СВЕТОМУЗЫКАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Горчук Н. В.
В последние годы в радиолюбительской литературе почти не встречается описаний аналоговых цветомузыкальных или светомузыкальных установок. Есть описания различных компьютерных, микроконтроллерных устройств, которые больше похожи на автоматы световых эффектов, синхронизированных от звукового сигнала. Либо лазерных устройств, как известно, сильно вредных для зрения. Да и в продаже ЦМУ или СМУ я уже давно не видел. А, между прочим, аналоговая светомузыкальная установка и сейчас может быть отличным средством «раскрасить музыку», придать зрелищности вечеринке, порадовать гостей...
На рисунке показана схема наспех сделанной СМУ. Наспех, - потому что собиралась
она за неделю до Нового Года. И все же, к празднику успел, но вот статью в журнал подготовил позже, так что попадет в печать, наверное, только к 8-марта, - тоже неплохо.
Структура схемы типовая, - четыре активных фильтра. По нижним частотам, по верхним, и два по нижне-средним, и по верхне-средним. На выходе симисторы подключены через оптопары. Это совместно с трансформаторным питанием электроники делает схему развязанной от электросети, от которой питаются софиты. И нет необходимости в входном звуковом трансформаторе, который обычно на входе СМУ версии 70-х годов прошлого века.
Сигналы с обоих стереоканалов поступают на простейший миксер-предусилитель на операционном усилителе А1. В результате уже на его входе - комплексный моносигнал. Аппаратура у нас бывает разная, и сигналы снимают оттуда, откуда удается, то есть, с линейного выхода, с выхода на наушники, параллельно колонками, ну и может быть и еще как-то. Вот и уровень входного сигнала может быть самым разнообразным как по общему уровню, так и по АЧХ. Что касается общего уровня, то корректировка решается с помощью подстроечного резистора R4, которым можно в очень широких пределах регулировать коэффициент передачи А1, практически от единицы до весьма крупной величины. Вполне реально использовать даже динамический микрофон в качестве источника сигнала.
Что касается вопроса АЧХ, то в схеме есть
регуляторы уровня раздельные для каждого из каналов, - переменные резисторы R5, R11, R17, R27. В принципе, ими можно и общий уровень регулировать, поворачивая все на одинаковый градус.
С выхода предварительного усилителя на А1 сигнал ЗЧ поступает на систему из четырех фильтров на А2-А7. Активный фильтр на А2 выделяет полосу низкой частоты (ниже частоты 100 Гц). Выходной транзисторный ключ, через который происходит подача тока на светодиод оптопары U1 отличается от остальных четырех наличием переходного конденсатора С7. Это вынужденная мера, так как ОУ А1 и А2 практически по постоянному напряжению связаны вход-выход. При высоком коэффициенте усиления А1 возникает небольшой увод от нуля по постоянному току. И на выходе А2 появляется постоянная составляющая относительно общего нуля, которая имеет место как при наличии сигнала, так и при его отсутствии. Эта постоянная составляющая может быть такой что транзистор VT1 откроется даже без входного сигнала, либо она будет мешать его открыванию. С этим можно бороться балансировкой ОУ, либо установив переходной конденсатор, не пускающий постоянную на базу VT1, как это и сделано в данном случае.
Фильтр на A3 выделяет ВЧ полосу, - частоты выше 3 кГц. Схема активного ФВЧ такова, что на входе есть конденсаторы, в данном случае, С8 и С9, которые не пускают на вход A3 постоянную составляющую с выхода А1, поэтому на выходе A3 транзистор VT2 подключен непосредственно, через R15.
Частоты от 100 Гц до 1000 Гц выделяет фильтр на А6 и А7. Это полосовой фильтр, он состоит из двух фильтров, - ФНЧ и ФВЧ, включенных последовательно. На А6 сделан ФНЧ выделяющий полосу ниже 1 кГц, а на А7, - выделяющий полосу выше 100 Гц. В результате получается полоса 100-1000 Гц. Поскольку вторым идет ФВЧ у которого на входе есть конденсаторы, то постоянная составляющая, которая может с выхода А1 поступить на А6, на А7 не проходит, и выходной транзисторный каскад на VT4 сделан по схеме с гальванической связью базы через R34 с выходом А7.
