Попурри на тему "СДУ с цифровой обработкой сигнала"

Намедни наткнулся в совершенно разных местах сети на свободную реализацию СДУ с цифровой обработкой сигнала.

Я уже на портале выкладывал информацию по ней,

и даже не один раз: 1 2 3

Мне находки понравились и списавшись с авторами, делюсь с вами.

Может быть вы знаете ещё варианты этой легендарной конструкции?

Итак, первая конструкция — экспериментальная, но на 16 каналов!

Это концепт-идея, которая на плате не проверялась, но по логике работать должна. Однако, для светодиодов после дешифраторов и до токовых ключей лучше установить интегрирующие цепочки с практически подобранным временем задержки разряда конденсатора (в этих цепочках). Лампы накаливания по сравнению со светодиодами имеют значительную инерционность, поэтому происходит полное заполнение цветовой гаммой экранного устройства. Светодиоды имеют нулевую инерционность, поэтому заполнение цветом экранного устройства происходит фрагментально — перемещение световой волны от «низкого края» к высокому (и наоборот), или свет сосредоточен около средних частот и смещается от средних к высоким (низким) частотам только в случае преобладания спектра одной частоты над другой. Еще, как вариант, добавить какой-нибудь ШИМ-формирователь плавного нарастания и снижения яркости светодиодов. Тогда, переключение светодиодов будет схоже с переключением ламп накаливания и свет будет равномерно распределен по всему экранному устройству.

Пример использования вместо К155ИД3 двух дешифраторов К561ИД1. Фильтры — по вкусу (можно на тональных декодерах LM567 или LMC567). Главное условие нормальной работы — преобразованные фильтрами звуковые частоты должны «пересекаться», иначе очень редко будут включаться промежуточные каналы. Например, канал НЧ — 0….500Гц, канал СЧ1 — 300…800Гц. Пересечение каналов НЧ и СЧ1 составляет 500-300=200Гц. В этом частотном промежутке в 200Гц будет включаться канал НЧ+СЧ1 и т.д. по аналогии остальные каналы. Не плохо бы для настройки заиметь НЧ-генератор, который подключить через конденсатор к общей точке переменных резисторов R1-R4. Временно, через резисторы R=150…300 Ом к выходам DD1.4-DD1.6 и DD2.2 подключить светодиоды. Увеличивая частоту генератора, должны наблюдать, как загораются светодиоды друг за другом от НЧ-канала к ВЧ-каналу, причем желтый  должен загореться тогда, когда красный еще не погас. Затем, красный должен погаснуть и гореть только желтый. Далее должен загореться зеленый, а желтый не гаснуть. Далее гаснет желтый и горит только зеленый. Посл чего загорается синий и горит вместе с зеленым. Далее, зеленый гаснет и остается только синий, причем полоса частот должна быть примерно одинакова (например, 150…300Гц для всех каналов). Вот так должны включаться светики на выходах, фильтров с увеличением частоты — только в этом случае на выходах дешифраторов будут полноценные и одинаковые включения всех светодиодов… Попробуйте увеличить амплитуду на выходе вашего компрессора (до 0,7…1,0V), возможно для зеленого и синиго амплитуда будет мала. Попробуйте «поиграть» элементами интегрирующих цепочек (увеличить емкости С14-С17 до 68…100nF).
А фильтры на частотных декодерах LM567 не хотите попробовать? У них хорошая чувствительность сигнала по входу — от 20 милливольт.

Работа фильтров подробно описано в теме «Цветомузыкальная установка «DECOR» с фильтрами на LMC567CN»

Автор — Александр Борисов.

Вторая конструкция — минималистическая!

Фильтры тут конечно не ахти какие, зато дешево и сердито, вот!

Но я бы применил стабилитрон на 5 вольт и поставил ограничительный резистор в цепи питания светодиодов.

 

В оригинале присутствует и картинка платы:

Ну а если добавить и четвёртый фильтр, тоже можно получить 16 каналов!

