Схема цветомузыки на транзисторах: Цветомузыка на транзисторах мп 25. Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками. Схема цветомузыки с лампами накаливания

Содержание

Цветомузыка схема | Практическая электроника

Что такое цветомузыка

Что такое цветомузыка и с чем ее едят, думаю, знают все. Некоторые ее еще называют светомузыкой, что в принципе тоже верно. Для меня цветомузыка – это разноцветное мелькание огоньков под такт музыки, а светомузыка – это просто мерцание какой-либо лампочки накаливания либо стробоскопа.

В нашей статье мы будем собирать простую схему на три разноцветных светодиода. Имейте ввиду, что схема не  будет работать, если просто подать музыку с вашего мобильного телефона или плеера. Сигнал должен быть мощный. Думаю, автомагнитола и компьютерные колонки с усилителем вполне справятся с этой задачей.

Схема и сборка

В данной  схеме начинающим  электронщикам труднее всего разобраться c транзистором  КТ805АМ.

Здесь есть небольшой нюанс. Мы взяли такой транзистор, в надежде на то, что будем вместо одно светодиода питать сразу светодиодную ленту.

Если же будете собирать на двух-трех светодиодах в ряде, то можно обойтись маломощным транзистором, типа КТ315

Не буду описывать характеристики транзистора КТ805АМ.

Все это вы найдете в интернете и в даташите. Для нас самое главное узнать его цоколевку. Вбиваем в поисковик КТ805АМ  и рядом с ним вбиваем волшебное слово “даташит”. То есть ищем в поисковике “КТ805АМ даташит”. Листаем даташит и находим что-то типа этого рисунка:

Здесь мы видим подписанные выводы, то есть крайний слева  – эмиттер, посередине  –  коллектор, и крайний справа – база. Какой-то кривой рисуночек в даташите. Пусть будет так:

На маке тной плате собранная схема будет выглядеть примерно вот так:

Так как цветомузыка не реагирует на слабенький звуковой сигнал, придется его усиливать с помощью вот такого китайского усилителя, купленного на распродаже в Алиэкспрессе:

Спереди крутилки  тембра, баса, громкости и вход для плеера.

Взади – выходы на динамики и сабвуфер. Ну и вход питания самого усилителя.

Вся схема в сборе

Описание работы схемы

Заметьте, не все светодиоды моргают в такт музыки. Вот желтый, например, начинает загораться только тогда, когда в песне появляются басы или, по-научному, низкие частоты. В чем же дело? А дело в том, что схема по сути состоит из трех  фильтров. Один фильтр пропускает низкие частоты, другой фильтр пропускает только средние частоты, третий – высокие частоты. Каждый фильтр я пометил в красной области

Сигнал, который смог пройти через фильтр, попадает на базу биполярного транзистора и открывает его, через коллектор-эмиттер течет ток и светодиод зажигается.

Ах да, еще… Запомните.  Выводы, обозначенные таким значком

соединяются одним проводом и цепляются на минус питания.

В действительности все это будет выглядеть вот так:

В чем же минус схемы? Приходится  подбирать громкость музыки, чтобы была хорошая чувствительность зажигания светодиодов.

Схема цветомузыки с лампами накаливания

Смотрится шикарно!

Подробнее  про нее можно глянуть на нашем форуме в это м разделе.

ЦВЕТОМУЗЫКА

   В этой статье мы поговорим о цветомузыке. Наверное, у каждого начинающего радиолюбителя, да и не только, в своё время возникало желание собрать цветомузыку. Что это такое, думаю, известно всем — говоря проще, это создание визуальных эффектов, изменяющихся в такт музыке.

Цветомузыка спектр

   Та часть цветомузыки, которая излучает свет,  может быть выполнена на мощных лампах, например  в концертной установке, в случае если цветомузыка нужна для домашних дискотек, её можно сделать на обычных лампах накаливания 220 вольт, а если цветомузыка планируется, например, как моддинг компьютера, для повседневного использования, её можно выполнить на светодиодах.

Светодиодная лента для ЦМУ

   В последнее время, с появлением в продаже светодиодных лент, находят все большее применение цветомузыкальные приставки с использованием таких led-лент. В любом случае, для сборки Цвето Музыкальных Установок (ЦМУ сокращенно) требуется источник сигнала, в роли его может выступать микрофон с собранными несколькими каскадами усилителя.

Схема микрофона с усилителем

   Также сигнал может браться с линейного выхода устройства, звуковой карты компьютера, с выхода mp3 плейера и т. д., в этом случае также потребуется усилитель, например два каскада на транзисторах, я для этой цели воспользовался транзисторами КТ3102. Схема предусилителя изображена на следующем рисунке:

Предусилитель — схема

   Далее приведена схема одноканальной цветомузыки с фильтром, работающей совместно с предусилителем (выше). В этой схеме светодиод мигает под басы (низкие частоты). Для согласования уровня сигнала в схеме цветомузыки предусмотрен переменный резистор R6.

Цветомузыка светодиод мигает под басы

   Существуют и более простые схемы цветомузыки, которые может собрать любой начинающий, на 1 транзисторе, к тому же не нуждающиеся в предусилителе, одна из таких схем изображена на картинке ниже:

Цветомузыка на транзисторе

   Схема распайки выводов штекера Джек 3. 5 приведена на следующем рисунке:

Штекер Джек 3.5

   Если по каким-то причинам нет возможности собрать предварительный усилитель на транзисторах, можно заменить его трансформатором, включённым как повышающий. Такой трансформатор должен выдавать напряжения на обмотках 220/5 Вольт. Обмотка трансформатора с меньшим количеством витков подключается в источнике звука, например, магнитоле, параллельно динамику, усилитель при этом должен выдавать мощность как минимум 3-5 ватт. Обмотка с большим количеством витков подключается ко входу цветомузыки.

Подключение трансформатора на звук

   Разумеется, цветомузыка бывает не только одноканальной, она может быть 3, 5 и более многоканальной, когда каждый светодиод или лампа накаливания мигает при воспроизведении частот своего диапазона. При этом диапазон частот задается путем использования фильтров. В следующей схеме, трехканальной цветомузыки (которую сам недавно собирал) в качестве фильтров стоят конденсаторы:

Трехканальная цветомузыка

   Если мы захотели использовать в последней схеме  не отдельные светодиоды, а светодиодную ленту, то в схеме следует убрать токоограничивающие резисторы R1, R2, R3. Если лента или светодиод используется RGB, то должна быть выполнена с общим анодом. Если планируется подключать светодиодные ленты большой длины, то для управления лентой следует применить мощные транзисторы, установленные на радиаторы.

Транзисторы на радиаторе

   Так как светодиодные ленты рассчитаны на питание 12 Вольт, соответственно и питание в схеме нам следует поднять до 12 Вольт, причем питание должно быть стабилизированным.

Тиристоры в цветомузыке

   До сих пор в статье рассказывалось только про цветомузыкальные устройства на светодиодах. Если возникнет надобность собрать ЦМУ на лампах накаливания, тогда для управления яркостью ламп нужно будет применить тиристоры. Что такое вообще тиристор? Это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который соответственно имеет Анод, Катод и Управляющий электрод.

КУ202 Тиристор

   На рисунке выше изображен советский тиристор КУ202. Тиристоры, в случае, если планируется использовать с мощной нагрузкой, также необходимо крепить на теплоотвод (радиатор).

Как мы видим на рисунке, тиристор имеет резьбу с гайкой и крепится аналогично мощным диодам. Современные импортные просто снабжены фланцем с отверстием.

Схема цветомузыки на тиристорах

   Одна из подобных схем на тиристорах приведена выше. Это схема трехканальной цветомузыки с повышающим трансформатором на входе. В случае подбора аналогов тиристоров, следует смотреть на максимальное допустимое напряжение тиристоров, в нашем случае у КУ202Н — это 400 вольт.

Цветомузыка на тиристорах 2

   На рисунке приведена подобная схема цветомузыки приведенной выше, главное отличие в нижней схеме — отсутствует диодный мост. Также цветомузыку на светодиодах можно встроить в системный блок. Мной была собрана такая трехканальная цветомузыка с предусилителем в корпусе от сидирома. При этом сигнал брался со звуковой карты компьютера с помощью делителя сигнала, в выходы  которого подключались активная акустика и цветомузыка. Предусмотрена регулировка уровня сигнала, как общего, так и отдельно по каналам.

Запитывались предусилитель и цветомузыка от разъема Молекс 12 Вольт (желтый и черный провода). Схемы предусилителя и трехканальной цветомузыки по которым собирались приведены выше. Существуют и другие схемы цветомузыки на светодиодах, например эта, также трехканальная:

Цветомузыка на 3 светодиодах — схема

   В этой схеме, в отличие от той, что собирал  я, используется в канале средних частот индуктивность. Для тех, кто захочет сперва собрать что-нибудь попроще, привожу следующую схему на 2 канала:

Цветомузыка 2 канала LED

   Если собирать цветомузыку на лампах, то придется использовать использовать светофильтры, которые могут быть в свою очередь, как самодельными так и покупными. На рисунке ниже изображены светофильтры, которые есть в продаже:

Светофильтры для ЦМУ

   Некоторые любители цветомузыкальных эффектов собирают устройства на основе микроконтроллеров. Ниже приведена схема четырехканальной цветомузыки на МК AVR tiny 15:

Цветомузыка на tiny 15

   Микроконтроллер Тiny 15 в этой схеме можно заменить на tiny 13V, tiny 25V. И под конец обзора от себя хочу сказать, что цветомузыка на лампах проигрывает по зрелищности цветомузыке на LED, так как лампы более инерционные, чем светодиоды. А для самостоятельного повторения можно рекомендовать вот такую цветомузыкальную приставку.

Originally posted 2019-02-04 22:22:18. Republished by Blog Post Promoter

Простая цветомузыка на светодиодах | Мастер-класс своими руками

Очень простая трехканальная RGB цветомузыка на светодиодах не содержит дефицитных или дорогих компонентов. Все элементы вполне можно найти у любого, даже у самого юного радиолюбителя.
Принцип работы цветомузыки – классический, ставший по истине самым популярным. Основывается он на разделении звукового диапазона на три участка: высокие частоты, средние частоты и низкие частоты. Так как цветомузыка трехканальная, то каждый канал отслеживает свою границу частот и как её уровень достигнет порогового значения – зажигает светодиод. В результате, при проигрывании музыкальных композиций, рождается красивый световой эффект, при мигании светодиодов различных цветов.

Схема простой цветомузыки



Три транзистора – три канала. Каждый транзистор выполнят роль порогового компаратора и как уровень превысит 0,6 Вольта – транзистор открывается. Нагрузкой транзистора служит светодиод. Для каждого канала свой цвет.
Перед каждым транзистором идет RC цепочка, играющая роль фильтра. Визуально схема состоит из трех независимых частей: верхняя часть – это канал высоких частот. Средняя часть — канал средних частот. Ну и самый нижний по схеме канал – это канал низких частот.
Питается схема от 9 Вольт. На вход подается сигнал с наушников или с колонок. Если чувствительности будет не хватать, то нужно будет собрать усилительный каскад на одном транзисторе. А если чувствительность будет высока, то на вход можно поставить переменный резистор и им регулировать входной уровень.
Транзисторы можно взять любые, не обязательно КТ805, тут можно даже поставить маломощные типа ТК315, если нагрузкой будет только один светодиод. А вообще, лучше использовать составной транзистор типа КТ829.

Светодиоды сверх яркие, брал тут – АлиЭкспресс.

Там же можно взять и все остальные компоненты схемы.

Сборка цветомузыки


Собрать цветомузыку можно навесным монтажом или на монтажной плате как это сделал я.
Настройка не нужна, собрали, и если все детали годные – все работает и мигает без проблем.

А можно подключить RGB светодиодную ленту на вход?


Конечно можно, для этого всю схему подключаем не 9 В, а к 12. Гасящий резистор при этом на 150 Ом из схемы выкидываем. Общий провод ленты подключаем к плюсу 12 В, а каналы RGB раскидываем по транзисторам. И, если, длинна вашей светодиодной ленты превышает один метр, то тогда потребуется установить транзисторы на радиаторы, чтобы они от перегрева не вышли из строя.