Частоты от 1000 Гц до 3000 Гц выделяет фильтр на А4 и А5. Это полосовой фильтр, он состоит из двух фильтров, - ФНЧ и ФВЧ, включенных последовательно. На А4 сделан ФНЧ выделяющий полосу ниже 3 кГц, а на А5, - выделяющий полосу выше 1 кГц. В результате получается полоса 1-3 кГц. Так как
вторым идет ФВЧ у которого на входе есть конденсаторы, то постоянная составляющая, которая может с выхода А1 поступить на А4, на А5 не проходит, и выходной транзисторный каскад на VT3 сделан по схеме с гальванической связью базы через R24 с выходом А5.
Все выходные каскады выполнены по одинаковым схемам. В коллекторной цепи транзистора включен светодиод маломощной симисторной оптопары, которая управляет мощным симистором. Мощность каждого софита может до 1000 W, но для обычной комнаты вполне достаточно софита со 100-ваттной лампой накаливания. В этом случае радиатора симистору не нужно.
Питание на коллекторы транзисторов, вернее, на светодиоды оптопар, поступает до стабилизатора положительного напряжения. Это сделано с целью снижения влияния повышенного тока по положительной цепи питания на симметричность двуполярного напряжения питания. То есть, несимметричная нагрузка возникает до стабилизаторов, а те эту несимметричность исправляют за счет своих стабилизирующих свойств. Если бы питание на светодиоды оптопар подавалось с выхода стабилизатора А8, то из-за повышенной нагрузки А8 по сравнению с А9 может произойти перекос в двуполярном питании, и соответственно смещение режима работы операционных усилителей.
Выходные каскады можно сделать и по другим схемам. Например, можно сделать миниатюрную маломощную ЦМУ (или СМУ) используя вместо ламп сверхяркие светодиоды разных цветов. В этом случае транзисторные каскады нужно умощнить, используя схему Дарлингтона или сделать выходные каскады на полевых ключевых транзисторах. И через них подавать ток на светодиодные прожектора. Мощность каскадов и источника питания конечно в этом случае должна соответствовать мощности светодиодных прожекторов.
В принципе, и в этой схеме можно включить по одному светодиоду последовательно светодиодам оптопар, - будет контрольная индикаторная панель.
Источник питания выполнен на готовом маломощном силовом трансформаторе Т1. Его вторичная обмотка состоит из двух частей с отводом от общей точки. Части одинаковые по 12V переменного напряжения. Исходя из этого двуполярный источник сделан по двухполупериодной схеме, в которой общей нулевой точкой является отвод вто-
ричных обмоток, а противоположные пары диодов моста VD1-VD4 работают в двухполу-периодных выпрямителях положительного и отрицательного напряжения. Диоды С25 и С26 сглаживают пульсации. Стабильное напряжение ±12V для питания схемы на ОУ вырабатывают интегральные стабилизаторы А8 и А9, соответственно, на положительное и на отрицательное напряжение.
При использовании другого трансформатора схема питания может отличаться. Например, если вторичная обмотка одна и она не имеет отвода от центра, то вполне можно сделать выпрямитель по однополупериод-ной схеме на двух диодах. При этом один диод будет выпрямлять положительную волну для положительного напряжения, а второй - отрицательную для отрицательного. Стабилизаторы тоже можно сделать иначе, например, на других микросхемах или на транзисторах и стабилитронах. Возможно и однополярное питание при условии создания достаточно мощного источника «виртуальной земли».
Конденсаторы С25 и С26 должны быть на напряжение не ниже 25V. Остальные конденсаторы на напряжение не ниже 16V. Тип и марка конденсаторов большого значения не имеет. Конденсаторы С27-С30 равномерно распределены по монтажу так чтобы были поближе к выводам питания ОУ.
Операционные усилители типа КР140УД708 можно заменить любыми операционными усилителями общего назначения, как отечественными, так и импортными. Можно использовать как одиночные ОУ, так и микросхемы, содержащие несколько ОУ в одном корпусе.
Резисторы - любые, какие есть.
Монтажная плата не разработана, так как устройство делалось в процессе проработки схемы, и дальнейшего «серийного производства» не планировалось. Все собрано на печатной макетной плате типа «решето», -на мой взгляд, на сегодня это оптимальный способ «единичного производства» электронных устройств в домашних условиях.
В принципе, СМУ начинает работать после первого же включения. Нужно установить коэффициент усиления А1 подстойкой R4 и регуляторы уровней в каналах для начала поставить в среднее положение.
В дальнейшем, если будет желание, можно точнее настроить фильтры на необходимые частотные полосы.
Радиоконструктор 02-2011