Третья конструкция — идейная.

Вернее даже не конструкция, а идея реализации фильтров.

Логические элементы DD1. DD2.1 и DD3.1 выполняют роль устройств, развязывающих частотные каналы установки по входу. «Изюминка» — активные фильтры, собранные на логических микросхемах. Элементы DD1.2 и DD1.3 вместе с конденсатором С2 образуют низкочастотный фильтр, пропускающий сигналы в интервале с 20 до 200 Гц. DD2.2; DD2.3 и СЗ представляют собой фильтр средних частот, выделяющий колебания в диапазоне 200…1000 Гц. И, наконец, элементы DD3.2 и DD3.3 и конденсатор С4 выполняют роль фильтра высоких частот, который пропускает сигналы в интервале от 1000 Гц и выше. Логические элементы DD1.4; DD2.4 и DD3.4 работают как инверторы. Подключаем на выходы фильтров дешифратор — и вуаля!

Кстати, я эту ЦМУ таки пытался сделать в начале моей радиолюбительской юности! Эта схема была опубликована в каком то из журналов «Юный техник». Всё в ней было хорошо, кроме одного — на выходе напрямую подключены симисторы, и естественно, никакой изоляции от источника звука в виде трансформатора на входе! Воспоминания о ней у меня остались весьма плачевные. При включении сего чуда у меня сгорел магнитофон, блок питания, телевизор, осциллограф и сама ЦМУ. При этом выбило пробки и ближайшую подстанцию. Света не было пол дня… И после этого всего у меня не пропало желание делать цветомузыку! Я всё погоревшее отремонтировал и самое главное приобрёл бесценный опыт по работе с электричеством.

Люди, соблюдайте технику безопасности!!!

У кого нет раритетных м/с серии 155 можно фильтры сделать на почти таких же раритетных серии 561 или импортных аналогах.

Схема взята из журнала «Радио» №5/2008 — Миниатюрное СДУ.

Здесь даже микрофонный усилитель присутствует, не придётся с аудио кабелем заморачиваться!

Четвёртая конструкция — 16 канальная с амплитудными детекторами и регулируемыми компараторами.

Это наиболее сложная, но наверняка и наиболее качественная конструкция. И этот обзор как раз и возник, когда я её встретил.

В далёком 1996м году делал ЦМУ с цифровой обработкой сигнала. Входной сигнал усиливался, проходил через 4 полосовых фильтра, затем 4 амплитудных детектора на К157ДА1, так же-4 компаратора на К157УД2, порог каждого настраивался отдельным переменником. Далее шёл дешифратор на К155ИД3 и тиристорные ключи. Если на переменники, задававшие порог, подавалось просто постоянное напряжение, то работа каналов становилась неинтересной и сильно привязывалась к RMS трека. Что было сделано: введён дополнительный амплитудный детектор ДО фильтров и сумматор на ОУ, складывавший небольшую постоянку с этим самым выпрямленным напряжением. И уже вот это и подавалось в качестве опорного напряжения на переменники. Далее: постоянную времени сглаживающего фильтра после амплитудного детектора в канале НЧ надо делать не так, чтобы оно выделяло огибающую, а чтобы пропускало полупериоды. Наилучшего визуального эффекта удавалось добиться подбором постоянных времени детекторов после полосовых фильтров. Яркость ставилась на максимум. Вот скелетная схема, поясняющая основные моменты реализации 16каналки.