Цветомузыка в работе


Сморится довольно красиво. К сожалению, через картинки этого не передашь, так что смотрите видео.



Смотрите видео работы и сборки


Этапы изготовления

Необходимо сделать печатную плату. Для этого нужно взять фольгированный стеклотекстолит размерами 50 х 90 мм и толщиной 0,5 мм. Процесс изготовления платы состоит из нескольких этапов:

  • подготовка фольгированного текстолита;
  • сверление отверстий под детали;
  • нанесение дорожек;
  • травление.
Пример макетного образца печатной платы

Плата готова, комплектующие закуплены. Теперь начинается самый ответственный момент – распайка радиоэлементов. От того, как аккуратно они будут установлены и запаяны, будет зависеть окончательный результат.

Перечень необходимых радиоэлементов

Собираем нашу печатную плату с напаянными на ней компонентами вот в такой доступный плафон.

Цветомузыкальная приставка, собранная своими руками

Краткое описание радиоэлементов

Радиоэлементы для электрической схемы вполне доступны, приобрести их в ближайшем магазине электротоваров не составит труда.

Для цветомузыкального сопровождения подойдут проволочные резисторы мощностью 0,25–0,125 Вт. Величину сопротивления всегда можно определить по цветным полоскам на корпусе, зная порядок их нанесения. Подстроечные резисторы бывают как отечественные, так и импортные.

Конденсаторы, выпускаемые промышленностью, делятся на оксидные и электролитические. Подобрать нужные не составит труда, проделав элементарные расчеты. Некоторые оксидные конденсаторы могут иметь полярность, которую необходимо соблюдать при монтаже.

Диодный мост можно взять уже готовый, но если его нет, то выпрямительный мост несложно собрать, используя диоды серии КД или 1N4007. Светодиоды берутся обычные, с разноцветным свечением. Использование cветодиодных RGB-лент – перспективное направление в радиоэлектронике.

Светодиодная RGB-лента

Возможность сборки цветомузыкальной приставки для автомобиля

Если получилось порадовать цветомузыкой из светодиодной ленты, сделанной своими руками, то подобную установку со встроенной магнитолой можно изготовить для автомобиля. Ее легко собрать и быстро настроить. Предлагается разместить приставку в пластиковом корпусе, который можно купить в отделе электрорадиотехники. Установка надежно защищена от влаги и пыли. Ее несложно установить за приборной панелью автомобиля.

Также подобный корпус можно изготовить самостоятельно, используя оргстекло.

Подбираются пластины нужных габаритов, в первой из деталей делаются два отверстия (для питания), зашкуриваются все детали. Собираем все с помощью термопистолета.

Отличный световой эффект достигается, если использовать разноцветную (RGB) ленту.

Вывод

Известная поговорка «не боги горшки обжигают» остается актуальной и в наши дни. Разнообразный ассортимент электронных компонентов дает народным умельцам широкий простор для фантазии. Цветомузыка на светодиодах, сделанная своими руками, – это одно из проявлений безграничного творчества.

Схемы цветомузыки на тиристорах ку202н

Цветомузыка своими руками.


Различные схемы цветомузыкальных автоматов.

Принцип работы цветомузыкального автомата.

Структурно, любая цветомузыкальная(светомузыкальная) установка состоит из трех элементов. Блока управления, блока усиления мощности и выходного оптического устройства.

В качестве выходного оптического устройства можно использовать гирлянды, можно оформить его в виде экрана(классический вариант) или применить электрические светильники направленного действия — прожектора, фары.
Т. е. подходят любые средства, позволяющие создавать определенный набор красочных световых эффектов.

Блок усиления мощности — это усилитель(усилители) на транзисторах с тиристорными регуляторами на выходе. От параметров элементов использованых в нем зависит напряжение и мощность источников света выходного оптического устройства.

Блок управления контролирует интенсивность света, и чередование цветов. В сложных специальных установках, предназначенных для оформления сцены во время различных видов шоу — цирковых, театральных и эстрадных представлений этот блок управляется вручную.
Соответствено, требуется участие как минимум — одного, а максимум — группы операторов-осветителей.

Если блок управления контролируется непосредственно музыкой, работает по какой — либо заданной программе, то цветомузыкальная установка считается — автоматической.
Именно такого рода «цветомузыки» обычно собирают своими руками начинающие конструкторы — радиолюбители, на протяжении 50-ти последних лет.

Самая простая (и популярная) схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н.

Это самая простая и пожалуй, самая популярная схема цветомузыкальной приставки, на тиристорах.
Тридцать лет назад я впервые увидел вблизи полноценную, работающую «светомузыку». Ее собрал мой однокласник, с помощью старшего брата. Это была именно эта схема. Несомненным ее достоинством является простота, при достаточно явном разделение режимов работы всех трех каналов. Лампы не мигают одновременно, красный канал низких частот устойчиво моргает в ритм с ударными, средний — зеленый откликается в диапазоне человеческого голоса, высокочастотный синий реагирует на все остальное тонкое — звенящее и пищащее.

Недостаток один — необходим предварительный усилитель мощности на 1-2 ватта. Моему товарищу приходилось почти «на полную» врубать свою «Электронику» для того, что бы добиться достаточно устойчивой работы устройства. В качестве входного трансформатора был использован понижающий тр-р от радиоточки. Вместо него можно использовать любой малогабаритный понижающий сетевой транс. Например, с 220 до 12 вольт. Только подключать его нужно наоборот — низковольтной обмоткой на вход усилителя. Резисторы любые, мощностью от 0,5 ватт. Конденсаторы тоже любые, вместо тиристоров КУ202Н можно взять КУ202М.

Схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н, с активными частотными фильтрами и усилителем тока.

Схема предназначена для работы от линейного звукового выхода(яркость ламп не зависит от уровня громкости).
Рассмотрим подробнее, как она работает.
Звуковой сигнал подается с линейного выхода на первичную обмотку разделительного трансформатора. С вторичной обмотки трансформатора сигнал поступает на активные фильтры, через резисторы R1, R2, R3 регулирующие его уровень.
Раздельная регулировка необходима для настройки качественной работы устройства, путем выравнивания уровня яркости, каждого из трех каналов.

С помощью фильтров происходит разделение сигналов по частоте — на три канала. По первому каналу идет самая низкочастотная составляющая сигнала — фильтр обрезает все частоты выше 800 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R9. Номиналы конденсаторов С2 и С4 в схеме указаны — 1 мкФ, но как показала практика — их емкость следует увеличить, минимум, до 5 мкф.

Фильтр второго канала настроен на среднюю частоту — примерно от 500, до 2000 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R15. Номиналы конденсаторов С5 и С7 в схеме указаны — 0,015 мкФ, но их емкость следует увеличить, до 0,33 — 0,47 мкф.

По третьему, высокочастотному каналу проходит все что выше 1500(до 5000) гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R22. Номиналы конденсаторов С8 и С10 в схеме указаны — 1000пФ, но их емкость следует увеличить, до 0,01 мкФ.

Далее, сигналы каждого канала в отдельности детектируются(используются германиевые транзисторы серии д9), усиливаются и подаются на оконечный каскад.
Оконечный каскад выполняется на мощных транзисторах, либо на тиристорах. В данном случае, это тиристоры КУ202Н.

Далее, идет оптическое устройство, конструкция и внешний которого зависит от фантазии конструктора, а начинка(лампы, светодиоды) — от рабочего напряжения и максимальной мощности выходного каскада.
В нашем случае — это лампы накаливания 220в, 60вт(если установить тиристоры на радиаторы — до 10 шт на канал).

Порядок сборки схемы.

О деталях приставки.
Транзисторы КТ315 можно заменить другими кремниевыми n-p-n транзисторами со статическим коэффициентом усиления не менее 50. Постоянные резисторы – МЛТ-0,5, переменные и подстроечные – СП-1, СПО-0,5. Конденсаторы – любого типа.
Трансформатор Т1 с коэффициентом 1:1, поэтому можно использовать любой с подходящим количеством витков. При самостоятельном изготовлении можно использовать магнитопровод Ш10х10, а обмотки намотать проводом ПЭВ-1 0,1-0,15 по 150-300 витков каждая.

Диодный мост для питания тиристоров(220в) выбирают исходя из предпологаемой мощности нагрузки, минимум — 2А. Если количество ламп на каждый канал увеличить — соответственно возрастет потребляемый ток.
Для питания транзисторов(12в) можно использовать любой стабилизированный блок питания расчитанный на рабочий ток минимум — 250 мА(а лучше — больше).

Сначала, каждый канал цветомузыки собирается в отдельности на макетной плате.
Причем, сборку начинают с выходного каскада. Собрав выходной каскад проверяют его работоспособность, подав на его вход сигнал достаточного уровня.
Если этот каскад отрабатывает нормально, — собирают активный фильтр. Далее — проверяют снова работоспособность того, что получилось.
В итоге, после испытания имеем — реально работающий канал.

Подобным образом необходимо собрать и отстроить все три канала. Подобное занудство гарантирует безусловную работоспособность устройства после «чистовой» сборки на монтажной плате, если работа проведена без ошибок и с применением «испытанных» деталей.

Возможный вариант печатного монтажа(для текстолита с односторонним фольгированием). Если использовать более габаритные конденсаторе в канале самых низких частот, расстояния между отверстиями и проводниками придется изменить. Применение текстолита с двухсторонним фольгированием может быть более технологичным вариантом — поможет избавиться от навесных проводов-перемычек.

Вместо тиристоров можно использовать и более»продвинутые» полупроводниковые приборы, например — оптосимисторы, не меняя при этом особенно схему. Это дает отличную гальваническую развязку между высоко и низковольтными цепями — такой элемент, как разделительный входной трансформатор становится необязательным. Вместо него, лучше поставить дополнительный предварительный усилительный каскад(на КТ315), что в свою очередь позволит снизить требования к транзисторам(по коэффициенту усиления). Необходимость в диодном мосте для выпрямления переменного напряжения, отпадает само собой.
Придется подобрать величину сопротивления резисторов ограничивающих ток входа оптосимисторов(R12, R18, R25). Например, для оптосимисторов ТСО132-10 при напряжении 12в, потребуются резисторы на 200 — 240 Ом.

Реально собранная светомузыка в процессе настройки
(19.10. 2015).

Она же — в корпусе, без крышки.(21. 10. 2015).

В работе.(27. 12. 2015).

В темноте.(27. 12. 2015).

Схема «бегущие огни».

Автомат «бегущие огни» — еще одно популярное устройство. Его основным предназначением изначально было создание цветовых эффектов, для оформления диско — вечеринок Так что, хотя и с небольшой натяжкой, «бегущие огни» тоже можно отнести к разряду «цветомузык».
Схема на логических элементах И-НЕ и триггерах, дает возможность регулировать частоту переключений(скорость «бегущего огня») вручную.

Схема выполнена на двух триггерах микросхемы D2(К155ТМ2) и дешифраторах управления на D1(К155ЛА3), а скорость переключения задаются частотой мультивибратора на микросхеме D3(К155ЛА3). Частота импульсов на выходе мультивибратора на D3 зависит от постоянной времени частотозадающей цепи R10-R11-С6. Скорость переключения ламп можно регулировать при помощи переменного резистора R10. Уменьшая его сопротивление можно увеличивать скорость переключения, увеличивая — снижать.

Питающий трансформатор Тр1 понижающий с напряжением на первичной обмотке 220в, вторичной 6-8 в, мощностью от 5 ватт. Напряжение 5 вольт для питания микросхем получается с помощью стабилизатора КРЕН5А, или его аналога. Транзисторы — КТ315Б, тиристоры — КУ202Н, конденсаторы и резисторы — любого типа.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

ЦВЕТОМУЗЫКА

В этой статье мы поговорим о цветомузыке. Наверное, у каждого начинающего радиолюбителя, да и не только, в своё время возникало желание собрать цветомузыку. Что это такое, думаю, известно всем — говоря проще, это создание визуальных эффектов, изменяющихся в такт музыке.

Та часть цветомузыки, которая излучает свет, может быть выполнена на мощных лампах, например в концертной установке, в случае если цветомузыка нужна для домашних дискотек, её можно сделать на обычных лампах накаливания 220 вольт, а если цветомузыка планируется, например, как моддинг компьютера, для повседневного использования, её можно выполнить на светодиодах.

