Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Urządzenie iluminofoniczne
4-kanałowe
część I
Opisane niżej urządzenie powstało
na zamówienie szerokiego grona
Czytelników. Właśnie iluminofonia
2157
była jednym z kilku układów,
o który najczęściej upominali się
młodsi Czytelnicy przy okazji
grudniowej ankiety.
Przedstawione urządzenie analizuje za- Sygnał z mikrofonu jest wzmacniany stwa  urządzenie zasilane jest z sieci
wartość poszczególnych częstotliwości i podawany na potencjometr regulacji po- 220V, a więc napięciem groz
nym dla
w sygnale audio i stosowanie do tego ste- ziomu. Sygnał z potencjometru jest poda- życia i zdrowia.
ruje pracą czterech różnokolorowych żaró- wany na filtry rozdzielające pasmo akus- W praktyce nie wszystkie elementy
wek. Muzyce towarzyszy więc pulsujące tyczne na cztery zakresy. Sygnały z po- pokazane na schemacie będą montowa-
różnobarwne światło o natężeniu propor- szczególnych filtrów są prostowane i po- ne. Dzięki temu urządzenie w wersji pod-
cjonalnym do zawartości w sygnale składo- dawane na cztery komparatory sterujące stawowej będzie prostsze i tańsze.
wych o poszczególnych częstotliwościach. za pośrednictwem triaków pracą lamp. Układ zasilany jest napięciem symetrycz-
Dzięki zastosowaniu wewnętrznego W prostych urządzeniach iluminofo- nym ą12V, uzyskiwanym z kostek U9 i U10.
mikrofonu, nie jest potrzebne połączenie nicznych próg zadziałania komparatorów Urządzenie nie zawiera żadnego gniaz-
przewodowe pomiędzy wzmacniaczem, jest stały, przez co istnieją tylko dwa sta- da wejściowego.  Wejściem sygnału
a iluminofonią. Jest to istotne ze wzglę- ny wyjściowe i dwa stopnie jasności: cał- jest dwukońcówkowy mikrofon elektre-
dów bezpieczeństwa. kowite wyłączenie i pełne świecenie towy, oznaczony Mic, stąd elementy
Dużym problemem przy konstruowa- lamp. W prezentowanym układzie wpro- R3,R4 i C5. Sygnał z mikrofonu jest
niu układów iluminofonicznych zawierają- wadzono dodatkowy generator przebie- wzmacniany w dwustopniowym wzmac-
cych triaki bądz
tyrystory było i jest wystę- gu schodkowego podobnego nieco do niaczu ze wzmacniaczami operacyjnymi
powanie zakłóceń sieciowych, związanych piły, dzięki czemu w zależności od pozio- U6A i U7A. Wzmocniony sygnał podawa-
z fazowym sposobem sterowania tych mu sygnału uzyskuje się kilka stopni jas- ny jest na potencjometr POT.
elementów. W przedstawianym układzie ności żarówek. Takie rozwiązanie umożli- Na wejściu wzmacniacza U7A umiesz-
zastosowano układy włączające triaki wia kilkustopniową, czyli niemal płynną czono szereg dwójników (R7C7...R10C10).