Затея с фильтрами такова: НЧ — там всё понятно, СЧ1 и СЧ2 — надо попасть на максимум спектральных плотностей мужского и женского вокала, ВЧ — тоже всё ясно, думаю.
Реализация плавающего порога для компараторов — тоже вопросов не жду, кроме подстройки регулятора минимума, чтобы вывести транзистор VT1 на начальный участок (на эмиттере около 0,5В).
Диоды на выходе компаратора ограничивают входное напряжение для дешифратора К155ИД3.
Далее. Постоянные времени после детекторов частотных каналов. В НЧ канале следует сделать ее побольше, чтобы наблюдалась чёткая смена горящих ламп по НЧ ударам барабанов.
В СЧ же и ВЧ можно побаловаться, но в ВЧ большой делать нельзя. У меня С1 в НЧ стояли 10мкФ, в СЧ1, СЧ2 — 0,047 и 0,033мкФ, в ВЧ было вообще мало, 4700пФ. За счёт этого переключение дешифратора между каналами происходит настолько быстро, что симисторы отпираются в течении полупериодов и происходит иллюзия перелива яркостей ламп. При использовании 16 фонарей с лампами по 200Вт всё смотрелось очень даже круто. Использовать лампы с малой мощностью можно, но нити будут загораться и потухать резковато — это тоже использовалось.
Если задрать постоянные времени в частотных каналах, то эффект теряется, вообще-это поле непаханое для опытов. Жаль, дело было давно ((.
Я делал сюда же и регулировку яркости ламп в зависимости от уровня сигнала, как оказалось — вообще не надо, было хуже, чем без неё.
Лампы шли по цветам так: жёлтый\красный\зелёный\синий и так 4 блока. Фоновый канал 0 — жёлтый.

Нога DC Offset, как я ее обозвал, позволяет корректировать уровень начального постоянного напряжения на выходе.  Данной схеме это нужно, чтобы канальные компараторы не работали на малых громкостях сигнала. Обратите внимание, что после детектора стоит эмиттерный повторитель — его и надо вывести на начальный участок характеристики, либо поиграться с подстройкой при использовании. В общем детекторе — это своего рода ограничитель минимума. Допустим, у нас очень тихое место фонограммы и нам нужен только канал фоновой подсветки. Тогда мы можем сделать так, чтобы напряжения на выходах фильтров были заведомо меньше, чем после общего детектора — искусственно задав ему небольшое смещение на выходе. Иными словами, можно отрегулировать тот порог, ниже которого канальные компараторы еще не будут реагировать на звук. Сигнал DC Offset  нужно подавать на выводы 9, 13 у К157ДА1.

Обязательно делайте развязку или по аудиовходу, или по тиристорам, иначе надолго цветомузыку запомните!

Пятая конструкция — 16 канальная из конструкции

«Экран для 16-канальной СДУ«

Уже после выхода подборки Александр Бондаренко прислал свою версию схемы.

Отличительные особенности схемы — АРУ на входе  и токовый драйвер для светодиодов.

Так как дешифратор может включать только один светодиод в текущий момент времени, то и стабилизатор нужен один!

Отличное решение для мощных светодиодов!

 

24.05.2019

Широка страна моя родная! Сколько же было разработано конструкций на данной идее с дешифратором! Вот ещё одну нашел.

Да простит меня автор, что я самостоятельно выкладываю его реализацию, потому как связаться с ним для получения разрешения не удалось. Оставлю просто ссылку на первоисточник.

Шестая конструкция.