Светодиодная лента для ЦМУ

В последнее время, с появлением в продаже светодиодных лент, находят все большее применение цветомузыкальные приставки с использованием таких led-лент. В любом случае, для сборки Цвето Музыкальных Установок (ЦМУ сокращенно) требуется источник сигнала, в роли его может выступать микрофон с собранными несколькими каскадами усилителя.

Схема микрофона с усилителем

Также сигнал может браться с линейного выхода устройства, звуковой карты компьютера, с выхода mp3 плейера и т. д., в этом случае также потребуется усилитель, например два каскада на транзисторах, я для этой цели воспользовался транзисторами КТ3102. Схема предусилителя изображена на следующем рисунке:

Далее приведена схема одноканальной цветомузыки с фильтром, работающей совместно с предусилителем (выше). В этой схеме светодиод мигает под басы (низкие частоты). Для согласования уровня сигнала в схеме цветомузыки предусмотрен переменный резистор R6.

Цветомузыка светодиод мигает под басы

Существуют и более простые схемы цветомузыки, которые может собрать любой начинающий, на 1 транзисторе, к тому же не нуждающиеся в предусилителе, одна из таких схем изображена на картинке ниже:

Цветомузыка на транзисторе

Схема распайки выводов штекера Джек 3.5 приведена на следующем рисунке:

Если по каким-то причинам нет возможности собрать предварительный усилитель на транзисторах, можно заменить его трансформатором, включённым как повышающий. Такой трансформатор должен выдавать напряжения на обмотках 220/5 Вольт. Обмотка трансформатора с меньшим количеством витков подключается в источнике звука, например, магнитоле, параллельно динамику, усилитель при этом должен выдавать мощность как минимум 3-5 ватт. Обмотка с большим количеством витков подключается ко входу цветомузыки.

Подключение трансформатора на звук

Разумеется, цветомузыка бывает не только одноканальной, она может быть 3, 5 и более многоканальной, когда каждый светодиод или лампа накаливания мигает при воспроизведении частот своего диапазона. При этом диапазон частот задается путем использования фильтров. В следующей схеме, трехканальной цветомузыки (которую сам недавно собирал) в качестве фильтров стоят конденсаторы:

Если мы захотели использовать в последней схеме не отдельные светодиоды, а светодиодную ленту, то в схеме следует убрать токоограничивающие резисторы R1, R2, R3. Если лента или светодиод используется RGB, то должна быть выполнена с общим анодом. Если планируется подключать светодиодные ленты большой длины, то для управления лентой следует применить мощные транзисторы, установленные на радиаторы.

Транзисторы на радиаторе

Так как светодиодные ленты рассчитаны на питание 12 Вольт, соответственно и питание в схеме нам следует поднять до 12 Вольт, причем питание должно быть стабилизированным.

Тиристоры в цветомузыке

До сих пор в статье рассказывалось только про цветомузыкальные устройства на светодиодах. Если возникнет надобность собрать ЦМУ на лампах накаливания, тогда для управления яркостью ламп нужно будет применить тиристоры. Что такое вообще тиристор? Это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который соответственно имеет Анод, Катод и Управляющий электрод.

На рисунке выше изображен советский тиристор КУ202. Тиристоры, в случае, если планируется использовать с мощной нагрузкой, также необходимо крепить на теплоотвод (радиатор). Как мы видим на рисунке, тиристор имеет резьбу с гайкой и крепится аналогично мощным диодам. Современные импортные просто снабжены фланцем с отверстием.

Схема цветомузыки на тиристорах

Одна из подобных схем на тиристорах приведена выше. Это схема трехканальной цветомузыки с повышающим трансформатором на входе. В случае подбора аналогов тиристоров, следует смотреть на максимальное допустимое напряжение тиристоров, в нашем случае у КУ202Н — это 400 вольт.

Цветомузыка на тиристорах 2

На рисунке приведена подобная схема цветомузыки приведенной выше, главное отличие в нижней схеме — отсутствует диодный мост. Также цветомузыку на светодиодах можно встроить в системный блок. Мной была собрана такая трехканальная цветомузыка с предусилителем в корпусе от сидирома. При этом сигнал брался со звуковой карты компьютера с помощью делителя сигнала, в выходы которого подключались активная акустика и цветомузыка. Предусмотрена регулировка уровня сигнала, как общего, так и отдельно по каналам. Запитывались предусилитель и цветомузыка от разъема Молекс 12 Вольт (желтый и черный провода). Схемы предусилителя и трехканальной цветомузыки по которым собирались приведены выше. Существуют и другие схемы цветомузыки на светодиодах, например эта, также трехканальная:

Цветомузыка на 3 светодиодах — схема

В этой схеме, в отличие от той, что собирал я, используется в канале средних частот индуктивность. Для тех, кто захочет сперва собрать что-нибудь попроще, привожу следующую схему на 2 канала:

Цветомузыка 2 канала LED

Если собирать цветомузыку на лампах, то придется использовать использовать светофильтры, которые могут быть в свою очередь, как самодельными так и покупными. На рисунке ниже изображены светофильтры, которые есть в продаже:

Светофильтры для ЦМУ

Некоторые любители цветомузыкальных эффектов собирают устройства на основе микроконтроллеров. Ниже приведена схема четырехканальной цветомузыки на МК AVR tiny 15:

Цветомузыка на tiny 15

Микроконтроллер Тiny 15 в этой схеме можно заменить на tiny 13V, tiny 25V. И под конец обзора от себя хочу сказать, что цветомузыка на лампах проигрывает по зрелищности цветомузыке на LED, так как лампы более инерционные, чем светодиоды. А для самостоятельного повторения можно рекомендовать вот такую цветомузыкальную приставку.

10 Лучших Схем Светомузыки

Конструирование и программирование на Ардуино меня не привлекает — слишком просто! Готовые модули покупаемые в магазине и готовые программы скачиваемые с сети , увы не оставляют фантазии и творчеству места. Для болезных, воспринимающих критику в адрес LEGO и UNO как личное оскорбление, замечу , что написать «скетч» (программу) и собрать на конструкторе Ардуино любую конструкцию я могу в два счета и, чтоб не «трепаться» вот вам парочка ссылок
https://youtu.be/GAGo0nwvyac
Сонар Измеряющий Расстояние
А вот конструкции на «рассыпухе» требующие знаний, навыков и умения мыслить не только логически, но и творчески мне приятны и интересны.

Я решил вспомнить старые схемы и постараться собрать одну из них как делал это в далекие Советские годы.
Мальчишки моего времени, даже не имевшие собственных магнитофонов, мечтали собрать из радиодеталей казавшееся фантастическим в те годы устройство — СВЕТОМУЗЫКУ. Наблюдая в кино как под музыкальное сопровождение вспыхивают разноцветные лампы, в голове сразу возникали идеи сделать нечто подобное. и ведь делали. У меня до сих пор хранится в исправном состоянии моя собственная установка, пережившая и школьные и студенческие вечеринки и приводившая в восторг моих знакомых.

Прежде чем делать цветомузыкальную установку, я решил рассмотреть несколько схем наиболее популярных у самодельщиков и выяснить — какая из этих схем для меня будет наиболее удобна.

На заставке старая , проверенная временем схема на транзисторах , печатавшаяся в множестве популярных журналов, включая Радио и ЮТ.

Давайте рассмотрим схемы по порядку

Эта схема проста и безопасна для сборки и испытания даже начинающим электронщикам. Схема собрана на четырёх транзисторах, в качестве излучателей могут быть применены маломощные лампочки накаливания.
В этой схеме используются самые простые фильтры звуковых частот и регулировка уровня сигнала на каждый световой канал.
Предусилитель на мой взгляд слишком усложнен для стой простой светомузыки.

Эта схема упрощена , по сравнению с первой. в ней отсутствует предусилитель и для её работы требуется достаточно мощный усилитель звуковых сигналов. В схеме присутствуют резисторы для управления яркостью свечения каналов и использованы слишком сложные R C фильтры , их можно было сделать и проще.
Схема безопасна по питанию и рассчитана на батареи или низковольтные источники питания.

Схема на парах Дарлингтона иил составных транзисторах хороша тем, что не требует дополнительного усиления входного сигнала. Тут так же присутствует регулировка уровня света с помощью входных переменных резисторов. Как и первые две — эта схема проста и безопасна для сборки и испытания даже начинающим электронщикам. Особенностью данной схемы является индуктивный фильтр низких частот. В своё время я использовал именно такие фильтры из проволочных катушек.

В этой схеме можно обойтись меньшим числом транзисторов, установив на входе предварительный усилитель звукового сигнала на одном транзисторе. Схема проста и логична. Такую светомузыку можно подключать непосредственно к сотовому телефону или компьютеру.
Регулировок каналов эта схема не имеет!
Как и предыдущие схемы тут используется питания от батарей и низковольтных источников питания, а значит её можно собирать детям и начинающим радиолюбителям.

Эта схема с упрощенными фильтрами использует входной трансформатор, что совсем не рационально для низковольтных схем. Обычно трансформаторы используются для гальванической развязки при построении схем на тиристорах с лампочками на 220 вольт. В остальном эта схема схожа с предыдущими — Три канала и регулировки на каждом.

В этой схеме используются три силовых ключа на полевых транзисторах. Это позволяет зажигать более мощные лампочки накаливания.
Такая схема усложнена — транзисторы указанные в первом каскаде и так достаточно мощные, кроме того — Использование высокоомных по входу полевых транзисторов с низкоомными по выходу Биполярными не очень правильно. В добавок включение полевых транзисторов подобным образом без резисторов обвязки (сток, исток) приведет к их нестабильной работе и поломке.

Схему можно исправить — убрав биполярные транзисторы и добавив резисторы на затворы полевиков.

СЛЕДУЮЩИЕ СХЕМЫ ДЛЯ ОПЫТНЫХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
Схемы с напряжением 220 вольт опасны

Тиристорная светомузыка это верх крутизны мальчишек моего детства.
Мало того что достать тиристоры было очень сложно в моих краях, так и работать с напряжением 220 вольт решались не многие, ограничиваясь разговорами и пересказами о том, что знают тех кто что то такое делал.

Первая схема проста и банальна — Классика тиристоров КУ202Н используется вместо транзисторов под управлением звукового сигнала.
Вот тут как раз и нужен трансформатор гальванической развязки — он устанавливается на входе трех простейших фильтров из резисторов и конденсаторов. Тиристоры не очень чувствительны к управлению звуком, так что громкость на входе должна быть внушительной — иначе ничего светиться не будет.

Вторая схема отличается от первой только упрощением — в ней отсутствует регулировка уровня входного сигнала и регулировки по кагалам цветов. Как проще и полезнее — фильтры тут самые простые.

На монтажной схеме можно увидеть примерное расположение деталей светомузыки и перемычек между деталями.

Теперь откинув схемы с ошибками и слишком усложненные, можно заняться подбором деталей дя будущей светомузыки. В наше время с деталями проблем нет вовсе, да и подыскать схему подходящую по потребностям в сети хоть и трудно но можно.

Я буду делать светомузыку немного не так — фантазии никто не запрещал и кое что я добавлю а кой чего и отрежу =)

Цветомузыка. Что может быть проще?

Вы начинающий радиолюбитель и вам нечем заняться? Хотите что-нибудь спаять, но не можете определиться с выбором? Делаем цветомузыку! Устроим дома дискотеку и будем зажигать, но сначала включим паяльник и немного попаяем. Не хотим дискотеку, просто поставим возле компьютера в уголок, пусть моргает под музыку.

