Светомузыкальные бегущие огни

Светомузыкальное оформление, сопровождающее выступления инструментальных ансамблей, все чаще использует эффект бегущих огней. Различия между подобными установками состоят в конструкции выходного оптического устройства и в количестве каналов переключателя, а также в том способе, каким последовательность звуков преобразуется в последовательность световых вспышек. Скорее всего, именно в этом состоит причина того, что в последнее время в технической литературе все чаще появляются описания подобных установок, а не цветомузыкальных устройств с традиционным разделением каналов по частоте звукового сигнала. При хорошем зрительном эффекте такие светомузыкальные установки оказываются проще по конструкции и легче поддаются настройке.

Один из вариантов несложного светомузыкального переключателя может быть построен с использованием многофункциональной микросхемы К.176ИЕ12. КМОП микросхема К176ИЕ12 разработана для использования в электронных часах и содержит генератор и два делителя частоты. Один делитель имеет коэффициент деления, равный 256, второй — 60. Первый делитель частоты работает непосредственно от генератора и имеет четыре раздельных выхода. Импульсы на этих выходах сдвинуты один относительно другого на время, равное их длительности, а скважность этих импульсов равна 4. В схемах электронных часов эти импульсы используются для коммутации разрядов при динамической индикации. Особенность использования микросхемы К.176ИЕ12 в рассматриваемом устройстве состоит в том, что генераторная часть микросхемы выполняет функции усилителя звуковой частоты, а делитель частоты с коэффициентом деления 60 не используется. Последовательность импульсов с четырех выходов первого делителя поступает для управления тиристорами, которыми поочередно включаются источники света. Таким образом, скорость бегущего огня определяется частотным составом звукового сигнала.

Принципиальная схема установки управления источниками света приведена на рис. 1. Напряжение звуковой частоты с линейного выхода источника сигнала поступает на регулятор уровня R1, который позволяет скомпенсировать различия в уровнях сигнала от разных источников.

Рис. 1. Принципиальная схема установки управления источниками света

Затем через разделительный трансформатор Т1 сигнал подводится к выводам 12 и 13 микросхемы, которые в электронных часах обычно используются для подключения кварцевого резонатора. Фильтр нижних частот R2C2 предназначен для подавления высших гармонических составляющих сигнала и подчеркивания основной мелодии. В микросхеме усиленный сигнал поступает на делитель частоты, который через каждые 256 импульсов переключает уровень логической 1 с одного из выходов на следующий в очередности 3—1—25—2—3 и т. д. Положительные импульсы с указанных выходов через резисторы R7—R10 поочередно подаются на управляющие электроды тиристоров, отпирая их и обеспечивая поочередное зажигание источников света HL1—HL4. Таким образом реализуется эффект бегущего огня.

Питание микросхемы осуществляется без сетевого трансформатора, что значительно снижает габариты устройства и упрощает конструкцию. Однако такой способ питания приводит к необходимости использования входного трансформатора Т1, который обеспечивает гальваническую развязку между источником сигнала и питающей сетью. В противном случае прикосновение к шасси, осям органов управления, которые соединены с общим проводом, источника сигнала (магнитофона, проигрывателя и др.) оказалось бы опасным.

В налаживании устройство не нуждается. Необходимо лишь помнить о том, что общий провод, а значит, и все элементы устройства связаны с сетью переменного тока. Поэтому прикосновение к любой точке схемы при включенном питании недопустимо. По этой же причине корпус устройства должен быть выполнен из изоляционного материала без применения винтов, соединенных с токоведущими цепями схемы, головки которых выходят наружу. Выключатель сетевого напряжения, расположенный в выходном оптическом устройстве, должен обязательно разрывать оба сетевых провода, а предохранитель, выбор которого определяется током потребления источников света, может быть включен в разрыв одного из сетевых проводов.

При использовании тиристоров КУ202Л (можно заменить на КУ202Н) с установкой их на печатной плате без дополнительных радиаторов суммарная мощность ламп в каждом из четырех каналов не должна превышать 400 Вт. При этом целесообразнее использовать маломощные лампы, например по 60 Вт, соединяя их параллельно, так как более мощные лампы обладают большей тепловой инерционностью. В связи с тем что открытые тиристоры пропускают ток лишь в течение положительной полуволны сетевого напряжения, для получения нормальной яркости свечения ламп можно использовать лампы, рассчитанные на номинальное напряжение питания 127 В. При использовании тиристоров КУ201Л без теплоотвода суммарная мощность ламп каждого канала не должна превышать 100 Вт. Если же тиристоры будут установлены не на печатной плате, а на радиаторах, мощность ламп можно увеличить до 2 кВт для КУ202Н и до 400 Вт для КУ201Л. Могут быть использованы и тиристоры других типов, рассчитанные на коммутацию напряжения не менее 300 В, например симметричные тиристоры (симисторы) КУ208Г. При использовании симисторов, конечно, применяются лампы, рассчитанные на номинальное напряжение 220 В.

При отсутствии высоковольтных тиристоров или симисторов можно использовать аналогичные приборы, рассчитанные на коммутацию меньшего напряжения. Однако в этом случае придется использовать и лампы, рассчитанные на соответствующее напряжение, а питание подавать не непосредственно от сети, а через понижающий трансформатор. Этот трансформатор одновременно будет выполнять и функции развязки источника сигнала от сети, поэтому отпадет необходимость в применении входного трансформатора.

Рис. 2. Печатная плата

Входной трансформатор может быть выполнен на магнитопроводе от любого выходного или согласующего трансформатора транзисторного приемника. Коэффициент трансформации 1 : 1 при количестве витков каждой обмотки в пределах от 500 до 1500. Диаметр провода не имеет значения. Основное требование к входному трансформатору состоит в надежной изоляции вторичной обмотки от первичной и первичной обмотки от магнитолровода. Поэтому при намотке необходимо обеспечить отсутствие проваливания витков у краев намотки, а между первичной и вторичной обмотками необходимо проложить два слоя бумаги и два слоя лакоткани.

Диод КД105 может быть использован с любым буквенным индексом или заменен на Д226 либо Д7Е или Д7Ж. Вместо стабилитрона Д814Г можно использовать Д814Д, Д811, Д813 или КС212Ж-Если питание ламп будет производиться пониженным напряжением с использованием понижающего трансформатора и низковольтных ламп, целесообразно также пониженным напряжением питать выпрямитель микросхемы с заменой резисторов R4—R6. Так, при использовании напряжения питания 24 В вместо трех резисторов достаточно установить один сопротивлением 1кОм и мощностью 0,5 Вт.

Схема устройства может быть усложнена. Так, выводы 4 и 6 микросхемы можно использовать для запуска лампы-вспышки.

Рисунок проводников печатной платы и расположение элементов схемы на ней показаны на рис. 2.

При сборке устройства необходимо обратить особое внимание на условия обращения с микросхемами, собранными на КМОП транзисторах [1].