w momencie przechodzenia przez zero regulację jasności żarówek, a nie tylko Umożliwiają one kształtowanie charakte-
przebiegu napięcia sieci 220V. Dzięki temu ich pulsowanie. rystyki wzmacniacza. wstępnego. Chodzi
wyeliminowano konieczność stosowania o to, że w typowych nagraniach zawar-
filtrów przeciwzakłóceniowych, niezbęd- Opis układu tość składowych o niższych częstotliwoś-
nych w układach sterowanych fazowo. Schemat ideowy urządzenia w pełnej ciach jest znacznie większa, niż składo-
r
y
s
u
n
k
u
2
Układ w swej wersji podstawowej jest wersji pokazany jest na rysunku 2 (str. 8). wych o wyższych częstotliwościach. Dla
prosty do wykonania i nie wymaga regulacji. Schemat wyglą-
Przy zachowaniu odpowiednich środków da na skompliko-
bezpieczeństwa (związanych z występowa- wany, ale w rzeczy-
niem w układzie napięcia sieci), wykonania wistości składa się
urządzenia mogą się podjąć nawet osoby, z kilku prostych
które nie do końca rozumieją działanie układu bloków. Do jego
Bardziej zaawansowani elektronicy wykonania i urucho-
mają szerokie pole do popisu i mogą mo- mienia nie jest po-
dyfikować układ, uzyskując odmienne trzebna rozległa
efekty  możliwości te są opisane w koń- wiedza ani umiejęt-
cowej części artykułu. ności. Jedyną spra-
wą, na którą trzeba
Zasada działania zwrócić baczną u-
Schemat blokowy urządzenia pokaza- wagę jest zapew-
Rys. 1. Schemat blokowy
r
y
s
u
n
k
u
1
no na rysunku 1. nienie bezpieczeń-
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97 7
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Rys. 2. Schemat ideowy urządzenia iluminofonicznego
8 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
równomiernej pracy wszystkich lamp po- prostuje jedynie sygnały o amplitudach U1B...U4B występuje przebieg schodko-
trzebne jest więc uwydatnienie wy- powyżej 600mV. Mniejsze sygnały po wy. Dzięki odpowiedniemu dobraniu re-
ższych częstotliwości. Temu celowi służy prostu przezeń nie przechodzą. zystorów R39...R48, nie jest to przebieg
wspomniana sieć dwójników RC. Prostownik liniowy ze wzmacniaczem ope- liniowy, a raczej logarytmiczny. Dzięki te-
W układzie przewidziano także obwód racyjnym jest wręcz niezbędny wtedy, gdy po- mu jasność żarówek zmienia się propor-
automatycznej regulacji poziomu z ukła- ziom jasności żarówek ma być regulowany cjonalnie do logarytmu (wyprostowanego
dem U7B i tranzystorem T1. Próby wyka- płynnie, a nie dwustanowo, jak to bywa i uśrednionego) napięcia w danym kanale.
zały, że obwód taki nie jest niezbędny, w prostszych urządzeniach iluminofonicznych. W pełnej wersji uzyskuje się 10 schodków,
oprócz zalet ma też wady, więc w wersji Prostownik aktywny ma jeszcze jedną czyli dziesięć poziomów jasności żarówki.
podstawowej nie będzie on montowany. zaletę: oprócz prostowania może wzmac- W praktyce ze względu na ograniczo-
Pozostawiono jednak rezystor R5 niać sygnał. Tak też jest w przedstawia- ną stromość filtrów i znaczną długość
o wartości 100k&!, który będzie potrzeb- nym układzie. Wzmocnienie poszczegól- cyklu pracy celowe okazało się zmniej-
ny, gdy ktoś chciałby wykorzystać obwód nych prostowników wyznaczone jest sto- szenie liczby tych poziomów do 5...6.
automatycznej regulacji wzmocnienia. sunkami rezystorów R30/R26, R32/R27, Choć licznik 4017 może zliczać do 10,
Potencjometr POT pozwala ręcznie R34/R28 i R36/R29. Wzmocnienie kolej- z przedstawionego względu w układzie po-
ustawić odpowiedni poziom sygnały, tak nych prostowników nie jest jednakowe. kazanym na rysunku 2 skrócono cykl pracy
by lampy zapalały się przy oczekiwanych W trakcie testów modelu okazało się, że licznika do sześciu łącząc nóżkę 5 z nóżką 15.
r
y
s
u
n
k
u
4
poziomach głośności. trzeba zarówno zmodyfikować charakte- Na rysunku 4 pokazano w uproszcze-
Kostka U6B pełni jedynie rolę bufora, rystykę częstotliwościową wzmacniacza niu zasadę działania układu generatora
który jest potrzebny, by filtry mające nie- wstępnego, stosując odpowiednie war- przebiegu schodkowego i pracy kompa-
wielką rezystancję wejściową nie obcią- tości elementów C9, C10 i R9, R10, jak ratorów (kostki U5 i U8) przy różnych po-
żały nadmiernie potencjometru POT. i skorygować wzmocnienie poszczegól- ziomach napięcia z prostowników linio-
Filtry aktywne zbudowane są z układa- nych kanałów. Stąd różniące się od siebie wych. Właśnie ze względu na logaryt-
mi U1A, U2A, U3A i U4A. Wykorzystano wartości rezystorów R32, R34 i R36. micznie zmienną wysokość schodków,
tu filtry z tak zwanym wielokrotnym Zastosowane w układzie prostowniki konieczne było zastosowanie precyzyj-
sprzężeniem zwrotnym. W układzie wy- wyposażone są w filtry uśredniające nych prostowników liniowych ze wzmac-
stępują trzy filtry środkowoprzepustowe (R31C29...R37C32). niaczami operacyjnymi.