Цветомузыкальная установка позволяет получать цветные вспышки в такт с исполняемой мелодией. Для начала возьмём транзистор, светодиод, резистор и источник питания 9В. Подключим источник звука и подадим напряжение


1-ая схема

И что мы видим? Светодиод мигает в ритм музыки. Но мигает надоедливо под уровень громкости. И тут встаёт вопрос разделения звуковой частоты. В этом нам помогут фильтры из конденсаторов и резисторов. Они пропускают только определённую частоту, и получается, что светодиод будет мигать только под определённые звуки


2-ая схема

На схеме приведён пример простой цветомузыки. Но это только небольшая приставка, с незначительной яркостью. Она состоит из трёх каналов и предусилителя. Звук подаётся с линейного выхода или усилителя НЧ на трансформатор, который нужен для усиления звука и гальванической развязки. Подойдёт сетевой малогабаритный, на вторичную обмотку которого подаётся звуковой сигнал. Можно обойтись без него, если входного сигнала достаточно для вспыхивания светодиодов. Резисторами R4-R6 регулируется вспыхивание светодиодов. Далее идут фильтры, каждый из которых настроен на свою полосу пропускания частот. Низкочастотный — пропускает сигналы частотой до 300Гц (красный светодиод), среднечастотный — 300-6000Гц (синий), высокочастотный – от 6000Гц (зелёный). Транзисторы подойдут практически любые, структуры NPN с коэффициентом передачи тока не менее 50, лучше, если больше, например те же КТ3102 или КТ315.

Вы собрали надёжное, прекрасно работающее цветомузыкальное устройство, но чего-то не хватает? Модернизируем его!

Начнём с самого главного. Увеличим яркость. Для этого будем использовать лампы накаливания на 12 вольт. В схему добавляем тиристоры и питаем устройство от трансформатора. Тиристор – управляемый диод, позволяющий управлять мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов. При прохождении через него постоянного тока он остаётся в открытом состоянии даже без управляющего сигнала, при переменном токе принцип работы похож на транзисторный. Имеет анод, катод – как у диода, и дополнительный управляющий электрод. Способен выдерживать приличную нагрузку, поэтому используется в схеме для управления лампами накаливания.


3-яя схема

Звуковой сигнал подаётся от усилителя НЧ, мощностью 1-2 Ватта. Тиристоры практически любые, рассчитанные под ток ламп, лампы – автомобильные на 12 вольт. Трансформатор должен отдавать достаточный ток (1.5-5 ампер) в зависимости от ламп.

Если у вас есть опыт работы с сетевым напряжением, то лучшим вариантом будет использование осветительных ламп на 220 вольт. Сетевой трансформатор в таком случае не понадобится, а вот звуковой лучше оставить для защиты источника звука. При этом всё должно быть тщательно изолировано и размещено в надёжном корпусе.

Теперь делаем фоновую подсветку. Она будет работать обратно основным каналам: при отсутствии звука светодиод горит постоянно, подаётся звук – светодиод гаснет. Можно сделать один общий фоновый канал или несколько с отдельными звуковыми фильтрами и подключить по предыдущей схеме.


4-ая схема

В схеме добавлен резистор (R2) для постоянного открытия транзистора. Поэтому ток через светодиод проходит свободно, но звуковой сигнал способен закрывать транзистор, светодиод гаснет.

Заменим трансформатор на транзисторный усилитель.


5-ая схема

Избавляемся от звукового провода при помощи микрофона. Добавим его в предыдущую схему. Теперь цветомузыка будет реагировать на все окружающие звуки, в том числе и на разговор.


6-ая схема

В схеме приведён пример двухкаскадного микрофонного усилителя. Резистор R1 необходим для питания микрофона, R2 R6 устанавливают смещение, R4 – настройка чувствительности. Конденсаторы C1-C3 пропускают переменный звуковой сигнал и не дают пройти постоянному току. Микрофон – любой электретный. Если схему использовать просто как предусилитель, то R1 и микрофон убираются, звуковой сигнал подаётся на C1 и минус питания. Номиналы деталей не критичны, особая точность здесь не важна. Главное не делать ошибок и у вас всё получится.

Цветомузыка на светодиодах своими руками: схемы, инструкция сборки

Чтобы собрать цветомузыку на светодиодах своими руками необходимо обладать базовыми знаниями электроники, уметь читать схемы и работать с паяльником. В статье мы рассмотрим, как работает цветомузыка на светодиодах, основные рабочие схемы, на основе которых можно собрать самостоятельно готовые устройства, а в конце пошагово соберем готовое устройство на примере.

По какому принципу работает цветомузыка

В основе цветомузыкальных установок, используется способ частотного преобразования музыки и его передачи, посредством отдельных каналов, для управления источниками света. В результате получается, что в зависимости от основных музыкальных параметров, работа цветовой системы будет ей соответствовать. На этом прицепе основана схема, по которой собирается цветомузыка на светодиодах своими руками.

Как правило, для создания цветовых эффектов используется не менее трёх различных цветов. Это может быть синий, зелёный и красный. Смешиваясь в различных комбинациях, с разной продолжительностью, они способны создать поразительную атмосферу веселья.

Разделять сигнал на низкие, средние и высокие чистоты, способны LC и RC-фильтры, именно они устанавливаются и настраиваются в цветомузыкальную систему с применением светодиодов.

Настройки фильтров устанавливаются на следующие параметры:

  • до 300 Гц на низкочастотный фильтр, как правило, его цвет красный;
  • 250-2500 Гц для средних, цвет зелёный;
  • все что выше 2000 Гц преобразует высокочастотный фильтр, как правило, от него зависит работа синего светодиода.

Деление на частоты, проводится с небольшим перекрытием, это необходимо, для получения различных цветовых оттенков, при работе прибора.

Выбор цвета, в данной схеме цветомузыки не принципиален, и при желании можно использовать светодиоды разных цветов на своё усмотрение, менять местами и экспериментировать, запретить не может никто. Различные частотные колебания в сочетании с применением нестандартного цветового решения, могут существенно повлиять на качество результата.

Для регулировки доступны и такие параметры схемы, как количество каналов и их частота, из чего можно сделать вывод, что цветомузыка может использовать большое количество светодиодов разных цветов, и возможна индивидуальная регулировка каждого из них по частоте и ширине канала.

Что необходимо, для изготовления цветомузыки

Резисторы для цветомузыкальной установки, собственного производства, могут использоваться только постоянные, с мощностью 0.25-0.125. Подходящие резисторы, можно увидеть на рисунке ниже. Полоски на корпусе показывают величину сопротивления.

Также в схеме применяются R3 резисторы, и подстроечные R — 10, 14, 7 и R 18 вне зависимости от типа. Главное требование, возможность установки на плату, применяемую при сборке. Первый вариант светодиодной цветомузыки, собирался с применением резистора переменного типа с обозначением СПЗ-4ВМ и импортными — подстроечными.

Что касается конденсаторов, то использовать нужно детали с рабочим напряжением на 16 вольт, не менее. Тип, может быть любой. При затруднениях в поиске конденсатора С7, можно соединить параллельно, два меньших по ёмкости, для получения требуемых параметров.

Применяемые в схеме светодиодной цветомузыки конденсаторы С1, С6 должны быть способны работать на 10 вольтах, соответственно С9–16В, С8–25В. Если вместо старых советских конденсаторов, планируется использовать новые, импортные то стоит помнить, что они имеют различие в обозначении, нужно заранее определить полярность конденсаторов, которые будут устанавливаться, иначе можно перепутать и испортить схему.

Ещё для изготовления цветомузыки потребуется диодный мост, с напряжением 50В и рабочим током, около 200 миллиампер. В случае, когда нет возможности установить готовый диодный мост, можно сделать его из нескольких выпрямительных диодов, для удобства их можно убрать с платы и смонтировать отдельно с применением платы меньшего размера.

Параметры диодов, выбираются аналогично применяемых в заводском исполнение моста, диодов.

Светодиоды, должны быть красного, синего и зёленого цвета свечения. Для одного канала их понадобится шесть штук.

Что касается транзисторов, то подойдут VT1 и VT2, индекс обозначения не важен.

Ещё один необходимый элемент, стабилизатор напряжения. Используется пятивольтовый стабилизатор, импортного производства, с артикулом 7805. Также можно применять 7809 (девятивольтовый), но тогда из схемы нужно исключить резистор R22, а вместо него ставится перемычка, соединяющая минусовую шину и средний вывод.

Соединить цветомузыку с музыкальным центром, можно при помощи трехконтактного разъёма «джек».

И последнее, что необходимо иметь для сборки, это трансформатор с подходящими параметрами напряжения.

Общая схема для проведения сборки цветомузыки, в которой используются описанные детали на фото ниже.

Несколько рабочих схем

Ниже будет предложено несколько рабочих схем цветомузыки на светодиодах.

Вариант №1

Для данной схемы можно использовать светодиоды любого типа. Главное, чтобы они были сверхяркими и разными по свечению. Схема работает по следующему принципу, сигнал с источника передаётся на вход, где сигналы каналов суммируются и далее направляются на переменное сопротивление.(R6,R7,R8) При помощи этого сопротивления уровень сигнала для каждого канала регулируется, после чего поступает на фильтры. Различие фильтров, в ёмкости конденсаторов, используемых для их сборки. Их смысл, как и в других устройствах, преобразовывать и очищать звуковой диапазон в определённых границах. Это верхние, средние и низкие частоты. Для регулировки в схеме цветомузыки установлены резисторы подстройки. Пройдя всё это, сигнал поступает на микросхему, которая позволяет устанавливать различные светодиоды.

Вариант №2

Второй вариант  цветомузыки на светодиодах отличается своей простотой и подойдёт для начинающих любителей. В схеме участвует усилитель и три канала для обработки частоты. Установлен трансформатор, без которого можно обойтись, если сигнала на входе достаточно для открытия светодиодов. Как и в аналогичных схемах, применяются регулировочные резисторы, обозначенные как R4 – 6. Транзисторы можно использовать любые, главное, чтобы передавали более 50% тока. По сути, больше ничего не требуется. Схему при желании можно улучшить, для получения более мощной цветомузыкальной установки.

Пошаговая сборка наипростейшей модели цветомузыки

Для сборки простой цветомузыки на светодиодах потребуются следующие материалы:

  • светодиоды размером пять миллиметров;
  • провод от старых наушников;
  • оригинал либо аналог транзистора КТ817;
  • блок питания на 12 вольт;
  • несколько проводов;
  • кусок оргстекла;
  • клеевой пистолет.

Первое с чего нужно начать, это изготовить, корпус будущей цветомузыки из оргстекла. Для этого оно разрезается по размерам и склеивается, клеевым пистолетом. Короб лучше сделать прямоугольной формы. Размеры можно корректировать под себя.

Для расчёта количества светодиодов, разделим напряжение адаптера (12В), на рабочее светодиодов (3В). Получается нам необходимо в короб, установить 4 светодиода.

Кабель от наушников зачищаем, в нём три провода, мы будем использовать один левого или правого канала, и один общего.

Один провод нам не понадобится и его можно изолировать.

Схема простой цветомузыки на светодиодах выглядит следующим образом:

Перед сборкой, кабель прокладываем внутрь короба.

светодиоды имеют полярность, соответственно при подключении, её необходимо учитывать.

В процессе сборки, нужно постараться не нагревать транзистор, т. к. это может привести к его поломке, и учитывайте маркировку на ножках. Эмиттер обозначается как (Э), база и коллектор соответственно (Б) и (К). После сборки и проверки можно установить верхнюю крышку.

Готовый вариант цветомузыки на светодиодах

В заключении хочется сказать, что собрать цветомузыку на светодиодах не так сложно, как может показаться на первых порах. Конечно, если Вам нужно устройство с красивым дизайном, то тут уже придется потратить много времени и сил. А вот для изготовления простой цветомузыки в ознакомительных или развлекательных целях достаточно собрать одну из представленных схем в статье.

Схема цветомузыки с фоном

Принцип работы цветомузыкального автомата.

Структурно, любая цветомузыкальная(светомузыкальная) установка состоит из трех элементов. Блока управления, блока усиления мощности и выходного оптического устройства.

В качестве выходного оптического устройства можно использовать гирлянды, можно оформить его в виде экрана(классический вариант) или применить электрические светильники направленного действия – прожектора, фары.
Т. е. подходят любые средства, позволяющие создавать определенный набор красочных световых эффектов.

Блок усиления мощности – это усилитель(усилители) на транзисторах с тиристорными регуляторами на выходе. От параметров элементов использованых в нем зависит напряжение и мощность источников света выходного оптического устройства.

Блок управления контролирует интенсивность света, и чередование цветов. В сложных специальных установках, предназначенных для оформления сцены во время различных видов шоу – цирковых, театральных и эстрадных представлений этот блок управляется вручную.
Соответствено, требуется участие как минимум – одного, а максимум – группы операторов-осветителей.