Сущность принципа заключается в том, что поступающий на вход звуко частотный сигнал разделяется на три полосы, три канала, на выходе которых в присутствии сигнала своей полосы появляется логический ноль. Эти сигналы приводятся к параллельному цифровому коду, и им присваиваются весовые числа 1, 2 и 4. В дальнейшем этот трех разрядный код обрабатывается дешифратором, который преобразует его в десятичный, и обеспечивает восемь’ каналов, каждый из которых соответствует определённому сочетанию частот входного сигнала. 
Для создания дополнительного эффекта выделяется сигнал амплитуды входного напряжения, который изменяет яркость свечения Включенных на выходе СДУ, ламп. 
Принципиальная схема низковольтной платы изображена на рисунки. Звуковой сигнал, амплитудой не менее 250 мв, поступает на входные клеммы обозначенные «вход», и далее поступает в две независимые цепи обработки. Через, цепь R1 С2 сигнал поступает в компрессор на транзисторах VT1 — VT3. Компрессор усиливает его и ограничивает на необходимом уровне, который задаёмся положением резистора R6.  
Собственно усилитель выполнен на транзистоpax VT1 и VT2. Транзистор VT3 управляет коэффициентом усиления первого каскада. Как только, напряжение на выходе усилителя возрастает выше заданного уровня, VT3 открывается и напряжение на базе VT1 уменьшается, соответственно уменьшается и усиление. 
С выхода компрессора через подстроенные резисторы R12, R18, R24 сигнал поступает на три активных фильтра на транзисторах VT4, VT6 и VT8. Канал на транзисторе VT4 выделяет полосу в области низких, частот, в пределах 100 — 800 гц. Это зависит от емкостей конденсаторов С9 и С10. Крутизна характеристики фильтра зависит от глубины обратной связи и устанавливается подстройкой R16.  
Далее следует каскад, преобразующий переменное напряжение, поступающее с выхода фильтра в постоянное с уровнем, логического нуля. Это напряжение поступает на первый вход дешифратора D1. 
Остальные два каскада работают точно также, только они настроены на полосы частот: VT6 — 600 — 2000 Гц, VT8 — 1500-5000 Гц. Каскады на транзисторах VT7 и VT9 выполняют те-же функций преобразования переменного, напряжение и логический ноль, как и каскад на VT5 первого, низкочастотного канала.

С выходов дешифратора сигналы поступают на транзисторные ключи, в коллекторных цепях, которых включены лампы накаливания оптронов H1 — Н8. Эти каскады могут иметь только два состояния — «лампа включена» и «лампа выключена». Для того, чтобы получить изменения накала этих ламп, а значит и энергии поступающей от них на фоторезисторы, используется второй тракт обработки сигнала, на транзисторах VT11 и VT12. Напряжение ЗЧ с резистора R2 поступает на выпрямитель на диодах VD1 и VD14, который включен в цепи смешения усилителя постоянного тока на транзисторах VT11 и VT12. Когда уровень входного сигнала мал, или отсутствует, транзистор VT11 находится в закрытом состоянии. В результате положительное напряжение через резистор 32 поступает на базу транзистора VT12, и он остаётся в закрытом состоянии. 
При увеличении уровня входного сигнала транзисторы приоткрываются, соответственно величине сигнала. Сопротивление эмиттер-коллектор VT12 уменьшается и напряжение между плюсом питания и эмиттерами ключевых транзисторов увеличивается, в результате увеличивается и ток протекающий через включенные лампы. Таким образом входной сигнал регулирует яркость свечения ламп оптронов.
Лампы накаливания имеют свойство слишком сильного реагирования на изменение протекающего, через них тока. Для того, чтобы смягчить скачки яркости, и в тоже время обеспечить фон, в то время, когда нет сигнала (в это время на всех входах дешифратора единицы, и работает ключ 8 на транзисторе VT20), в базовой цепи транзистора VT11 включён резистор R31, обеспечивающий напряжение смещения. 
В результате VT12 оказывается открыт, но не полностью. Поступление входного сигнала и увеличение его уровня ведёт к более полному, его открывании. Схема регулятора мощности изображена на рисунке 2. Он состоит из восьми одинаковых регуляторов с оптронным управлением, на схеме показаны только два.
Рассмотрим верхний по схеме. На транзисторах VT21 и VT22 выполнен аналог тиристора, управляющего работой тиристора VS 1. Регулировка мощности производится путем сдвигания фазы открывания тиристора VS1 таким образом, чтобы открывания происходило на спаде полупериода сетевого напряжения. В результате получается, что чем больше сдвиг фазы открывания, тем меньшее напряжение, в течении полупериода подаётся на лампу накаливания и соответственно получается меньшая яркость свечения.
Момент открывания тиристора VS1 зависит от сдвига фазы между напряжением на его аноде и напряжением, поступающих на аналог тиристора на транзисторах VT21 и VT22, через фоторезистор оптрона Н1. Чек больше сопротивление этого резистора, тем больше сдвиг фазы, пропорциональный постоянной времени цели состоящей из конденсатора. C29 и фоторезистора.
Сопротивление фоторезисторов оптронов ОЭП-11 уменьшается при увеличении свечения управляющей лампы накаливания. Таким образом, чем больше свечение лампы оптрона, тем больше яркость свечения экранных лама.
СДУ не критична к тину используемых деталей, важно, чтобы выходное тиристоры были на соответствующее напряжение. Трансформатор питания Т1 используется готовый от ламповых чёрно-белых телевизоров, например, ТВК-110ЛМ или другой выходной кадровый. Его высокоомная обмотка включается в сеть, а низкоомная используется для питания низковольтной платы. Можно использовать готовый трансформатор на выходное напряжение 14-16В.