i jeden górnoprzepustowy (z kostką U4A). Płynną regulację jasności lamp umożli- Dla rozszerzenia możliwości dobierania
W pierwotnej wersji filtr najniższych częs- wia układ generatora przebiegu schodko- poziomów napięcia i odpowiadających im
totliwości był filtrem dolnoprzepusto- wego z licznikiem U11 i przetwornikiem jasności lamp, przewidziano obwód prze-
wym, ale próby wykazały, że uzyskiwana rezystorowym z diodami D15...D24 i re- suwania napięcia spoczynkowego na wy-
stromość zboczy była za mała. zystorami R38...R48. jściach prostowników liniowych. Są to ele-
Ponieważ urządzenie będzie używane Licznik U11 zlicza wyprostowane impul- menty R53...R55, C14. Przeprowadzone
przez osoby korzystające z różnej klasy sprzę- sy przebiegu sieci energetycznej. Dzięki za- próby wykazały, że w wersji podstawowej
tu audio, także sprzętu niezbyt wysokiej ja- stosowaniu w zasilaczu prostownika dwu- nie potrzeba przesuwać tego poziomu,
kości, zastosowano podział pasma, pokazany połówkowego jest to częstotliwość 100Hz. dlatego rezystor R55 zastąpiono zworą.
r
y
s
u
n
k
u
3
na rysunku 3. Przybliżone częstotliwości Dla umożliwienia pracy licznika zmodyfiko- Elementami wykonawczymi urządze-
środkowe filtrów wynoszą 140Hz, 420Hz wano obwód prostownika sieciowego nia są triaki. Zastosowanie triaków o prą-
i 1700Hz. Częstotliwość graniczna filtru gór- wprowadzając elementy R1, R2, D5. Prze- dzie 6A umożliwia zastosowanie żarówek
noprzepustowego wynosi około 3,5kHz. bieg na rezystorze R1 jest  dwupołówkowo o mocach rzędu kilkuset watów. W prak-
Jak widać, wybrano dość niskie częs- wyprostowaną sinusoidą . Jego zbocza nie tyce raczej nie będą potrzebne żarówki
totliwości górnych pasm, właśnie ze są ostre, ale nie przeszkadza to w pracy licz- o mocach większych niż 100W.
względu na posiadaczy sprzętu słabszej nika, ponieważ układ CMOS 4017 ma na Aby skutecznie oddzielić obwody sieci
jakości, przenoszącego pasmo do co naj- wejściu CLK układ Schmitta, który umożli- energetycznej od układu sterującego, za-
wyżej 10kHz. wia pracę nawet przy bardzo wolno rosną- stosowano oddzielenie galwaniczne
Przy projektowaniu filtrów przyjęto cych impulsach wejściowych. w postaci optotriaków U12...U15.
dobroć równą 4, co dało wystarczającą se- Na rezystorze R38, a tym samym na Dla uniknięcia zakłóceń występują-
parację poszczególnych kanałów. Wzmoc- wejściach czterech komparatorów cych przy fazowym sterowaniu triaków,
nienie każdego filtru wynosi 2 (+6dB). wykorzystano optotriaki z wbudowanym
Wzmacniacze operacyjne U1B, U2B, obwodem włączania przy przejściu napię-
U3B i U4B pracują w obwodach jednopo- cia sieci przez zero.
łówkowych prostowników aktywnych. W szereg z optotriakami włączono do-
Dzięki zastosowaniu prostowników ak- datkowo diody LED, które pełnią funkcję
tywnych uzyskuje się liniowe prostowa- kontrolek i są bardzo pomocne przy pró-
nie wszystkich sygnałów, także tych bach i testach, gdy żarówki nie są jeszcze
o małych amplitudach, rzędu miliwoltów. podłączone. Dla równomiernego obciąże-
Zwykły prostownik z diodą krzemową nia zasilacza, dwa obwody (D25, D26) ob-
ciążają z
ródło napięcia dodatniego, a ob-
wody z diodami D27, D28  ujemnego.
Elementami wykonawczymi urządze-
nia są cztery żarówki. Dołączone one bę-
dą do obwodu sieci 220V i punktów E,E1,
F, F1, G, G1, H, H1. Proponowany układ
połączeń pokazany jest na rysunku 2.
Rys. 4. Zasada działania układów
Dokończenie w EdW10/97.
Rys. 3. Podział pasma akustycznego sterujących jasnością lamp
Piotr Górecki
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97 9