СВЕТОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Более сложную и технически более интересную установку для автоматического воспроизведения цветового сопровождения музыкальной программы можно построить по структурной схеме, приведенной на рис. 336.

Рис. 336. Структурная схема светодинамической установки

В такой установке, предложенной Р. Абзалетдиновым из г. Москвы, четыре частотных канала, каждый из которых настроен на среднюю частоту соответствующего ему участка звукового диапазона: высших - средних - на частоту 7500, средних - на частоту 1500, средних - низких - на частоту 300, низших - на частоту 90 Гц. Первому из этих частотных каналов условно присвоин синий цвет, второму - зеленый, третьему - желтый, четвертому - красный.

Электрический сигнал музыкальной программы, снимаемый с линейного выхода магнитофона, электропроигрователя или другого звуковоспроизводящего устройства, подают на вход предварительного усилителя светодинамической установки, а с его выхода - на входы активных полосовых -фильтров , разделяющих всю полосу частот музыкальной программы на четыре основных участка - канала. Далее следуют амплитудные детекторы V1 - V4, выпрямляющие переменные напряжения звуковых частот, выделенные -фильтрами.

Постоянные составляющие продетектированных сигналов усиливаются до необходимой мощности усилителя тока . К их выходам подключены группы ламп накаливания, окрашенные в цвета, соответствующие частотным каналам, которые образуют выходное оптическое устройство (ВОУ) установки.

Одновременно сигналы с выходов усилителей подаются и на вход усилителя постоянного тока , нагруженного на группу ламп накаливания, суммарная мощность которых меньше мощности ламп любого канала цвета. Это пятый, вспомогательный канал установки - канал фона. Лампы этого канала светятся, к тому же не очень ярко, только тогда, когда на входе установки нет сигнала музыкальной программы.

Принципиальная схема такой светодинамической установки показана на рис. 337. Сигнал с линейного выхода магнитофона подается на гнезда 3 и 2 разъема X1, а от пьезокерамического звукоснимателя - на гнезда 5 и 2 (нумерация гнезд соответствует общепринятой для пятиконтактной розетки ). Переменный резистор - регулятор уровня входного сигнала. С его движка сигнал через конденсатор и резистор поступает на вход двухкаскадного предварительного усилителя на транзисторах V1 и V2. Транзистор V2 включен эмиттерным повторителем, что обеспечивает оптимальные условия работы активных полосовых фильтров RC, стоящих за предварительным усилителем входного сигнала. Монофонический сигнал можно подавать непосредственно на переменный резистор , минуя развязывающие резисторы R1 и (или совсем исключив их), при этом чувствительность усилителя к слабым сигналам несколько повысится.

Переменные резисторы , соединенные между собой параллельно и явттяютттиеся нагрузкой транзистора V2, выполняют функцию регуляторов уровня сигналов в каждом из каналов цвета. С их движков усиленный сигнал поступает к соответствующим полосовым фильтрам.

Основные каналы светодинамической установки различаются только номиналами некоторых конденсаторов и резисторов, входящих в цепи активных фильтров RC. Поэтому расскажу тебе о работе лишь одного из них - канала низких часто, настроенного на среднюю частоту около 90 Гц.

Активный полосовой (фильтр RC этого канала представляет собой двухкаскадный усилитель на транзисторах V3 и V4, охваченный частотнозависимой обратной связью по переменному току, напряжение которой с эмиттера транзистора V4 подается в цепь базы транзистора V3. Коэффициент усиления каскада на транзисторе V3 устанавливают подбором эмиттерного резистора с таким расчетом, чтобы фильтр работал на грани возбуждения. При этом полоса частот, пропускаемая фильтром, сужается, а подъем амплитудно-частотной характеристики фильтра на резонансной частоте достигает восьмидесятикратного увеличения.

Рис. 337. Принципиальная схема светодинамической установки

С резистора , являющегося выходным элементом фильтра, сигнал через конденсатор и резистор подается к амплитудному детектору, диоды V5 и V6 которого включены по схеме удвоения выходного напряжения.

В трёхкаскадном усилителе постоянного тока работают транзисторы V7, V8 и V16 разных структур, включенные по схеме ОЭ, Связь между ними непосредственная: база транзистора V16 соединена с коллектором транзистора V8, а база его - с коллектором транзистора V7 первого каскада. Пока сигнала на входе установки нет, все транзисторы усилителя закрыты и группа ламп в коллекторной цепи выходного транзистора V16 не горит. С появлением сигнала в канале транзистор V7, а за ним и транзисторы V8 и V16 открываются, и тем больше, чем больше управляющее отрицательное напряжение на выходе детектора, а значит, и базе транзистора V7.