Если блок управления контролируется непосредственно музыкой, работает по какой – либо заданной программе, то цветомузыкальная установка считается – автоматической.
Именно такого рода «цветомузыки» обычно собирают своими руками начинающие конструкторы – радиолюбители, на протяжении 50-ти последних лет.

Самая простая (и популярная) схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н.

Это самая простая и пожалуй, самая популярная схема цветомузыкальной приставки, на тиристорах.
Тридцать лет назад я впервые увидел вблизи полноценную, работающую «светомузыку». Ее собрал мой однокласник, с помощью старшего брата. Это была именно эта схема. Несомненным ее достоинством является простота, при достаточно явном разделение режимов работы всех трех каналов. Лампы не мигают одновременно, красный канал низких частот устойчиво моргает в ритм с ударными, средний – зеленый откликается в диапазоне человеческого голоса, высокочастотный синий реагирует на все остальное тонкое – звенящее и пищащее.

Недостаток один – необходим предварительный усилитель мощности на 1-2 ватта. Моему товарищу приходилось почти «на полную» врубать свою «Электронику» для того, что бы добиться достаточно устойчивой работы устройства. В качестве входного трансформатора был использован понижающий тр-р от радиоточки. Вместо него можно использовать любой малогабаритный понижающий сетевой транс. Например, с 220 до 12 вольт. Только подключать его нужно наоборот – низковольтной обмоткой на вход усилителя. Резисторы любые, мощностью от 0,5 ватт. Конденсаторы тоже любые, вместо тиристоров КУ202Н можно взять КУ202М.

Схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н, с активными частотными фильтрами и усилителем тока.

Схема предназначена для работы от линейного звукового выхода(яркость ламп не зависит от уровня громкости).
Рассмотрим подробнее, как она работает.
Звуковой сигнал подается с линейного выхода на первичную обмотку разделительного трансформатора. С вторичной обмотки трансформатора сигнал поступает на активные фильтры, через резисторы R1, R2, R3 регулирующие его уровень.
Раздельная регулировка необходима для настройки качественной работы устройства, путем выравнивания уровня яркости, каждого из трех каналов.

С помощью фильтров происходит разделение сигналов по частоте – на три канала. По первому каналу идет самая низкочастотная составляющая сигнала – фильтр обрезает все частоты выше 800 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R9. Номиналы конденсаторов С2 и С4 в схеме указаны – 1 мкФ, но как показала практика – их емкость следует увеличить, минимум, до 5 мкф.

Фильтр второго канала настроен на среднюю частоту – примерно от 500, до 2000 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R15. Номиналы конденсаторов С5 и С7 в схеме указаны – 0,015 мкФ, но их емкость следует увеличить, до 0,33 – 0,47 мкф.

По третьему, высокочастотному каналу проходит все что выше 1500(до 5000) гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R22. Номиналы конденсаторов С8 и С10 в схеме указаны – 1000пФ, но их емкость следует увеличить, до 0,01 мкФ.

Далее, сигналы каждого канала в отдельности детектируются(используются германиевые транзисторы серии д9), усиливаются и подаются на оконечный каскад.
Оконечный каскад выполняется на мощных транзисторах, либо на тиристорах. В данном случае, это тиристоры КУ202Н.

Далее, идет оптическое устройство, конструкция и внешний которого зависит от фантазии конструктора, а начинка(лампы, светодиоды) – от рабочего напряжения и максимальной мощности выходного каскада.
В нашем случае – это лампы накаливания 220в, 60вт(если установить тиристоры на радиаторы – до 10 шт на канал).

Порядок сборки схемы.

О деталях приставки.
Транзисторы КТ315 можно заменить другими кремниевыми n-p-n транзисторами со статическим коэффициентом усиления не менее 50. Постоянные резисторы – МЛТ-0,5, переменные и подстроечные – СП-1, СПО-0,5. Конденсаторы – любого типа.
Трансформатор Т1 с коэффициентом 1:1, поэтому можно использовать любой с подходящим количеством витков. При самостоятельном изготовлении можно использовать магнитопровод Ш10х10, а обмотки намотать проводом ПЭВ-1 0,1-0,15 по 150-300 витков каждая.

Диодный мост для питания тиристоров(220в) выбирают исходя из предпологаемой мощности нагрузки, минимум – 2А. Если количество ламп на каждый канал увеличить – соответственно возрастет потребляемый ток.
Для питания транзисторов(12в) можно использовать любой стабилизированный блок питания расчитанный на рабочий ток минимум – 250 мА(а лучше – больше).

Сначала, каждый канал цветомузыки собирается в отдельности на макетной плате.
Причем, сборку начинают с выходного каскада. Собрав выходной каскад проверяют его работоспособность, подав на его вход сигнал достаточного уровня.
Если этот каскад отрабатывает нормально, – собирают активный фильтр. Далее – проверяют снова работоспособность того, что получилось.
В итоге, после испытания имеем – реально работающий канал.

Подобным образом необходимо собрать и отстроить все три канала. Подобное занудство гарантирует безусловную работоспособность устройства после «чистовой» сборки на монтажной плате, если работа проведена без ошибок и с применением «испытанных» деталей.

Возможный вариант печатного монтажа(для текстолита с односторонним фольгированием). Если использовать более габаритные конденсаторе в канале самых низких частот, расстояния между отверстиями и проводниками придется изменить. Применение текстолита с двухсторонним фольгированием может быть более технологичным вариантом – поможет избавиться от навесных проводов-перемычек.

Вместо тиристоров можно использовать и более»продвинутые» полупроводниковые приборы, например – оптосимисторы, не меняя при этом особенно схему. Это дает отличную гальваническую развязку между высоко и низковольтными цепями – такой элемент, как разделительный входной трансформатор становится необязательным. Вместо него, лучше поставить дополнительный предварительный усилительный каскад(на КТ315), что в свою очередь позволит снизить требования к транзисторам(по коэффициенту усиления). Необходимость в диодном мосте для выпрямления переменного напряжения, отпадает само собой.
Придется подобрать величину сопротивления резисторов ограничивающих ток входа оптосимисторов(R12, R18, R25). Например, для оптосимисторов ТСО132-10 при напряжении 12в, потребуются резисторы на 200 – 240 Ом.

Реально собранная светомузыка в процессе настройки
(19.10. 2015).

Она же – в корпусе, без крышки.(21. 10. 2015).

В работе.(27. 12. 2015).

В темноте.(27. 12. 2015).

Схема «бегущие огни».

Автомат «бегущие огни» – еще одно популярное устройство. Его основным предназначением изначально было создание цветовых эффектов, для оформления диско – вечеринок Так что, хотя и с небольшой натяжкой, «бегущие огни» тоже можно отнести к разряду «цветомузык».
Схема на логических элементах И-НЕ и триггерах, дает возможность регулировать частоту переключений(скорость «бегущего огня») вручную.

Схема выполнена на двух триггерах микросхемы D2(К155ТМ2) и дешифраторах управления на D1(К155ЛА3), а скорость переключения задаются частотой мультивибратора на микросхеме D3(К155ЛА3). Частота импульсов на выходе мультивибратора на D3 зависит от постоянной времени частотозадающей цепи R10-R11-С6. Скорость переключения ламп можно регулировать при помощи переменного резистора R10. Уменьшая его сопротивление можно увеличивать скорость переключения, увеличивая – снижать.

Питающий трансформатор Тр1 понижающий с напряжением на первичной обмотке 220в, вторичной 6-8 в, мощностью от 5 ватт. Напряжение 5 вольт для питания микросхем получается с помощью стабилизатора КРЕН5А, или его аналога. Транзисторы – КТ315Б, тиристоры – КУ202Н, конденсаторы и резисторы – любого типа.

Использование каких – либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Всем привет. Может кому надо, выкладываю сборник различных LED цветомузык. Все схемы лично проверены так что можете смело приступать к самостоятельному изготовлению этих девайсов. Все ЦМУ с батареечным низковольтным питанием, сейчас многие из молодёжи ходят по улице с активными колонками, от флешки музыку слушают, для разнообразия можно и такую мигалку к ним приделать.

Сборник схем LED ЦМУ

Схема с питанием от 5В USB

Цветомузыка на диапазон питания 6-8 вольт

Цветомузыка на 9-12 вольт

Это график фильтров, что тут используются

Ещё один вариант схемы ЦМУ для диодных лент

Здесь нижний вариант выходной схемы, немного чувствительнее, можно его применить

Вот ещё два вида мигалок что я паял. Это двухканальная ЦМУ от микрофона

А это просто акустическая мигалка

Двух канальная ЦМУ с подачей сигнала через шнур

И ещё интересная схема, типа бегушка и может работать как бегущая мигалка под музыку

Забыл про канал фона, может нужен будет кому

В следующих сборниках будут схемы светодиодных индикаторов уровня и бегущих огней. Автор: senya70

В этой статье мы поговорим о цветомузыке. Наверное, у каждого начинающего радиолюбителя, да и не только, в своё время возникало желание собрать цветомузыку. Что это такое, думаю, известно всем – говоря проще, это создание визуальных эффектов, изменяющихся в такт музыке.

Та часть цветомузыки, которая излучает свет, может быть выполнена на мощных лампах, например в концертной установке, в случае если цветомузыка нужна для домашних дискотек, её можно сделать на обычных лампах накаливания 220 вольт, а если цветомузыка планируется, например, как моддинг компьютера, для повседневного использования, её можно выполнить на светодиодах.

Светодиодная лента для ЦМУ

В последнее время, с появлением в продаже светодиодных лент, находят все большее применение цветомузыкальные приставки с использованием таких led-лент. В любом случае, для сборки Цвето Музыкальных Установок (ЦМУ сокращенно) требуется источник сигнала, в роли его может выступать микрофон с собранными несколькими каскадами усилителя.

Схема микрофона с усилителем

Также сигнал может браться с линейного выхода устройства, звуковой карты компьютера, с выхода mp3 плейера и т. д., в этом случае также потребуется усилитель, например два каскада на транзисторах, я для этой цели воспользовался транзисторами КТ3102. Схема предусилителя изображена на следующем рисунке:

Далее приведена схема одноканальной цветомузыки с фильтром, работающей совместно с предусилителем (выше). В этой схеме светодиод мигает под басы (низкие частоты). Для согласования уровня сигнала в схеме цветомузыки предусмотрен переменный резистор R6.

Цветомузыка светодиод мигает под басы

Существуют и более простые схемы цветомузыки, которые может собрать любой начинающий, на 1 транзисторе, к тому же не нуждающиеся в предусилителе, одна из таких схем изображена на картинке ниже:

Цветомузыка на транзисторе

Схема распайки выводов штекера Джек 3.5 приведена на следующем рисунке:

Если по каким-то причинам нет возможности собрать предварительный усилитель на транзисторах, можно заменить его трансформатором, включённым как повышающий. Такой трансформатор должен выдавать напряжения на обмотках 220/5 Вольт. Обмотка трансформатора с меньшим количеством витков подключается в источнике звука, например, магнитоле, параллельно динамику, усилитель при этом должен выдавать мощность как минимум 3-5 ватт. Обмотка с большим количеством витков подключается ко входу цветомузыки.

Подключение трансформатора на звук

Разумеется, цветомузыка бывает не только одноканальной, она может быть 3, 5 и более многоканальной, когда каждый светодиод или лампа накаливания мигает при воспроизведении частот своего диапазона. При этом диапазон частот задается путем использования фильтров. В следующей схеме, трехканальной цветомузыки (которую сам недавно собирал) в качестве фильтров стоят конденсаторы:

Если мы захотели использовать в последней схеме не отдельные светодиоды, а светодиодную ленту, то в схеме следует убрать токоограничивающие резисторы R1, R2, R3. Если лента или светодиод используется RGB, то должна быть выполнена с общим анодом. Если планируется подключать светодиодные ленты большой длины, то для управления лентой следует применить мощные транзисторы, установленные на радиаторы.

Транзисторы на радиаторе

Так как светодиодные ленты рассчитаны на питание 12 Вольт, соответственно и питание в схеме нам следует поднять до 12 Вольт, причем питание должно быть стабилизированным.

