или другие тринисторы с небольшим током управления на напряжение от 200 В и ток от 0,3 А. Тогда элементы VD3, R6 не понадобятся.
Применить тринисторы серии КУ202 можно, но нежелательно, так как они открываются при токе через управляющий электрод около 20 мА, то есть, сопротивление резисторов R4 придется снизить примерно до 10 кОм, при этом на них во включенном состоянии будет рассеиваться мощность около 4 Вт на каждом.
Придется уменьшить сопротивления R1, R3, R8, R13, R18, что также повлечет увеличение рассеиваемой мощности и нагрев устройства в целом.
Налаживание устройства сводится к подбору сопротивлений R3, R8, R13, R18 так, чтобы при вращении потенциометра R1 яркость на лампах всех каналов изменялась одинаково.
Эти сопротивления могут быть ориентировочно в пределах 50-150 кОм. В качестве ламп применены миньоны с цоколем Е14 по 40 Вт. Как уже говорилось, данное устройство можно использовать со многими фильтрами и детекторами ЦМУ, описанными в литературе, но многие из них имеют 3, а не 4 частотных канала.
При использовании с данным устройством следует в ЦМУ сделать 2 среднечастотных канала - схему фильтра можно оставить, как в оригинале, а емкости конденсаторов фильтра в низкочастотном СЧ канале несколько увеличить по сравнению с исходной, а в высокочастотном СЧ канале - уменьшить (подбирается экспериментально). Считается, что 4-канальное ЦМУ дает лучший визуальный эффект.
Рис. 4. Конструкция цветомузыкальной установки.
Само оптическое устройство выполнено в виде деревянной рамы, на которой подвешены 4 плафона из цветного стекла, которые во многом определили его облик (рис. 4). Все детали, кроме ламп с патронами, размещены в корпусе из изоляционного материала с внутренними размерами 185x55x45 мм, соединенном с лампами жгутом длиной 2 м из 5 проводов в двойной изоляции.
Конечно, конструкция может быть и совсем иной - это может быть набор из 4 прожекторов со светофильтрами, цветомузыкальный экран, изготовленный, например, по рекомендациям [8], или гирлянда для новогодней елки - ее можно изготовить из лампочек для холодильника на 220 В, 15 Вт с цоколем Е14 (рис. 5).
Рис. 5. Схема подключения ламп.
Если в исходной ЦМУ предусмотрен канал фона, его надо вывести отдельно - обычно его рекомендуют делать фиолетового цвета. Лампы при необходимости можно окрасить пастой стержней для шариковых ручек, разведенной спиртом, желтый цвет получают анилиновым красителем для ткани, разведенным цапонлаком.
В схеме могут быть применены импортные оксидные конденсаторы, а также К50-35 или их аналоги, постоянные резисторы - МЛТ, ВС или их аналоги, диоды VD1, VD3, VD5, VD7, VD9 на 400 В, 0,3 А, диоды VD2, VD4, VD6, VD8, VD10 -из серий Д219, Д220 или другие импульсные на напряжение от 50 В, VD11 - диодный мост на 400 В, 1 А или 4 диода с аналогичными параметрами.
Потенциометр R1 - СПО на 2 Вт или другой. Его можно заменить последовательно соединенными резистором на 22 кОм, 2 Вт и потенциометром на 22 кОм, 2 Вт. SA1, SA3 - тумблеры МТ-1, SA2 - ТВ2-1.
Гнездо XS1 -типа СГ5 (широко использовалось в советской БРЭА). Оптроны могут быть также АОУ10ЗБ или другие тиристорные (симисторные) на соответствующее напряжение и ток.
При монтаже следует особое внимание уделить хорошей электрической изоляции входных цепей оптронов от элементов схемы, гальванически связанных с сетью.
Аналогичное по функциональности устройство можно собрать и на более современной элементной базе, использовав, например, симисторы и оптосими-сторы, диодный мост в таком случае можно будет исключить, а номиналы резисторов и конденсаторов, возможно, придется подкорректировать.,
По сложившимся традициям светодинамические установки подразделяются на цветомузыкальные устаноки (ЦМУ) и автоматы световых эффектов. ЦМУ, как правило, строятся по принципу спектрального разделения звукового сигнала, при этом каждый канал, имеющий свой цвет, соответствует определенной полосе частот.
Недостатком таких устройств является практически хаотическое срабатывание каналов и относительно трудно предсказуемая картинка на экране. По мнению автора такие устройства более подходят для применения в домашней обстановке и практически не пригодны для молодежных вечеринок и дискотек.
Отличительная особенность автоматов световых эффектов — строгий алгоритм переключения источников света, что обусловило их широкое применение для сопровождения дискотек и иных праздничных мероприятий. Однако их существенным недостатком является отсутствие связи между музыкой и световыми эффектами, что создает определенный дискомфорт.
Предлагаемое устройство представляет собой сочетание двух разновидностей СДУ, что позволило устранить наиболее существенные недостатки обоих типов. Особенность конструкции заключается в том, что скорость переключения автомата световых эффектов определяется интенсивностью и спектральным составом входного ЗЧ сигнала.
Принципиальная схема устройства показана на рисунке 1. Тактовый генератор СДУ выполнен на микросхеме D1, его частота зависит как от значения С1, так и от спектра и амплитуды звукового сигнала. Звуковой сигнал подается через согласующий трансформатор Т1, что обеспечивает полную гальваническую развязку с источником сигнала.