Начинает, следовательно, светиться группа ламп этого канала цвета. Кремниевый диод V9 в эмиттерной цепи транзистора V16 термостабилизирует режим работы выходного каскада.

Аналогично работают и три других основных каналов цвета, изображенные на схеме условными прямоугольниками с цифрами частоты настройки. Предполагается, что данные всех деталей их каналов, кроме номиналов конденсаторов и резисторов , определяющих среднюю частоту настройки полосовых фильтров, такие же, как данные деталей канала 90 Гц. Номиналы этих конденсаторов и резисторов частотозадающих цепей фильтров, а также ориентировочные сопротивления резисторов в каждом из четырех каналов цвета указаны в приведенной здесь таблице.

Таблица В

Аналогичным образом работает и усилитель постоянного тока канала фона, выполненный на транзисторах V10, V11 и V17. Управляющие им отрицательные напряжения снимаются с коллекторов транзисторов V13-V16 и через развязывающие резисторы и делитель подаются в цепь базы транзистора V10. При отсутствии сигнала на входе цветодинамической установки напряжения на коллекторах транзисторов V13-V16 близки к напряжению источника питания, а отрицательное напряжение на базе транзистора V10 оказывается достаточным для поддержания его, а значит, и транзисторов , V17 в открытом состоянии. В это время группа ламп канала фона горит. Появление сигнала хотя бы в одном из каналов цвета приводит к уменьшению отрицательного напряжения на базе транзистора V10, в результате чего он, а вместе q ним и транзисторы , V17 частично закрываются, и яркость свечения ламп этого канала уменьшается. При появлении же сигнала во всех каналах цвета отрицательные напряжения на коллекторах транзисторов всех выходных каскадов усилителей тока уменьшаются почти до нуля, транзисторы усилителя тока канала фона закрываются полностью и его лампы гаснут.

Светодинамическая установка питается от сети переменного тока напряжением 220 В через понижающий трансформатор и двухполупериодный выпрямитель на диодах V21-V24, включенных по мостовой схеме. На коллекторы мощных транзисторов V13-V17 выходных каскадов усилителей тока напряжение питания подается с фильтрующего конденсатора через соответствующие им группы ламп выходного оптического устройства, а на все другие транзисторы - с выхода стабилизатора напряжения , образованного последовательно соединенными стабилитронами V19, V20 и транзистором V18. Лампа - индикатор включения питания.

Вот, пожалуй, то основное, что надо знать для осмысленного подхода к конструированию такого цветомузыкального устройства.

Цветодинамическая установка с выходным оптическим устройством в том виде, в каком они выполнены автором конструкции, показана на рис. 338, а монтаж деталей и узлов в корпусе - на рис. 339. Корпус, размеры которого зависят от габаритных размеров имеющихся деталей, сделан из пластин листового дюралюминия, скрепленных в единую конструкцию с помощью уголков и винтов.

Рис. 338. Светодинамическая установка

Рис. 339. Вид на монтаж в корпусе (верхняя стенка снята)

Боковые, нижняя и верхняя стенки корпуса имеют вентиляционные отверстия, снизу привернуты резиновые ножки. На лицевой панели справа - входной резистор , под ним - выключатель питания . Слева от него расположены регуляторы уровня сигналов в каналах цвета . Под крайним левым регулятором виднеется «глазок» индикатора включения сети.

Большая часть деталей установки смонтирована на печатной плате размерами мм (рис. 340), выполненной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Монтаж, конечно, может быть навесным, если в твоем распоряжении не окажется фольгированного материала, но размещение деталей на плате надо сохранить таким же. Детали канала фона смонтированы на отдельной плате размерами мм, которая находится в другом небольшом корпусе. Мощные транзисторы V13-V17 выходных каскадов усилителей тока и транзистор V18 стабилизатора напряжения установлены на ребристых теплоотводящих радиаторах, приобретенных в магазине радиотоваров. Самодельные радиаторы должны иметь эффективную площадь рассеяния не менее .

Все постоянные резисторы - любые малогабаритные. Электролитические конденсаторы, кроме конденсатора , типа или (конденсатор фильтра выпрямителя составлен из двух, конденсаторов емкостью по . Конденсатор должен быть с возможно малым током утечки; этому требованию отвечают конденсаторы или . Переменные резисторы с функциональной зависимостью вида В или в крайнем случае А.

Маломощные низкочастотные р-n-р транзисторы могут быть серий со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50 (V1, V3) и 30 (V2, ). Тот из транзисторов, коэффициент которого больше, устанавливай в активном фильтре канала, настраиваемого на частоту 7500 Гц.

Предоконечные транзисторы каналов обязательно должны быть кремниевыми с минимальным обратным тока коллекторного перехода. Подойдут транзисторы серий КТ312, КТ315 с любым буквенным индексом. Мощные транзисторы V13-V18 могут быть серий с любым буквенным индексом. Стабилитроны (V19, V20) можно заменить двумя другими стабилитронами, суммарное напряжение стабилизации которых будет 14-17 В. Диоды V9, V12 в эмиттерных цепях транзисторов выходных каскадов каналов могут быть любыми из серий .

Трансформатор , использованный в блоке питания описываемой цветодинамической установки, унифицированный ТПП267 . Но он может быть самодельным, обеспечивающим ток нагрузки А при напряжении на вторичной обмотке не менее 18 В. Иначе яркость свечения ламп выходного оптического устройства будет зависеть не от уровня входного сигнала, а от числа каналов, включенных в данный момент и пропадет динамичность сопровождения музыкальной программы, чем больший ток может обеспечить трансформатор блока питания, тем более мощные лампы накаливания можно применять в выходном оптическом устройстве.

Рис. 340. Печатная плата и размещение деталей на ней

Для самодельного трансформатора подойдет магнитопровод, площадь сечения сердечника которого составляет 8-10 см . Его первичную обмотку можно намотать проводом , вторичную - проводом . С расчетом числа витков в каждой из обмоток ты уже знаком.

Основой выходного оптического устройства установки (см. рис. 338) служит дюралюминиевая трубка диаметром 10 и длиной 300 мм, укрепленная на подставке из толстого цветного органического стекла. К трубке липкой лентой прикреплены провода в поливинилхлоридной изоляции, к оголенным концам которых припаяны группы ламп накаливания (на напряжение 6,3 В при токе 0,13 А) каналов цвета и фона. Окрашенные в соответствующие цвета прозрачными лаками они расположены на трубка ярусами: в нижнем - лампы канала фона; в четырех других ярусах в произвольном порядке лампы каналов цвета.

Цветорассеивающим экраном служит цилиндрический плафон светильника изготовленный из гранулированного полистирола, позволяющий с любой стороны наблюдать игру цветов музыкального сопровождения. Такой плафон можно приобрести в магазине электротоваров.

Теперь о налаживании. Но прежде тщательно проверь весь монтаж по принципиальной схеме установки. После включения питания группы ламп каналов должны кратковременно вспыхнуть, плавно погаснуть и тут же загореться лампы канала фона. Если будет именно так, то это свидетельствует об исправной работе усилителей постоянного тока. Может, однако, случиться, что лампы одного из каналов цвета не погаснут. Это будет признаком возбуждения активного полосового фильтра RC этого канала на его резонансной частоте. Для устранения возбуждения надо несколько увеличить сопротивление резистора в эмиттерной цепи транзистора V3 фильтра.

После этого входной разъем соедини экранированным проводом с линейным выходом магнитофона или проигрывателя, проверь действие регуляторов уровней сигнала и оставь устройство включенным минут на 20-30 для установления теплового режима работы. Затем движок переменного резистора установи в положение, при котором уровень входного сигнала будет равен нулю. Теперь причиной свечения ламп какого-либо из каналов цвета может быть проникновение постоянной составляющей с эмиттера транзистора V4 на вход усилителя постоянного тока этого канала через конденсатор , резистор и диод V6. В таком случае конденсатор С 5 надо будет заменить другим, с меньшим током утечки. Другая причина свечения ламп канала цвета - большой обратный ток коллекторного перехода транзистора V8. Такой транзистор придется заменить аналогичным транзистором с меньшим значением параметра .

Заключительный этап налаживания цветодинамической установки - подбор желаемой яркости свечения ламп канала фона при отсутствии входного сигнала. Делай это подбором резистора в базовой цепи транзистора V10 первого каскада усилителя постоянного тока.

В процессе эксплуатации цветодинамической установки яркость свечения ламп каналов цвета устанавливай по своему желанию соответствующими им переменными резисторами .

Обязательно ли экран выходного оптического устройства цветодинамической установки должен иметь форму экрана? Нет, конечно. Как правило, конструкторы подобных устройств, создающих эффект игры цветов, сами, по своему вкусу, придумывают для них цветорассеивающие экраны. Но, пожалуй, чаще все же экраны делают в виде плоских ящиков, которые можно ставить на стол, переносить из одного помещения в другое, подвешивать на стене. Их передними стенками - экранами служат матовые стекла, листы полупрозрачного органического стекла, иногда подкрашенного, за которыми размещают лампы каналов цвета. На одной из боковых стенок может быть и динамическая головка для звукового сопровождения светового эффекта. Порядок размещения ламп за экраном - то же дело вкуса. Здесь твоим советчиком может быть эксперимент.

На этом я заканчиваю беседу, посвященную основам электро- и цветомузыки.