Простая цветомузыка

Автор: Евгений Пашигоров aka peg
Опубликовано 28.10.2016
Создано при помощи КотоРед.

Источником вдохновения для создания этой ЦМУ послужило "Устройство светового сопровождения музыки" В. Максимова (ж. Радио, 1981, №2). Во-первых, в нем применен очень интересный алгоритм визуализации (в корне отличный от традиционных фильтровых амплитудных каналов), практически не зависящий от амплитуды сигнала, визуализирующий главную мелодию практически по интервалам и даже ступеням. Во-вторых, полное отсутствие оперативных регулировок.
Однако же его аналоговая схема весьма сложна для повторения и требует кропотливой настройки с генератором и осциллографом.

Автор разработал намного более простое устройство, применив цифровые микросхемы.Но алгоритм визуализации сохранен практически без изменений.

Надо сказать, визуализация действительно оригинальная, совсем не похожая на обычные "мигающие" ЦМУ.

Я применял в качестве экрана 4 елочных гирлянды, предварительно установив в каждую гирлянду лампочки одного цвета. Смотрелось хорошо и на новогодней елке, и с гирляндой, выложенной узором на стене.

В качестве источника сигнала очень удобным оказался микрофон с микрофонным усилителем, дающим на выходе сигнал 0,5...1 В.

 Параметры ЦМУ:
входное сопротивление менее 300 Ом
амплитуда входного сигнала 0.5 .. 1 В
число каналов 4
макс. мощность одного канала
не более 200 Вт

Цифровые фильтры

Сигнал от микрофонного усилителя амплитудой около 0.5 В или больше подается на вход усилителя-ограничителя, собранного на трех инверторах. Тем самым мы выделяем доминирующий голос в мелодии, поскольку он наибольшей амплитуды.
Далее сигнал через ключ подается на 2-разрядный счетчик. Время счета определяется задающим генератором, собранным на остальных трех инверторах. Задающий генератор определяет интервал счета - полосу пропускания фильтра канала.

Чем выше частота задающего генератора, тем шире полоса (численно они практически равны). При номиналах деталей на схеме получается полоса около 100 Гц. Т.е. 1-й канал пропускает частоты от 0 до 99 Гц, 2-й - от 100 до 199 Гц, третий - 200-299 Гц, четвертый - 300-399 Гц.
Далее снова пропускает первый канал, потом - второй, и т.д

После счетчика - двухразрядный дешифратор (два входа - четыре выхода) и выходной регистр (память на цикл счета). На выходе регистра всегда имеем единицу на каком-нибудь одном канале (который определяется частотой доминирующего голоса), на остальных - 0. (Поэтому роль фонового канала играет первый канал, при отсутствии сигнала его выход равен единице. Но при наличии сигнала - это такой же равноправный канал, как и остальные три, поскольку он работает в своих полосах частот). В конце интервала счета выходная информация записывается в регистр, счетчик сбрасывается, цикл повторяется.

Из описания ясно, что на этом принципе можно легко увеличивать число каналов, применяя счетчики с большим количеством разрядов и соответствующие дешифраторы и регистры.

Силовая часть

Состоит из 4 идентичных каналов и генератора пилы, синхронной с сетью.
1-й транзистор каждого канала - интегратор. Постоянная интегрирования задается конденсатором 5 мк, время нарастания и спада - разные, для 4 каналов спад в 3 раза дольше нарастания (1+3=4). При таком выборе интегрирования каналы,  сменяя друг друга, исчезают не сразу, образуя смешение цветов.

Если делать другое число каналов, соотношение желательно поменять в нужную сторону (иначе на выходе будет или только один канал, или все сразу). Далее сигнал подается на триггер Шмитта, туда же подается пила - на выходе имеем фазовое управление для тиристоров. Генератор пилы состоит из коденсатора 5 мк, заряжающегося через резистор 1 к. На нулях выпрямленного напряжения сети конденсатор разряжается через транзисторный ключ. КТ361 - эмттерный повторитель (буфер).

Внимание! Устройство гальванически связано с сетью, поэтому все элементы должны быть надежно изолированы от корпуса, во избежание поражения электрическим током. По этой же причине недопустимо подключение источников сигнала без развязывающего трансформатора (микрофон намного лучше и удобнее).

Детали

В цифровой части можно применить как оригинальные микросхемы 155 серии, так и зарубежные аналоги серии 74хх. Кроме того, опытные радиолюбители легко могут заменить счетчик, дешифратор и регистр на более для них подходящие.
Транзисторы КТ315, КТ361 с любой буквой можно заменить на любые современные кремниевые маломощные соответствующей проводимости. То же самое справедливо и для тиристоров. Подойдут любые современные на напряжение 400 В и более (ток управления не более 15 мА). Все резисторы маломощные (0.125 - 0.25 Вт).
Выпрямительный мост на входе 220 В - любой на ток более 1 А и напряжение более 400 В.
Блок питания 5 В - любой стабилизированный на ток более 300 мА.

Схема налаживания не требует, безошибочно собранная из исправных деталей работает сразу.

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Простая цветомузыка.

ЛЮБИМОЕ ЗАБЫТОЕ. ЦМУ&СМУ

Цветомузыкальный медальон "Кошачий Глаз" ("Cats Eye").

Вспомнить ЦМУ

Цветомузыкальная приставка на К561ИЕ10.