Вместо дешифратора К561ИД1 можно не использовать дешифраторы из серии К176. Нужно иметь в виду, что при использовании дешифратора для семи сегментного индикатора порядок включения ламп будет совершенно другим.
Оптроны можно заменить фоторезисторами типа ФСК-2 и лампами накаливания на напряжение 12 или 13,5 В и ток не более 70 мА. В этом случае фоторезистор и лампу помещают в непрозрачный корпус и фиксируют их там с помощью эпоксидной смолы таким образом, чтобы обеспечить жесткость и прохождение света от лампы к фоторезистору

Налаживание СДУ начинают с фильтров. На резисторы R11, R18 и R24 подают напряжения ЗЧ от генератора. Изменяя его частоту в пределах полосы настраиваемого фильтра контролируют напряжение на коллекторе соответствующего транзистора — VT5, VT7 или VT9. Напряжение на коллекторе в полосе частот должно быть равно нулю, за пределами полосы — около напряжения питания. 
Необходимую коррекцию производят подбором конденсаторов С9, С10 или С15, С16, или С20, С21- Ширину полосы устанавливают подстроенными резисторами R16, R22, R28. Компрессор настраивают подстройкой R8, так, чтобы каналы срабатывали при напряжении сигнала на входе в пределах 250 — 700 кв.
Каскад управления яркости настраивают подбором R31 таким образом, чтобы при отсутствии входного сигнала (в этом случае светится восьмая лампа) напряжение на эмиттере VT12 было равно 3-5 Вольт.

Успехов в творчестве!

Может быть у вас тоже есть свои схемные наработки этого легендарного устройства?

Автор публикации

не в сети 40 минут

Radan

0
Комментарии: 949Публикации: 183Регистрация: 30-11--0001
Поделиться

9
Отправить ответ

Пожалуйста, чтобы добавить комментарий.
Войти с помощью: 
6 Цепочка комментария
3 Ответы по цепочке
0 Последователи
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
3 Авторы комментариев
Radanmiedviediev1973Juris_3D Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
новые старые рейтинг
Подписаться на
miedviediev1973
Участник

-я себе сделал исходя из схемы «световая монстра» . на входе я поставил an7312 (лучше компрессора не изобрести) а фильтры из lm567cn. повторять фильтры на транзисторах по выложенной схеме не советую много геморроя и работают очень паршиво. цветомузыкой доволен думаю лучше схемы нет…

miedviediev1973
Участник

эту схему я пробовал делать….не советую с фильтрами полный геморрой

reanimaster
Участник

К155ИД3….прикольно, ещё ведерко есть их у меня biggrin

Juris_3D
Участник

Спасибо за подборку! Хоть я есть продукт именно того времени, но признаюсь эту "легенду" не собирал, не пробовал. А может надо попробовать. На минутку позабыть про микроконтроллеры и достать из шкафа старую коробку с разной там логикой, и попробовать. Кто собирал что из этих вариантов — подбодрите меня, скажите, что не будет напрасная трата времени! smile

miedviediev1973
Участник

собрать стоит я себе собирал по схеме "цифровая монстра" но без микрофона. на входе an7312. а на фильтры ставил lm567. делать по схеме на транзисторах не советую с "фильтрами" много геморроя….