Тиристоры в цветомузыке

До сих пор в статье рассказывалось только про цветомузыкальные устройства на светодиодах. Если возникнет надобность собрать ЦМУ на лампах накаливания, тогда для управления яркостью ламп нужно будет применить тиристоры. Что такое вообще тиристор? Это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который соответственно имеет Анод, Катод и Управляющий электрод.

На рисунке выше изображен советский тиристор КУ202. Тиристоры, в случае, если планируется использовать с мощной нагрузкой, также необходимо крепить на теплоотвод (радиатор). Как мы видим на рисунке, тиристор имеет резьбу с гайкой и крепится аналогично мощным диодам. Современные импортные просто снабжены фланцем с отверстием.

Схема цветомузыки на тиристорах

Одна из подобных схем на тиристорах приведена выше. Это схема трехканальной цветомузыки с повышающим трансформатором на входе. В случае подбора аналогов тиристоров, следует смотреть на максимальное допустимое напряжение тиристоров, в нашем случае у КУ202Н – это 400 вольт.

Цветомузыка на тиристорах 2

На рисунке приведена подобная схема цветомузыки приведенной выше, главное отличие в нижней схеме – отсутствует диодный мост. Также цветомузыку на светодиодах можно встроить в системный блок. Мной была собрана такая трехканальная цветомузыка с предусилителем в корпусе от сидирома. При этом сигнал брался со звуковой карты компьютера с помощью делителя сигнала, в выходы которого подключались активная акустика и цветомузыка. Предусмотрена регулировка уровня сигнала, как общего, так и отдельно по каналам. Запитывались предусилитель и цветомузыка от разъема Молекс 12 Вольт (желтый и черный провода). Схемы предусилителя и трехканальной цветомузыки по которым собирались приведены выше. Существуют и другие схемы цветомузыки на светодиодах, например эта, также трехканальная:

Цветомузыка на 3 светодиодах – схема

В этой схеме, в отличие от той, что собирал я, используется в канале средних частот индуктивность. Для тех, кто захочет сперва собрать что-нибудь попроще, привожу следующую схему на 2 канала:

Цветомузыка 2 канала LED

Если собирать цветомузыку на лампах, то придется использовать использовать светофильтры, которые могут быть в свою очередь, как самодельными так и покупными. На рисунке ниже изображены светофильтры, которые есть в продаже:

Светофильтры для ЦМУ

Некоторые любители цветомузыкальных эффектов собирают устройства на основе микроконтроллеров. Ниже приведена схема четырехканальной цветомузыки на МК AVR tiny 15:

Цветомузыка на tiny 15

Микроконтроллер Тiny 15 в этой схеме можно заменить на tiny 13V, tiny 25V. И под конец обзора от себя хочу сказать, что цветомузыка на лампах проигрывает по зрелищности цветомузыке на LED, так как лампы более инерционные, чем светодиоды. А для самостоятельного повторения можно рекомендовать вот такую цветомузыкальную приставку.

В статье подробно рассказано о нескольких способах обновления BIOS на материнской плате Asus.

Теперь вы точно подберете идеальный ноутбук для работы или учебы!

Данная статья описывает преимущества SSD накопителей для приложений и игр. Также здесь выполняется сравнение между достоинств данного накопителя с устаревшим аналогом.

В статье речь идет о том, как отремонтировать пластмассовый китайский электрочайник.

Мультиканальный даталоггер с LCD дисплеем на базе готового модуля LinkIt.

Музыкальный реактивный свет с использованием транзистора BC547: 13 шагов

Введение: Музыкальный реактивный свет с использованием транзистора BC547

Hii friend,

Сегодня я собираюсь сделать музыкальный реактивный свет. Свет будет светиться в соответствии со звуком.

Приступим,

Добавьте TipAsk QuestionDownload

Шаг 1: Возьмите все компоненты, как показано в списке и на рисунке

Требуемые компоненты —

(1.) Транзистор — BC547 x2

(2.) Конденсатор — 63 В 1 мкФ

(3.) Резистор — 10 кОм x2

(4.) Резистор — 1M x1

(5.) Mic x1

(6.) Батарея — 9В x1

(7.) Батарея clipper x1

(8.) LED — 3V x3

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 2: Подключите все компоненты

Подключите все компоненты, как показано на принципиальной схеме.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 3: Припаяйте оба транзистора

Сначала припаяйте оба транзистора —

Припаяйте базу 1-го транзистора к коллектору 2-го транзистора

и эмиттер 1-го транзистора к эмиттеру 2-го транзистора, как показано на рисунке.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 4: Припаяйте резистор 10 кОм

Затем припаяйте резистор 10 кОм к коллектору 2-го транзистора, как показано на рисунке.

Добавьте TipAsk QuestionDownload

Шаг 5: Далее подключите резистор 1M

Затем припаяйте резистор 1M, как вы можете видеть на изображении.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 6: Подключите конденсатор

Теперь подключите -ve конденсатора к базе 2-го транзистора, как показано на рисунке.

Добавьте TipAsk QuestionDownload

Шаг 7: Снова припаяйте резистор 10 кОм

Снова припаяйте резистор 10 кОм к цепи согласно принципиальной схеме и как вы можете видеть на картинке.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 8: Подключите все светодиоды в серии

Теперь подключите все светодиоды последовательно, как показано на рисунке.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 9: Подключите светодиоды к цепи

Теперь подключите светодиоды к цепи, соблюдая ее полярность. На картинке вы можете увидеть полярность.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 10: Подключите микрофон

Затем припаяйте провод микрофона к цепи, как показано на рисунке.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 11: Подключите провод зажима аккумулятора

Затем припаяйте провод зажима аккумулятора к цепи, как показано на рисунке.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 12: Схема готова

Теперь схема готова к работе.

Подключите аккумулятор к цепи и используйте его.

Добавить TipAsk QuestionDownload

Шаг 13: Как использовать

Подключите батарею 9 В к цепи и воспроизведите песню / скажите что-нибудь в микрофон.

По звуку светодиоды будут светиться.

Использование — когда мы играем любую песню, мы можем использовать эту схему, чтобы увидеть свет в соответствии с музыкой.

Этот тип вы можете легко сделать музыкальным реактивным светом.

Спасибо

Добавить вопрос Задать вопросСкачать

Будьте первым, кто поделится

Вы сделали этот проект? Поделитесь с нами!

Я сделал это!

Рекомендации

Электронный крестьянский светодиодный цветной орган Стр.

Это новая версия классического цветного органа, в котором разноцветные огни запускаются разными частотами звука, в результате чего дисплей мигает вместе с музыкой.В этом случае использовались светодиоды высокой интенсивности нового типа (3000–5000 мкд) вместе с очень простой схемой управления на дискретных транзисторах. Цели дизайна включали небольшой размер и отличную портативность, а также длительное время автономной работы.

Для начала были собраны необходимые детали. Это включало в себя 49 светодиодов разного цвета по 3 мм каждый, связку резисторов на 1/8 Вт, несколько крошечных восстановленных транзисторов, микрофон, несколько подстроечных потенциометров от неисправного ЭЛТ, батарейный отсек на 4 элемента AA с выключателем питания и несколько малогабаритные конденсаторы и диоды.План заключался в том, чтобы прикрепить светодиоды и электронику к передней части батарейного отсека, образуя компактный блок, который можно было разместить на столе или прикрепить к рубашке или куртке.

Схема была разработана для использования общих значений деталей, которые наиболее легко доступны в меньших размерах. Керамические и танталовые конденсаторы, резисторы на 1/8 Вт и полупроводники в небольших корпусах были выбраны для экономии места. Интегральные схемы были отклонены как слишком большие для разрешенного пространства 6 см X 6 см для схем и светодиодов на лицевой стороне батарейного отсека.

Сама схема состоит из электретного конденсаторного микрофона, питающего двухступенчатый предусилитель с регулятором чувствительности. Затем сигнал разделяется на три канала с индивидуальной настройкой уровня. Каждый канал имеет свою собственную схему фильтра, так что каждый из них реагирует на разный диапазон звуковых частот, по одной для высоких, средних и низких частот. Затем сигнал отправляется на лестничную диаграмму светодиодной гистограммы с красными / желтыми, зелеными / белыми и синими / зелеными светодиодами для каждого канала соответственно.Два светодиода использовались для каждого, показанного на схеме, а резисторы светодиодов были увеличены до 1 кОм, чтобы продлить срок службы батареи. Светодиоды с высокой выходной мощностью по-прежнему имеют большую яркость даже при более низких токах, поэтому это хорошо работает для снижения потребления тока. Кроме того, был включен один ультрафиолетовый светодиод фиолетового цвета, который горит всякий раз, когда включается питание.

49 светодиодов были спаяны вместе по спирали с УФ-светодиодом в центре и тремя парами спиральных рукавов светодиодов разного цвета.

Затем лестничные цепи гистограммы были собраны из частей и вставлены в промежутки между спиральными рукавами светодиодов.

Здесь вы можете увидеть все лестницы на месте и противоположные светодиодные кронштейны, соединенные проводом типа wire wrap (кто-нибудь больше использует проводную wrap?) Поскольку эта схема была предназначена для заливки эпоксидной смолой, все соединения были спаяны. Вся схема, созданная на этом этапе, подключается и тестируется перед следующим шагом.

Затем были собраны схемы фильтров и вставлены в оставшиеся промежутки между светодиодами.Также была изготовлена ​​небольшая монтажная плата для установки микрофона и подстроечных потенциометров. Все снова проверено.

Затем монтажная сборка и печатная плата были размещены на передней и верхней части батарейного отсека и прикреплены несколькими пятнами эпоксидной смолы. На этом была завершена электрическая схема предусилителя и остальная проводка. Было проведено окончательное тестирование, и все проблемы были устранены.

Наконец, полностью протестированная и функциональная схема залита эпоксидной смолой.Проект завершается прикреплением монтажного зажима к задней части и добавлением клея на дно, чтобы корпус устойчиво стоял под правильным углом.

Готовый цветной орган в работе. Проект имел полный успех и должен приносить массу удовольствия на концертах и ​​вечеринках. Свежего комплекта батарей хватило на три долгих ночи использования, и это превосходно. То, как разные светодиоды танцуют под музыку, приятно смотреть, и, к сожалению, их нельзя увидеть только на фотографиях, показанных здесь!

ОБНОВЛЕНИЕ: Честер Виновецки построил свой собственный цветной орган на основе этой конструкции, но на печатной плате.Он предложил поделиться дизайном своей платы, вот он:

Изображение печатной платы

Текстовый файл с инструкциями

Рисунок травления печатной платы

Схема размещения деталей

Схема перемычки и нижних частей

Спасибо, Честер!


Чтобы узнать больше о работе The Peasant со светодиодами, перейдите по ссылке: Светодиодные фонари высокой яркости и многоцветные дисплеи и Светодиодные лампы высокой яркости для портативного освещения.


Дизайн схемы цветного органа · Алекса Якоб

Для нашего последнего проекта в этом семестре мы с моим другом Натаниэлем построили цветной орган, мультисенсорное устройство, которое производит световое шоу, связанное с музыкой или звуком.5).

Мы сделали это полностью, используя аналоговую схему, преобразовав входной аудиосигнал в светодиодную подсветку, соответствующую полосе частот сигнала. Ключевые особенности включают регулировку громкости, реализованную с помощью операционного усилителя, который позволяет пользователю регулировать громкость выходного сигнала, и ряд активных полосовых фильтров, которые разделяют звук на три полосы: низкую, среднюю и высокую частоту.

Блок-схема

Блок-схема SSSSS

Есть четыре основных компонента: входной сигнал, усиление, фильтрация и выход.Входной сигнал был вставлен с помощью стереоразъема 3,5 мм (так что вы можете воспроизвести песню на телефоне или компьютере). Чтобы получить выходной светодиодный дисплей, сигнал усиливался с помощью транзисторного усилителя и фильтровался до различных композиционных частот с помощью полосовых фильтров. В зависимости от фильтра сигнал отправлялся на красные светодиоды (низкие частоты), желтые светодиоды (средние частоты), зеленые светодиоды (высокие частоты) для отображения. Цветной орган требует, чтобы пользователь имел полный опыт прослушивания музыки в дополнение к просмотру мигающих светодиодных индикаторов, поэтому сигнал также отправлялся на динамик.5 Схема

Аудиосигналы обычно имеют очень маленькие амплитуды, и усиление сигналов гарантирует, что они могут быть адекватно уловлены на более поздних этапах проектирования. Одного усилителя оказалось недостаточно, поэтому был добавлен второй каскад усилителя. Для предотвращения эффектов нагрузки между ступенями использовался буфер в конфигурации эмиттерного повторителя. Операционный усилитель мог бы создать усилитель лучшего качества (более линейный и с более высоким коэффициентом усиления), но у нас не хватало этого компонента.Транзисторы Дарлингтона могут заменить один из транзисторов для еще большего усиления и упрощения конструкции. Но такой конфигурации вполне достаточно.

Транзисторный каскад усилителя

Мы использовали обычный эмиттер с вырожденной топологией из-за его высокого усиления и хорошего выходного сопротивления. Блокирующий конденсатор постоянного тока был подключен к сигналу для предотвращения нагрузки, и два резистора смещения использовались для поддержания рабочей точки постоянного тока 5 вольт на базе. Для улучшения линейности усиления в широком диапазоне звуковых частот была выбрана конструкция с дегенерацией.Хотя вырождение снижает усиление, оно позволяет улучшить входное сопротивление и линейность усиления, особенно для высоких частот. Транзистор 2N3904 был выбран из-за его доступности и высокого коэффициента усиления Beta. Коэффициент усиления одного усилителя с общим эмиттером с вырождением рассчитывался следующим образом:

$ A_v = \ frac {- \ beta R_C} {r_ \ pi + R_E (\ beta + 1)} = 5 $

С обоими каскадами результирующее усиление составляет 25, что позволяет значительно усилить. Между каждым каскадом усилителя и буфера к выходу был добавлен блокирующий конденсатор для устранения любого смещения постоянного тока.Дополнительный буфер был добавлен между последним каскадом усилителя и фильтрами, чтобы предотвратить любые дальнейшие эффекты нагрузки.

Затем усиленный сигнал нужно было отфильтровать в одну из трех полос: низкую, среднюю и высокую частоту. Для создания активных полосовых фильтров использовались операционные усилители. Активные фильтры, как правило, более чувствительны и имеют более узкую полосу пропускания, чем пассивные фильтры, что было ценно, поскольку диапазоны частот были небольшими. Используемая нами топология строго контролировала полосу пропускания по сравнению с более простыми топологиями.Наряду с расчетами усиления мы использовали программу MATLAB для выбора номиналов резистора и конденсатора.

Реализованный фильтр

Отфильтрованный сигнал затем отправляется на светодиоды для отображения. Если сигнал прошел через фильтр низких частот, он отправляется на красный светодиод; для средней частоты — на желтый светодиод; а высокие частоты передаются на зеленые светодиоды.

Поскольку светодиод представляет собой диод, его прямое напряжение включения составляет примерно 0.6 вольт. Если сигнал не проходит через полосовой фильтр, его максимальное напряжение обязательно будет меньше 0,6 вольт — следовательно, светодиод не активен и не будет гореть. Сигналы, которые проходят через полосовой фильтр, достаточно велики, чтобы активировать светодиод (амплитуда больше 1,2 В), и будут представлены как таковые.

Передача выходного сигнала непосредственно на светодиод возможна, потому что операционный усилитель имеет очень низкий выходной импеданс — идеальный выходной импеданс операционного усилителя равен нулю.Добавлен последовательный резистор для защиты светодиода от перегрузки по току. Светодиоды не ограничены частотами в звуковом диапазоне, а это означает, что они могут включаться и выключаться с входным сигналом. Это позволяет свету мигать буквально в гармонии с музыкой. Однако, учитывая, что человеческий глаз может обрабатывать только около 60 кадров в секунду, мигание будет настолько быстрым, что пользователь не заметит, а просто увидит постоянно горящую лампочку.

Я понимаю, что управление светодиодом звуковым сигналом — плохая практика — если бы у меня было больше времени, я бы, вероятно, разработал схему, которая использует транзистор в качестве переключателя для включения светодиода, что сделало бы схему более надежной, поскольку вы могли бы настроить пороговое значение в зависимости от характеристик транзистора.

Регулятор громкости также был добавлен для оптимизации звука. Инвертирующий усилитель был реализован с использованием операционного усилителя с потенциометром в качестве резистора обратной связи Rf.

Конфигурация инвертирующего усилителя с использованием операционного усилителя

Уравнение усиления для такого инвертирующего усилителя:

$ A_v = — \ frac {Rf} {Rin}

долл. США

Поскольку коэффициент усиления отрицательный, а входная волна является синусоидальной, усилитель производит сдвиг фазы на 180 градусов, который не влияет на конечный выходной сигнал.Однако использование инвертирующего усилителя позволяет изменять Rf до нуля с помощью потенциометра, что означает, что система может быть отключена. Неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления всегда больше единицы не позволил бы приглушить звук или уменьшить громкость, чем на входе. Активный усилитель был выбран из-за его высокого коэффициента усиления, линейности и низкого выходного сопротивления. Было доступно только четыре операционных усилителя LF411; три из них использовались для полосовых фильтров, это было наиболее важным местом для последнего операционного усилителя.

Операционный усилитель LF411 не смог обеспечить достаточный ток для управления 8-дюймовым динамиком. В выходной каскад был включен двухтактный буфер для управления динамиком. Чтобы избежать перекрестных искажений, обратная связь в инвертирующем усилителе была подключена к выходу двухтактного буфера, а не к выходу операционного усилителя.

Моделирование

Усилитель не инвертирующий, потому что каждый каскад с общим эмиттером инвертирующий. При входной синусоиде 100 мВ от пика до пика выход усилителя дает амплитуду 3.2 В от пика до пика или усиление 32. Это гарантирует, что аудиосигналы низкого напряжения достаточно усилены, чтобы впоследствии ими можно было манипулировать в усилителе цвета.

Вход усилителя (зеленый) и выход (синий)

После усиления каждый аудиосигнал проходит на три полосовых фильтра, которые разделяют сигнал на три полосы частот: низкий, средний и высокий. Коэффициент усиления каждого полосового фильтра измерялся с помощью инструмента анализа переменного тока LTSpice.

Результаты анализа переменного тока для низкочастотного полосового фильтра.Центральная частота: 318 Гц. Максимальный коэффициент усиления от 250 до 400 Гц.

Результаты анализа переменного тока для среднечастотного полосового фильтра.

Результаты анализа переменного тока для высокочастотного полосового фильтра. (Усиление для фильтра самых высоких частот не так много, как у фильтров низких и средних частот, что остается проблемой.)

На первый взгляд кажется, что изначально существует частота биений, которая может серьезно повлиять на характеристики схемы с изменяющейся амплитудой.

Кажущаяся частота биений на выходе полосового фильтра

Мы проверили это, увеличивая частоту входного синусоидального сигнала, как показано на схеме ниже, которая имитирует последовательность изменяющихся частот или нот в музыкальном произведении.

Оказывается, переходный процесс возникает только при запуске, в течение очень короткого и незначительного периода времени, а не при изменении частоты. В результате это не повлияет на общую производительность схемы.

Результат теста с входной последовательностью синусоидальной волны

Сконструированное устройство

Устройство выполнено на единой макетной плате

Активные компоненты в построенной цепи

Соответствие светового и частотного диапазонов в построенной схеме

Схема ввода / вывода

Для передачи звукового сигнала от ноутбука в схему мы доработали старый кабель наушников.Кабель вставлялся в аудиоразъем на ноутбуке, и план заключался в том, чтобы припаять одножильные провода к проводам в кабеле и подключить одножильные провода к макетной плате. Это было сложно, так как провода были покрыты эмалью, и их нужно было расплавить с помощью паяльника (не пытайтесь делать это дома…).

Некоторое обсуждение

Полосовые фильтры

Создание точных полосовых фильтров было сложной задачей. Как обсуждалось ранее, топология фильтра была выбрана для достижения более узкой полосы пропускания.Входные резисторы R1 и R2 были выбраны таким образом, чтобы R1 был немного больше R2, а резистор R3 был выбран очень большим. Центральную частоту такого фильтра можно рассчитать как:

$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {R3 (R1 // R2) C1C2}}

долл. США

И R1, R2 и R3 были выбраны соответственно и настроены на основе моделирования.

Там, где это возможно, для простоты C1 и C2 были установлены одинаковые значения, но это было возможно только для низких и средних частот. Для высокой частоты использование рассчитанного значения привело бы к созданию фильтра верхних частот с линейной зависимостью между частотой и усилением, а не полосового фильтра.В результате значения для C1 и C2 были дифференцированы и выбраны с помощью моделирования — для C1 было выбрано 10 нФ, а для C2 560 пФ.

Выбор деталей

Доступность запчастей была затруднена. Мы действительно получили набор компонентов (поскольку класс был виртуальным), но в нем было только около четверти конденсаторов, перечисленных в сводке деталей, что сделало бы наш дизайн невозможным даже после внесения правок, отражающих те части, которые на самом деле были в комплекте. К счастью, Натаниэль смог подобрать дополнительные конденсаторы у своего школьного учителя электроники.Было предоставлено только четыре операционных усилителя, и их лучше всего использовать для активных полосовых фильтров и регулятора громкости. Хотя в сводке деталей комплекта было указано четыре LM411, было только три LM411 и один LM741. LM741, впервые разработанный и изготовленный в 1968 году, устарел, поскольку современные операционные усилители имеют лучшие характеристики. Чтобы предотвратить любые расхождения между фильтрами, LM411 использовались для полосовых фильтров, что является приложением, требующим большей точности, чем регулировка громкости, для которой использовался LM741.Если бы было доступно больше операционных усилителей, транзисторный усилитель можно было бы заменить, что улучшило бы характеристики схемы из-за линейности и высокого коэффициента усиления усилителей на операционных усилителях.

Целостность источника питания

Наконец, в процессе строительства было обнаружено, что динамик воспроизводит звук с искажениями, и было непонятно, почему возникают искажения. Добавление развязывающего конденсатора между землей и Vdd и землей и Vss решило эту проблему, и схема была обновлена, чтобы отразить это изменение.

В заключение

Этот проект был интересен, потому что мы смогли связать концепции ЭЭ, которые мы изучили в классе, с визуализацией звука. Мы успешно реализовали частотно-избирательное освещение и регулировку громкости, несмотря на ограничения по компонентам (как предполагаемые, такие как ограниченное количество операционных усилителей, так и непреднамеренные, например, отсутствующие конденсаторы), и успешно сконструировали адаптер, позволяющий цветному органу играть музыку с любого устройства, имеющего стандартный разъем для наушников.

Что дальше? Теперь, когда мы знаем, что схема работает, было бы неплохо спроектировать и выложить некоторые печатные платы (и подарить их в качестве подарков?). Построение схемы на печатной плате более стабильно, чем на макетной плате, поскольку позволяет избавиться от большого количества неисправных соединений и паразитной емкости. Светодиоды для каждой полосы также могут быть более настроены в отношении усиления, чтобы уравнять количество времени, в течение которого каждый светодиод горит — низкие частоты очень распространены в музыке, но высокие частоты не так много.

Более сложный цветовой орган также может достигать различных световых эффектов мигания, например, путем реализации вариаций громкости или продолжительности с использованием широтно-импульсной модуляции в сочетании с программной платой Arduino или таймером 555, позволяя свету постепенно появляться и исчезать вначале. и концы заметок в привлекательной манере.

Видео

И раз уж вы добрались до конца, вам, наверное, интересно, как это выглядит! Видео здесь:

LED Color Organ

LED Color Organ

Светодиодный цветной орган



Если вам нравится свет и музыка, вы получите удовольствие от сборки этого светодиода. Цветной орган. Вы подключаете к нему свою музыку, и схема делит звук на высокие, средние и низкие частоты, а затем мигает 3 разных цвета светодиодов в соответствии с этими частотами.Блинки!

