«Музыкальный» свет на елке

В. Леонтьев, Радио №10/1965, ст.37

Давно было замечено, что воспри­ятие звуков и музыки зависит от цвета и яркости света. Дела­лись попытки связать изменения света с мелодией гармонией и рит­мом музыки.

Ниже описывается ряд устройств, разнообразных по своей сложности и эффекту, которые могут быть вы­полнены радиолюбителями и исполь­зованы для украшения елки во время новогодних праздников в дворцах культуры и домах отдыха, в клубах, школах и в квартирах.

Работа всех устройств основана на одном и том же принципе частот­ного разделения спектра звуково­го сигнала. Каждый из каналов мо­дулирует свой источник света в за­висимости от амплитуды звукового сигнала. Канал называют соот­ветственно низкочастотным, средне­частотным и высокочастотным. Час­тоты разделения в трехканальных си­стемах лежат в области частот 300 гц и 4 кгц.

Спектр делится на частотные кана­лы с помощью фильтров RC или LC; последние обладают лучшими харак­теристиками, т. к. не поглощают по­лезную звуковую мощность и обеспе­чивают более крутые спады гранич­ных участков и лучшее затухание вне зоны прозрачности. Частотная характеристика подобного раздели­тельного устройства представлена на рис. 1.

Цвет ламп, включаемых на выходе каждого канала, желательно выби­рать красный (для н. ч. канала), голубой (для среднего канала) и жел­тый или зеленый (для в. ч. канала), но какое-либо правило в выборе цветов отсутствует. Каждый чело­век может применять цвета, исходя из своих особенностей цветового вос­приятия. При подаче на устройство музы­кальной программы в зависимости от ее характеристик —динамики рит­ма, мелодии и гармонии, на выхо­де каждого из каналов получаются разные уровни электрических сигна­лов, которые обеспечивают соответствующую пульсирующую яркость свечения ламп разных цветов.

Самое простейшее устройство для светомузыки представляет собой обычный трехполоеный фильтр зву­ковых частот, аналогичный фильтрам, применяемым для разделения частот в акустических системах. Электри­ческая схема устройства представ­лена на рис. 2.

Входные зажимы устройства с по­мощью двухпроводной линии присое­диняются к выводам вторичной об­мотки выходного трансформатора усилителя. К выходным зажимам устройства подключаются красная, голубая и желтая (зеленая) гирлян­ды.

В качестве источника музыкальной программы можно использовать трансляционную сеть, граммофонную и магнитную запись, телепередачи. Усилитель подключается во всех случаях к зажимам громкоговорите­ля магнитофона, трансляционного репродуктора, граммофона и телеви­зора и предназначен только для «рас­качки» гирляндных ламп. Звук же исходит от собственных громкогово­рителей. Здесь и в других устрой­ствах мощность усилителя должна быть не меньше 10 вт, так как от мощности усилителя зависит число ламп в гирляндах. Подключать громкоговорители для воспроизведения к входным или вы­ходным зажимам устройства не сле­дует, т. к. гирлянды нагружают уси­литель почти до предела. Суммарная мощность лампочек гирлянд выбирается больше выходной мощности уси­лителя примерно в 1, 2-4-1,5 раза во избежание случайного перегорания ламп во время «фортиссимо» звуково­го сигнала.

Гирлянды можно изготавливать в различных вариантах:

• отдельно красную, голубую и желтую (зеленую);
• одну гирлянду с четырехпро­водным кабелем с последовательным расположением цветов ламп (красная, голубая, желтая, красная, голубая и т. д.);
• одну гирлянду с четырехпро­водным кабелем с гнездовым распо­ложением цветов ламп (первое гнез­до — красная, голубая, желтая лам­пы, во втором гнезде — то же самое и т. д.).

Электролампочки применяются ма­лой мощности — 3,5вХ0,15 а; 13 вХ 0,15 а; 2,5 вХ0,15 а.

Сопротивления R₁ R₂, R₃, R₄ служат для регулировки по яркости свечения каждой гирлянды. Ими же можно «сдвигать окраску» свето­вой гаммы в фиолетовую или красную области по желанию.

В этом устройстве реальная час­тотная характеристика фильтра бу­дет заметно ухудшена из-за рассогла­сования сопротивлений нагрузки и внутреннего сопротивления источни­ка сигнала с характеристическим со­противлением фильтра. Сопротивле­ния обмоток индуктивностей будут обусловливать также потери звуко­вой мощности.

Цветомузыкальная приставка на лампах (рис. 3) позволяет получить хорошие частотные разделительные характеристики фильтра, т. к. схема предусматривает согласование источ­ника и нагрузки с фильтром. В дан­ном случае фильтр, выполненный на RC элементах, более прост в изго­товлении и регулировке. Оконеч­ные каскады в каждом канале собра­ны по схеме с общим анодом.

Режим работы каскада выбран та­ким, что при отсутствии сигнала на управляющей сетке лампы анодный ток очень мал и не накаливает гир- ляндные лампы. Регулировка анодно­го тока производится переменными сопротивлениями R₁₇, R₁₈, R₁₉.