При помощи резистора R1 можно регулировать амплитуду звукового сигнала на первичной обмотке трансформатора, а следовательно и амплитуду сигнала на входе D1, что позволяет изменять частоту переключения СДУ. Основу СДУ составляет ППЗУ D3, такое решение позволяет расширить разнообразие световых эффектов, имея несколько по разному прошитых ППЗУ, а также избежать "зависания", свойственного автоматам, собранным на сдвиговых регистрах.
Выборка ППЗУ происходит при помощи счетчика D2. Таким образом, один цикл опроса ППЗУ состоит из 256 тактов, каждому из которых соответствует своя комбинация включенных ламп. В схеме не предусмотрено никаких преобразователей уровней КМОП-ТТЛ, так как при одинаковом напряжении питания один выход ИМС серии К561 способен управлять 2-3 входами ТТЛШ ИС.
К выходам ППЗУ подключены транзисторные ключи VT1-VT4, управляющие симисторами VS1-VS4. Применение симисторов позволяет использовать лампы на 220V с полной отдачей, и также исключить типичный для тиристорных схем диодный мост в цепи питания ламп.
Применение ППЗУ не должно отпугивать радиолюбителей от повторения данной конструкции, так как его прошивка не представляет особых трудностей и не требует дефицитных устройств. Для прошивки автор использовал простой программатор, собранный навесным монтажом на макетной панели. Карта прошивки ППЗУ приведена в таблице 1.
Для упрощения программа представлена в виде шестнадцатиричных чисел, для прошивки ППЗУ требуется перевести адреса и данные в двоичный код, что так же не составляет большого труда. Те, кто. подзабыл правила перевода могут воспользоваться таблицей 2. Например, по адресу 58 (01011000) записано число 7 (0111). Приведенная в таблице 1 программа представляет собой комбинацию эффектов "бегущий огонь", "бегущая тень", "накапливающееся включение" и "попеременное мигание".
Автоматы световых эффектов одни из самых распространенных устройств, реализуемых радиолюбителями. Они широко используются для переключения елочных гирлянд, оформления клубных помещений и световой рекламы. Рассмотрим несколько вариантов выполнения устройств указанного назначения, различающихся по степени сложности, реализуемым световым эффектам и используемой элементной базе.
Простейшие однопрограммные автоматы могут быть реализованы на тактируемых D-триггерах, регистрах, счетчиках и дешифраторах. Ниже дано описание нескольких устройств, реализация которых доступна начинающим радиолюбителям.
а принципиальная схема; б временные диаграммы напряжений
а принципиальная схема; б временные диаграммы напряжений
Рис. 12. Принципиальная схема отгадчика двузначных чисел
Рис. 13. Передняя панель отгадчика двузначных чисел
Одним из перспективных направлений в разработке автоматов световых эффектов является расширение их функциональных возможностей за счет увеличения числа воспроизводимых эффектов и автоматического перебора программ переключения источников света [12, 15, 22, 34].
Рассмотрим устройство многофункционального автомата световых эффектов со следующими техническими данными:
– общее число световых эффектов 32;
– число коммутируемых источников света 8.
Кроме того, в автомате обеспечены возможности:
– программирования световых эффектов по желанию пользователя;
– контроля исправности всех ламп в блоке индикации;
– многократного повторения понравившегося светового эффекта;
– возобновления работы устройства в автоматическом режиме.
Принципиальная схема устройства изображена на рис. 22. Автомат
содержит тактовый генератор на элементах DD1.2-DD1.4, трехразрядный двоичный счетчик шагов в световом эффекте (DD2.1), пятиразрядный двоичный счетчик числа эффектов (DD2.2, DD3), коммутатор на логических элементах DD4.1, DD4.2, управляемый RS-триггером (DD4.3, DD4.4), блок памяти (DD5), блок управления и коммутации U1-U4, усилители мощности (VS1-VS8), нагрузкой которых являются лампы накаливания EL1-EL8.
Автомат работает следующим образом. При включении питания конденсатор С1 разряжен и напряжение на нем равно, нулю. Высоким уровнем с выхода элемента DD1.1 обнуляются счетчики DD2, DD3. В последующем конденсатор С1 заряжается практически до напряжения источника питания, и напряжение на выходе элемента DD1.1 принимает низкий уровень, разрешающий работу счетчиков DD2, DD3. Задающий генератор вырабатыва
Рис. 22. Принципиальная схема многофункционального автомата световых эффектов
Карта программирования ПЗУ на 12 световых эффектов приведена в табл. 9. Читателям предлагается самим дополнить таблицу программирования с целью реализации всех 32 световых эффектов. Конкретный набор программ в конце концов определяется эстетическими запросами и фантазией пользователя. В производственных условиях ПЗУ программируют чаще всего с помощью программаторов, в память которых заносят необходимую программу. В любительских условиях возможно использование ручного программатора [24, 27]. Следует отметить, что описанное устройство может
использоваться и в сочетании с цветомузыкальной установкой при условии, что она имеет восемь независимых каналов. Такая комбинация позволяет получать разнообразные аудиовизуальные программы высокой сложности.
Читайте также: