Во времена моего детства и юности цветомузыкальные (ЦМУ) или как еще говорили светодинамические установки (СДУ) были очень популярны. Даже иногда говорили: "Какой же ты радиолюбитель, если ни одной ЦМУ не собрал?" Поскольку радиодетали в СССР были ОЧЕНЬ дефицитны (если конечно ты не работал на радиозаводе, откуда имел возможность их "брать") то нам 13-14-летним пацанам оставалось только "доставать" их из того до чего могли дотянуться. попросту воровали и курочили ту аппаратуру, что ржавела на складе шахты, рядом с которой я тогда жил. Однажды так вообще за выходные (суббота-воскресенье) "разобрали" шахтовый механизированный комплекс который слесаря готовили к спуску в шахту ВСЮ НЕДЕЛЮ. Мне отец потом рассказывал как долго и затейливо бригадир материл слесарей, которые за пять дней не могли все сделать, а "сопливые пацаны" за два дня сделали намного больше. Даже грозился "разогнать всех на....й и набрать этих сопляков". В общем скандал тогда случился знатный, но по счастью все обошлось беседой с участковым и его рекомендацией родителям отправить меня в радиокружок. А все из за того что тиристоров в магазинах НЕ БЫЛО. Да и мощные транзисторы типа П217 тоже на прилавках не лежали. Но в радиокружке наш руководитель давал (абсолютно бесплатно) нам их без проблем.
Ну это все лирическое отступление....
При проектировании этого ЦМУ сделана попытка изготовить его в лучших традициях аналоговой техники 90-х годов прошлого века, но на современной элементной базе. Многолетний опыт применения различных cветодинамических установок показал, что четырёхканальный вариант наиболее приемлем с точки зрения восприятия и зрительного соответствия музыке. Для достижения ещё более точного соответствия (а это всегда субъективно) устройство имеет ряд необычных регулировок, позволяющих добиться результата, максимально точно отражающего пожелания пользователя.
В качестве источников света предполагается использование ламп накаливания, что создаёт на больших пространствах наиболее комфортную цветовую картину. Фоновая засветка не предусмотрена, но может быть легко добавлена.
Принципиальная схема ЦМУ изображена на рис. 1 и 2. Входной аудиотракт состоит из усилителя на ОУ DA2.1 и повторителя напряжения на ОУ DA2.4. Регулятор усиления системы АРУ — управляемый делитель напряжения из резистора R9 и полевого транзистора VT1. Датчик уровня выходного сигнала усилителя собран по стандартной схеме следящего пикового детектора на ОУ DA2.2 и DA2.3. Это позволило получить желаемую зависимость выходного напряжения от входного. Скорость нарастания усиления после спада уровня входного сигнала можно изменять, подбирая сопротивление резистора R21. Средняя яркость свечения ламп сохраняется неизменной в большом интервале изменения диапазона входных сигналов, при этом корректно отображаются перепады громкости.
Подстроечным резистором R29 устанавливают средний уровень сигнала на выходе аудиотракта. Полевой транзистор VT1 можно заменить биполярным структуры п-р-п, уменьшив при этом сопротивление резистора R1 до 47 кОм.
Блок фильтров особенностей не имеет. Входящие в него четыре фильтра (ФНЧ на ОУ DA5.1, полоснопропускающие фильтры на ОУ DA5.2, и ОУ DA5.3 и фильтр верхних частот на ОУ DA5.4) выполнены по стандартным схемам активных фильтров второго порядка. Расчётные АЧХ этих фильтров показаны на рис. 3. Выбор фильтров всегда субъективен, поэтому при повторении устройства можно по желанию скорректировать их характеристики.
На выходе каждого фильтра установлены детекторы уровня сигнала на диодах VD9—VD16. Резисторы R45—R48 на входах детекторов создают небольшую инерционность включения ламп, а резисторы на выходах (R49—R52) задают скорость разрядки конденсаторов С32—С35 и определяют продолжительность их погасания после спада уровня сигнала.
Если предполагается использовать ЦМУ на дискотеках, сопротивление резисторов R49—R52 можно немного уменьшить. Их номиналы, указанные на схеме, оптимальны для домашнего применения. Выходы детекторов подключены к узлу на счетверённом компараторе DA6, формирующему импульсы, управляющие через оптроны U1—U4 симисторами VS1—VS4.
С зажимной колодки ХР1 напряжение сети -230 В поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. К его вторичной обмотке подключены два однополупериодных выпрямителя — положительного напряжения на диоде VD4 и отрицательного напряжения на диоде VD3. Далее следуют стабилизаторы напряжения +7В на транзисторе VT4 и -7В на транзисторе VT3.
Напряжение вторичной обмотки поступает также на детектор моментов перехода сетевого напряжения через ноль, выполненного на компараторах напряжения DA1.1 и DA1.2. Цепи R7VD2 и R8VD1 формируют напряжения соответственно +0,6 В и -0,6 В, с которыми компараторы сравнивают напряжение вторичной обмотки трансформатора, уменьшенное вдвое делителем напряжения R2R5.
Транзистор VT2, резистор R18 и конденсатор С8 образуют формирователь пилообразного напряжения, которое усиливает ОУ DA4.1, а далее инвертирует и сдвигает по уровню ОУ DA4.2. Подстроечными резисторами R22 и R25 регулируют соответственно смещение выходного пилообразного напряжения относительно нулевого уровня и его размах.
Узлы управления лампами накаливания построены по стандартным схемам с гальванической развязкой на оптронах U1—U4 (без контроля перехода напряжения через ноль) и симисторах VS1—VS4. Вместо симисторов ВТА16-600В можно использовать любые другие с подходящими параметрами.
На инвертирующие входы компараторов микросхемы DA6 поданы сигналы с детекторов уровней напряжения в частотных каналах. На их неинвертирующие входы поступает спадающее пилообразное напряжение с выхода ОУ DA4.2. Каждый компаратор изменяет своё состояние в моменты равенства напряжений на своих входах. Поэтому коэффициент заполнения импульсов, формируемых на их выходах, изменяется в такт с изменениями напряжения на выходах детекторов уровня в частотных каналах. К выходам компараторов через ограничивающие ток резисторы R57—R60 подключены излучающие диоды оптронов U1—U4. Фотосимисторы этих оптронов непосредственно управляют симисторами VS1—VS4, а те, в свою очередь, цветными лампами накаливания, подключёнными к зажимным винтовым колодкам ХТ2—ХТ5.
Эпюры сигналов в различных точках устройства, в том числе на входах и выходе компаратора напряжения DA6.2, показаны на рис. 4. Формирование сигналов в других частотных каналах происходит аналогично.
ЦМУ собрана на печатной плате размерами 130x100 мм из фольгированного с одной стороны текстолита рис. 5, расположение деталей также показано на рис. 6 Некоторые отверстия и контактные площадки оставлены свободными в расчёте на дальнейшее совершенствование устройства. Отверстия для выводов подвижных контактов подстроечных резисторов отмечены точками. На плате необходимо установить две перемычки из изолированного провода.
Все компоненты устройства — выводные. Понижающий трансформатор Т1 с напряжением вторичной обмотки 9 В. Светодиод HL1 может быть расположен как на плате, так и вынесен на лицевую панель корпуса. Резистор R28 подбирается под параметры конкретного светодиода.
Внешний вид установленной в корпус платы показан на рис. 7 и 8. Вместо подстроечных резисторов R31—R34 применены переменные, установленные на передней панели устройства.
Устройство не критично к номиналам большинства компонентов, кроме деталей фильтров. ОУ могут быть использованы любые, но при этом может потребоваться корректировка печатной платы.
Приступая к проверке и налаживанию изготовленного ЦМУ, сначала с помощью осциллографа убедитесь в наличии пилообразного напряжения на стоке транзистора VT2. Далее подстроечным резистором R25 установите размах "пилы" на выходе ОУ DA4.1. Подстроечным резистором R22 сдвиньте проинвертированную "пилу" на выходе ОУ DA4.2 так, чтобы её нижние точки находились на линии нулевого потенциала, как показано на рис. 4.
Затем подайте на входной разъём XS1 звуковой сигнал 300...500 мВ.эфф и подстроечным резистором R29 установите его размах на выходе ОУ DA2.4 около 3 В. Далее резисторами R31—R34 добейтесь желаемого характера цветовой картины. Проконтролировать сигналы, поступающие на компараторы DA6.1—DA6.4, можно на их входах, а на оптроны U1—U4 — на выходах этих компараторов.
На этом базовая регулировка устройства завершена. В дальнейшем её можно уточнить по субъективным оценкам результата. В представленном варианте ЦМУ обеспечивает достаточно хорошее цветовое сопровождение музыки. Но при этом оно выполнено так, что легко позволяет экспериментировать с различными вариантами улучшения световой картины.
Так, например, форму пилоообразного напряжения можно сделать нелинейной, что несколько улучшит линейность зависимости, яркости свечения ламп от напряжения звукового сигнала в частотных каналах. Кроме этого, интересный результат получается, если сдвиг "пилы" сделать зависящим от напряжения на выходе ОУ DA2.3, подав это напряжение через резистор дополнительно на один из входов ОУ DA5.2. Возникнет интересная зависимость яркости ламп от громкости музыки.
Файл к статье - в архиве платы в Sprint_layout и список деталей в Exel
https://disk.yandex.ru/d/YKrp_8Bphfcw0g
Небольшое видео работы ЦМУ