СДУ — автомат световых эффектов

Настоящая светодинамическая установка (СДУ) предназначена для работы как со световыми панно, формирующими различные фигуры бегущих огней, так и с гирляндами ламп, украшающими залы дискотек, фасады домов или новогоднюю елку.

В цветомузыкальном режиме вместо гирлянд ламп может быть подключено, любое другое оптическое устройство, рассчитанное на напряжение. 220 В.

СДУ может работать практически с любым источником музыкальных, программ, причем сигнал можно подавать как с его линейного выхода, так и с выхода на громкоговорители. Уровень входного сигнала от 200 мВ, До 15 В. Весь частотный диапазон входного сигнала разделён на три полосы частот, на которые реагируют определенные гирлянды ламп.

Принципиальная схема СДУ показана на рис, 1. Для коммутации ламп применены тринисторы, включенные на выходе трех основных каналов СДУ. Каналом НЧ управляет полоса нижних звуковых часто.т входного сигнала (от 20 до 200...300 Гц); каналом СЧ — полоса средних частот (от 300 до 2000...2500 Гц); каналом ВЧ — полоса верхних частот (от 2,5 до 20 кГц). Для светокомпенсации в паузах музыкальных программ имеется специальный фоновый канал, нагруженный гирляндой HL4.

Музыкальный сигнал от моно- или стереофонического источника подается на гнездо XS1. Смеситель сигналов правого и левого каналов в стереофоническом режиме выполнен на резисторах RT — R3. С резистора R3 сигнал поступает на компрессор, выполненный на транзисторах VT1 — VT5. Компрессор необходим для сжимания динамического диапазона входного сигнала и согласования его с динамическим диапазоном яркости ламп накаливания. При изменении уровня входного .сигнала на 40 дБ уровень сигнала на выходе компрессора изменяется на 10... 15 дБ. Подробно работа компрессора уже была описана автором в журнале Радио (1985, №. 2, с. 54—55).

С эмиттера транзистора VT5 сигнал подается . на общий регулятор уровня R19 и далее на вход фонового канала и входные регуляторы уровня основных каналов (резисторы R20 — R22). Раздельная регулировка уровней сигналов, поступающих на основные каналы СДУ, позволяет выбрать более оптимальную цветовую картину на экранном устройстве. Общий регулятор позволяет оперативно выбирать необходимый уровень сигнала, поступающий с компрессора. В основном регулятор используют только при большом уровне сигнала на входе СДУ (от единиц до 15 В).

С регуляторов уровней R20 — R22 сигнал поступает на LC-фильтры выделяющие сигналы трех частотных диапазонов. Фильтр L2C13 выделяет полосу сигналов нижних частот, фильтр L1L4C12 — полосу средних частот, фильтр L3C11 — полосу верхних частот. После фильтров схемы основных каналов СДУ идентичны, поэтому далее рассмотрена работа только ВЧ-канала, выполненного на транзисторах VT8, VT12 и тринисторе VS1.

На вход цепи положительной обратной связи (диод VD15, обмотка II трансформатора Т2) блокинг-генератора поступает линейно увеличивающееся отрицательное напряжение с генератора на транзисторе VT7. Это напряжение синхронизировано с частотой электросети для реализации фазоимпульсного управления тринисторами.

В каждый полупериод напряжения электросети с делителей/напряжения R64, R65 H-R66, R67 через диоды VD4 или VD3 на базу транзистора VT7 поступают импульсы положительного напряжения, запирающие его.

С момента запирания транзистора VT7 через резистор R29 начинает заряжаться конденсатор СГ9, и. напряжение на коллекторе транзистора увеличивается почти линейно. В моменты перехода сетевого напряжения через 0 поступающее через резистор R28 отрицательное напряжение отпирает транзистор VT7, и конденсатор С19 быстро разряжается через, открытый транзистор. Формируемое на конденсаторе С19 пилообразное напряжение в цепи обратной связи блокинг-генератора становится равным постоянному напряжению на коллекторе транзистора VT8. При отсутствии сигнала на входе СДУ транзистор VT8 закрыт, и отрицательное напряжение, на его коллекторе превышает по величине амплитуду пилообразного напряжения на конденсаторе С19. Это приводит к отпиранию диода VD14 и запиранию VD15, в результате чего цепь отрицательной обратной связи оказывается замкнута, а положительной — разомкнута. При этом транзистор VT12 закрыт, и блокинг-генератор не вырабатывает управляющие импульсы.

При появлении на входе СДУ музыкального сигнала, содержащего верхние частотные составляющие, транзистор VT8 отпирается, постоянное напряжение на его коллекторе уменьшается, и в момент равенства его с линейно увеличивающимся напряжением на конденсаторе С19 происходит переключение диодов VD14 и VD15. При этом замыкается цепь положительной обратной связи блокинг-генератора, а цепь отрицательной обратной связи размыкается. Блокинг-генератор начинает работать, и в обмотке III трансформатора Т2 формируются импульсы длительностью 0,5... 1 мс, отпирающие тринистор VS1. Гирлянда HL1 зажигается.

Чем больше уровень сигнала, поступающего с фильтра верхних частот, тем больше отпирается транзистор VT8 и меньше становится, напряжение на его коллекторе, раньше по отношению к началу полупериода напряжения электросети блокинг-генератор начинает вырабатывать управляющие импульсы, отпирающие тринистор VS1, большая часть полупериода напряжения электросети поступает в нагрузку и ярче горит гирлянда HL1.

С помощью подстроенных, резисторов R36 — R38 осуществляется начальный нагрев нитей накаливания ламп HL1 — HL3 на пороге их зажигания. .