Управляются оконечные каскады выпрямленным напряжением после усиления сигнала вторыми каскадами.

Сигнал выпрямляется вторыми триодами ламп Л₂, Л₃, Л₄ в диодном включении. На управляющие сетки ламп оконечного каскада попадает только положительное напряжение, которое и отпирает лампы.

Потенциометры R₄, R₉, R₁₄ на вхо­де вторых каскадов усилителей регу­лируют усиление каждого канала. С помощью потенциометра уста­навливается общая яркость свече­ния всех гирлянд. Габариты устройства 180X150X260 мм.

Более компактную установку мож­но Собрать на транзисторах. Схема такого устройства, объединяющего разделительные фильтры и усилите­ли, представлена на рис. 4. Схема со­стоит из трех идентичных усилителей, собранных на мощных р—п—р трио­дах типа 2N301 по схеме с общим эмиттером. Гирлянды включены не­посредственно в цепи коллекторов транзисторов.

Сопротивления смещения R₇R₈R₉ выбираются такой величины, чтобы при отсутствии сигнала, ток коллек­тора (ток покоя) имел величину ниже той, при которой становится замет­ным Свечение ламп при обычном ком­натном освещении. Это соответствует режиму, подобному классу В, ко­торой интересен малым потреблени­ем мощности от источника питания при отсутствии сигнала или при большом сигнале. Величина сопро­тивлений R7R₈R₉ — 800-5000 ом не критична, т. к. зависит от типа транзистора и напряжения на кол­лекторе.

Усилители подключаются к источ­нику сигнала через цепи связи — разделительные фильтры — R₂, С₂, R₃, С₃, С₁, пропускающие .соответ­ственно нижние, средние и верхние частоты звукового спектра.

Для раскачки устройства требуется сигнал значительно большей мощнос­ти, чем сигнал непосредственно от звукоснимателя или микрофона, по­этому необходимо снимать сигнал не­посредственно с громкоговорителя любого радиоаппарата с выходной мощностью не менее 0,5 Вт.

Силовой трансформатор можно соб­рать на сердечнике ШЛ 16Х 25 или Ш 20X25. В первом случае первич­ная обмотка должна иметь 1100 вит­ков провода ПЭЛ-1 0,35+800 вит­ков провода ПЭЛ-1 0,27, вторичная 170 витков провода ПЭЛ—1 1,5. Во втором случае первичная обмот­ка — 1360 витков провода ПЭЛ-1 0,34 + 1000 витков провода ПЭЛ -1 0,27, а вторичная — 180 витков про­вода ПЭЛ-1 1,5.

Мощная цветомузыкальная при­ставка на транзисторах

Схема обеспечивает яркость света, которая позволяет наблюдать музы­кальный свет в хорошо освещенном помещении.

Схема управления светом отли­чается от всех предыдущих большой мощностью (150 вт). Она также вклю­чает три световых канала, каждый из которых соответствует определенной полосе звуковых частот сигнала. Сигнал снимается с выходного каска­да любого звуковоспроизводящего устройства.

В целях надежности и увеличения срока службы транзисторов жела­тельно работать на мощности ниже максимально допустимой для них.

Описываемое устройство работало по 4 часа в день свыше года без вы­хода из строя и не наблюдалось ни­каких отклонений в работе. Схема устройства (рис. 5) содержит 3 одинаковых усилителя, но каждый усилитель имеет 2 каскада — пред­варительный и мощный. Это увели­чивает чувствительность устройства и уменьшает нагрузку источника сигнала. На входе усилителей приме­нена более избирательная раздели­тельная система за счет имеющихся, в ней LC — элементов. Частоты разделения каналов равны 300 и 4000 гц. В каскаде предварительного усиле­ния работают транзисторы Т_1,2,3 типа 22N301. Между каскадами для лучшего согласования установлены переходные трансформаторы Tр_{3 4 5}. Оконечные каскады работают на транзисторах Т₄₅₆ типа 2N173, имею­щих коэффициент В, равный 1 или 2.

Входной трансформатор Tp_Y служит для согласования сопротивле­ний источника сигнала и устройства.

В качестве устройства, управляю­щего яркостью свечения гирляндных ламп, можно применить кремни­евые управляемые вентили КУВ. В этом случае КУВ, включенные по­следовательно с нагрузкой —гир- ляндными лампами, работают как простые выключатели, пропускаю­щие ток в нагрузку, когда на управ­ляющий электрод подается зажигаю­щий импульс- от источника сигнала и продолжают оставаться включен­ным в течение всего времени, пока на­пряжение на аноде не приблизится к нулю.

Радиолампы и транзисторы в схе­мах рис. 3—5 следует заменить сле­дующими отечественными: лампы типа 12АХ7—6Н2П,  6СL6-6П9, 6П18П, 5УЗ—5ЦЗС, транзисторы типа 2N301—П214, П4А— Д; 2N178— П207, П210, П210А.