Фоновый канал СДУ отличается от основных только схемой управления блокинг-генератором. При отсутствии входного сигнала транзистор; VT11 открыт отрицательным напряжением, поступающим на его базу через резистор R34.

При подаче сигнала на вход, СДУ поступающее с общего регулятора R19 переменное напряжение усиливается каскадом на транзисторе VT6 и выпрямляется диодами VD.8, VD9. Выпрямленное положительное напряжение запирает транзистор VT11 и заряжает конденсатор С18. Лампы фона HL4 гаснут.

Питает СДУ простейший стабилизатор, выполненный на стабилитронах VD10, VD11 и резисторе R35. Напряжение. на стабилизатор поступает от двухполупериодного выпрямителя на диодах VD12, VD13 и конденсаторе С21.

Тумблером SA1 СДУ переводят в режим имитации бегущих огней. При этом секция SA1.2 отключает резистор R34 от стабилизатора, и лампа HL4 гаснет. Секция SA1.1 снимает питание с компрессора и включает электронный блок Е1. При этом срабатывает реле К1 и контактами К1.1 подключает регулятор R19 к электронному блоку.

Принципиальная схема блока показана на рис. 2. На микросхеме DD1 выполнен генератор тактовых импульсов, частоту которого регулируют переменным резистором R19 в СДУ. С одного выхода генератора (вывод 3 микросхемы DD1) тактовые импульсы поступают на делитель частоты (микросхемы DD2, DD3), а с другого выхода (вывод 8 микросхемы DD1) —на входы синхронизации сдвигового регистра DD5.

Регистр DD5 работает в режиме сдвига информации, записанной в его разряды при включении. При этом единичные уровни на выходах регистра, поступая на базы транзисторов VT8 — VT11 СДУ через элементы микросхем DD6, DD7, зажигают лампы соответствующих каналов, а нулевые — гасят.

Каждый двадцатый тактовый импульс поступает с делителя частоты на вход счетчика DD4 и изменяет его, состояние. Одновременно этот импульс, проинвертированный верхним по схеме элементом микросхемы DD1, переводит регистр DD5 в режим записи параллельной информации, поступающей с выходов счетчика. По окончании действия импульса регистр . возвращается в режим сдвига. Допустим, счетчик DD4 до прихода, двадцатого тактового импульса на его вход находился в нулевом состоянии. Тогда после поступления импульса на его выходе 1 появится единица, а на остальных сохранятся нули. Эта информация будет записана в регистр DD5 и последующими тактовыми импульсами, поступающими на выводы 8, 9, будет сдвигаться от младшего разряда к старшему. В результате на выходах 5—8 электронного блока поочередно появится отрицательное напряжение, последовательно отпирающее транзисторы VT11, VT8 — VT10 в СДУ и соответственно зажигающее лампы HL4, HL1 —HL3. Таким образом формируется бегущий Огонь из одиночных ламп. На микросхемах DD6, DD7 "выполнен узел смены направления перемещения бегущих огней. При нулевом состоянии нижнего по схеме триггера микросхемы DD2 отрицательное напряжение на выходах электронного блока перемещается от выхода .5 к выходу 8. При переключении триггера в единичное состояние импульсом с вывода 11 счетчика DD4 направление перемещения огней меняется на обратное. В зависимости от того, в какое состояние установит очередной двадцатый тактовый импульс счетчик DD4, в гирляндах будут формироваться либо бегущая тень, либо бегущий огонь с одной, двумя лампами или через одну лампу, либо все лампы будут одновременно гореть, либо одновременно гаснуть. Для блокировки какого-либо варианта бегущего огня достаточно замкнуть вывод 1 микросхемы DD2 с ее выводом 7.

Почти все элементы СДУ установлены на печатной плате (рис. 3).

Конденсаторы С21, С26, С27 и диоды VD12, VD13 устанавливают вне платы. Конденсаторы С4, С20 и стабилитроны VD10, VD11 припаивают непосредственно к печатным проводникам со стороны выводов деталей. Катушки индуктивности LI — L4 наматывают на, ферритовых стержнях 400НН (600НН) диаметром 8 мм и длиной 20 мм (можно использовать стержень от магнитных антенн радиоприёмников). Они содержат соответственно 2000, 3506, 1600,и 2000 витков провода ПЭЛ 0,1. Предварительно на концы сердечников наклеивают щечки из электрокартона или ватмана, и намотку можно осуществлять внавал.

Импульсные трансформаторы Т2 — Т5 выполняют на ферритовых кольцах 1000НН (2000НН) типоразмера К10Х7X4. Обмотки I и II имеют по 50 витков, обмотка III— 150 витков, а обмотка IV — 75 витков провода ПЭЛШО 0,1. Можно применить готовые промышленные трансформаторы И116, И117, И118. В этом, случае две обмотки промышленного трансформатора соединяют последовательно, образуя. обмотку, которая формирует управляющие импульсы блокинг-генератора (обмотка III на рис. 1).

Сетевой трансформатор Т1 выполнен на магнитопро воде ШЛ16Х20. Обмотка I содержит 4400 витков провода ПЭВ-2 0,1. Обмотки II и III содержат по 400 витков провода ПЭВ-2 0,25.

В. электронном блоке Е1 (рис. 2) транзистор VT1 установлен на радиаторе из черненой дюралюминиевой пластины размерами 80X50X3 мм.

Чертеж печатной платы и схема размещения деталей электронного блока показаны на рис. 4. Резистор R4 припаивают со стороны печатных проводников к выводам базы и коллектора транзистора VT1.