Сборка разбита на 4 части:

Аудиовход — схема, принимающая сигнал от аудиоразъем.
Высокочастотный мигает синими светодиодами при воспроизведении высокочастотных тонов.
Средняя частота мигает зелеными светодиодами при воспроизведении средних частот.
Низкая частота мигает красными светодиодами при воспроизведении низкочастотных тонов.

Детали

Зажим аккумулятора 9 В
аккумулятор, 9В
Аудиоразъем, 1/8 «
Светодиоды, синие (2)
Светодиоды, зеленые (2)
Светодиоды красные (2)
Диод, 1N4148 или 1N914
Транзисторы, 2Н3906 (3)
Транзистор, 2Н3904
Резисторы, 100 Ом (3)
Резистор, 180 Ом
Резистор, 270 Ом
Резисторы, 1кОм (2)
Резисторы, 2.2кОм (4)
Резисторы, 10кОм (2)
Конденсатор, 0,01Ф
Конденсатор, 0,047Ф
Конденсатор, 0,47Ф электролитический
Конденсатор электролитический 1Ф
Конденсатор электролитический 10Ф
Макетная плата и перемычки без пайки
Аудиоразветвитель, 1 розетка на 2 вилки

Инструменты

Паяльник и припой (опционально)
Печатная плата для прототипирования (опция)



Аудиовход

Шаг 1.сначала положи свой зажим на 9В и вставляем в плату + (красный провод) и массу — (черный провод)
Теперь возьмите два соединительных провода, проложите + и — к обоим + и — на низ
это так питание и земля на задней стороне платы

Шаг 2. получить Сопротивляемся 10к и положи одну ногу на власть и через ногу на 9 I

Шаг 3. теперь ставим транзистор 2N3904 на эмиттер 15H 16H база 17H коллектор

Шаг 4.сейчас Поместите соединительный провод от линии заземления, подключенной к 15 Дж (что к 2N3904 Транзисторный эмиттер)

Шаг 5. теперь возьмем резистор 10к на одну ногу иди 16Г (транзистор 2N3904 Основание) и гос.9G

Шаг 6. теперь возьмите резистор 1 кОм и подключите одну ногу к линии питания, а до 17J (коллектор транзистора 2N3904)

Шаг 7. теперь возьми свой Диод, 1N4148 или 1N914 и ножку с черной полосой поставить на 15F (проследить, чтобы черный метка на диоде собирается на эмиттер транзистора 2N3904)
и верхнюю ногу на 9F

Шаг 8.сейчас ставим электролитический конденсатор на 10 мкФ, положим плюс на 16Ф ( 2N3904 Transistor Base) и ставим минус 16D

Step 9. теперь возьмите резистор 100 Ом и поставьте одну ногу 16B и перейдите к 11D

Шаг 10. теперь получите резистор 100 Ом, положите одну ногу на 16A и перейдите к 10C

Шаг 11. Теперь время для вашего звука, возьмите стереофоническое гнездо и припаять 3 провода к отводам

Белый провод — левый
Красный провод — Правый
Черный провод — Земля

Шаг 12.если какая еще сила может просто положить немного сердечного приступа на проволоку заглушки

Шаг 13. теперь положите белый провод от аудиоразъема вставляем в 11A

Шаг 14. теперь ставим красный провод от аудиоразъема вставляем в 10A

Шаг 15. теперь ставим черный провод формирует аудиоразъем и вставляется в — линия заземления

просто завершите аудиовход, как сделать высокую частоту

Шаг 16.теперь возьмем транзисторы 2N3906 и поставим на 22I (эмиттер) 23I (база) 24I (коллектор)

Шаг 17. Теперь возьмите проволочную перемычку и поставьте одну ногу на линию электропередачи над ножкой к 22J (эмиттер транзисторов 2N3906)

Шаг 18. теперь возьмите резистор 2,2 кОм и поставьте одну ногу на линию питания и перемычка к 23J (база транзисторов 2N3906)

Шаг 19. теперь получите керамический дисковый конденсатор 0,047F (47 нФ) одну ножку поставить на 23Ф (база транзисторов 2N3906) через верхнюю ногу на 23E

Шаг 20.теперь проложить провод от 17G (коллектор транзисторов 2N3904) к 23C

Шаг 21. теперь возьмите один синий светодиод и поставьте + на 2N3906 Транзисторы коллектором (24J) ставим затем ножку на 25J

Шаг 22. Теперь возьмите резистор 100R и одну ногу на 25F и верхнюю ногу по 25E

Шаг 23. Теперь возьмите еще один светодиод и положите + ножку на 25А, а — ножку к линии заземления

Теперь вы закончили высокочастотную часть, чтобы выполнить Средняя частота.

Шаг 24. Теперь возьмите транзисторы 2N3906 и вставьте в 32I. (эмиттер) 33I (база) 34I (коллектор)

Шаг 25. теперь можно прыгать с проволоки и одной ноги на мощность и через ногу на 32 Дж. (Транзисторы эмиттер 2Н3906)

Шаг 26, теперь возьмите резистор 2,2 кОм и включите одну ногу линия и верхняя ветвь к 33J (база транзисторов 2N3906)

Шаг 27, теперь возьмите керамический дисковый конденсатор. Конденсатор, 0,01Ф (10 нФ) и поставить одну ногу на 32Н (2N3906 Эмиттер транзисторов) и верхнюю ножку к 33H ( 2N3906 База транзисторов)

Шаг 28 теперь принимает 0.47F электролитический конденсатор положите сторону + на 33F ( 2N3906 Transistors Base) и положите отрицательную сторону на 33E

Шаг 29. Теперь возьмите резистор 1 кОм и поместите один le3g на 33C и по ноге к 23Б

Шаг 30, теперь возьмите зеленый светодиод и поместите ногу + на 34J. (Коллектор транзисторов 2N3906) и переставляем ножку на 35J

Шаг 31, теперь возьмите 180р и поставьте одну ногу на 35F и более нога до 35E

Шаг 32, теперь возьмите зеленый светодиод и поместите ногу + на 35А и линия над опорой на землю

Теперь вы закончили среднечастотную часть, чтобы сделать низкую частота.

Шаг 33, теперь возьмите транзисторы 2N3906 и вставьте в 44I. (эмиттер) 45И (база) 46И (коллектор)

Шаг 34, теперь можно прыгать через проволоку и одну ногу на силу и через ногу. до 44Дж (транзисторы 2N3906 эмиттер)

Шаг 35, теперь возьмите резистор 2,2 кОм и включите одну ногу линия и верхняя часть к 45J (база транзисторов 2N3906)

Шаг 36, теперь возьмите электролитический конденсатор емкостью 1 мкФ. и поставить отрицательную сторону 45G ( 2N3906 база транзисторов) и над ножкой до 44G (2N3906 Транзисторы эмиттер)

Шаг 37, новый — 2.Резистор 2k поставить одну ногу на 45F и через ногу до 42C

Шаг 38, теперь возьмите перемычку с 42A на 23A

Шаг 39, теперь возьмите красный светодиод и поместите ногу + на 46J. через ногу к 47J

Шаг 40, теперь возьмите резистор 270r формы 47G 47C

Шаг 41, теперь возьмите красный светодиод и поместите ногу + на 47A, а через ногу к линии земли

теперь вы закончите, просто нужно подключить

Шаг 42, возьмите Аудиоразветвитель, 1 розетка на 2 вилки и вставьте один штекер в розетку

Шаг 43, теперь подключите дополнительный разъем к источнику звука, на котором я работал. пк, но можно любой штекер для наушников

Шаг 44, теперь подключите наушники или зажигалки к женщине. вилка

Шаг 45, теперь вставьте аккумулятор и включите музыку

Транзистор — 120 лет электронной музыки

EMS (Electronic Music Studios) была основана в 1965 году Петером Зиновьевым, сыном аристократа, русского эмигранта, увлеченного электронной музыкой, который основал студию на заднем дворе своего дома в Патни, Лондон.Студия EMS была центром электронной музыки в Великобритании в конце шестидесятых и семидесятых с такими композиторами, как Харрисон Биртвистл, Тристрам Кэри, Карлхайнц Штокхаузен и Ханс Вернер Хенце, а также с группой коммерческого электронного производства Unit Delta Plus (Zinovieff). , Делия Дербишир и Брайан Ходжсон).

Передняя панель DEC PDP8i

Зиновьев с Дэвидом Кокереллом и Питером Грогоно разработали программу под названием MUSYS (которая превратилась в текущий язык программирования аудиосинтеза MOUSE) для работы на двух мини-компьютерах DEC PDP8, позволяющих управлять напряжением при многократном аналоговом синтезе. параметры через цифровой перфорированный контроль.В середине 1960-х годов доступ за пределами академического или военного ведомства не к одному, а к двум 12-битным компьютерам с памятью 1K и видеомонитором для чисто музыкального использования был совершенно неслыханным:

«В те дни мне посчастливилось иметь богатую жену, поэтому мы продали ее тиарру и поменяли ее на компьютер. И это был первый в мире компьютер в частном доме ». — Петр Зиновьев

Особое внимание EMS уделялось работе с анализом и обработкой цифрового звука или, как выразился Зиновьев, «Возможность анализировать звук; превратить это в разумную музыкальную форму на компьютере; иметь возможность манипулировать этой формой и воссоздавать ее музыкальным способом » (Зиновьев 2007).Цифровая обработка сигналов была далеко за пределами возможностей DEC PDP8; вместо этого они использовались для управления набором из 64 осцилляторов (фактически резонансных фильтров, которые можно было использовать в качестве генераторов синусоидальной волны), модифицированных для цифрового управления. Таким образом, MUSYS был гибридным аналогово-цифровым контроллером производительности, подобным системе GROOVE Макса Мэтью (1970) и системе PIPER Габуры и Чиамаги (1965).

Питер Зиновьев за пультом компьютера PDP8, студия EMS, Лондон Студийная диаграмма EMS (из «Vintage Synthesizers» Марка Вейла)

Даже для богатого Петра Зиновьева работа с EMS в частном порядке была феноменально дорогостоящей, и вскоре он столкнулся с финансовыми трудностями.Линия синтезаторов VCS была запущена в 1969 году после того, как Зиновьев не вызвал большого интереса, когда он предложил пожертвовать студию народу (в письме в газету «The Times» ). Было решено, что единственный способ спасти EMS — это создать коммерческую миниатюрную версию студии в качестве модульного и доступного синтезатора для образовательного рынка. Первой версией синтезатора, разработанного Дэвидом Кокереллом, был ранний прототип под названием Voltage Controlled Studio 1; Инструмент с двумя осцилляторами, встроенный в деревянную стойку, построенный для австралийского композитора Дона Бэнкса за 50 фунтов стерлингов после продолжительной беседы в пабе:

«Мы сделали одну коробочку для австралийского композитора Дона Бэнкса, которую мы назвали VCS1… и мы сделали две таких… это была вещь размером с обувную коробку с множеством ручек, осцилляторов, фильтров, без регулятора напряжения.Может быть, кольцевой модулятор и модулятор огибающей »Дэвид Кокерелл 2002

За VCS1 вскоре последовала более коммерчески жизнеспособная конструкция; The Voltage Controlled Studio 3 (VCS3) со схемой Дэвида Кокерелла, дизайном корпуса Тистрамом Кэри и при участии Зимовьева. Это устройство было разработано как небольшая, модульная, портативная, но мощная и универсальная студия электронной музыки, а не как электронный инструмент, и изначально поставлялась без стандартной клавиатуры. Цена прибора была минимальной — около 330 фунтов стерлингов (1971 г.) — за счет использования дешевых армейских электронных компонентов:

.

«Большая часть дизайна была продиктована действительно глупыми вещами, такими как то, какие излишки я мог купить на Лисл-стрит [армейские магазины барахла на Лайл-стрит, Сохо, Лондон]… Например, эти медленные циферблаты для осциллятора, это было куплено на улице Лисл, фактически почти все компоненты были куплены на улице Лайл… будучи бедным любителем, я всегда стремился делать вещи дешевыми.Я видел, как это делал Муг [имеется в виду лестничный фильтр Муга], но я адаптировал его и изменил это … у него была лестница на основе транзисторов с заземлением, и я заменил ее на простые диоды … чтобы удешевить. транзисторы стоили двадцать пенсов, а диоды — туппенсами! » Дэвид Кокерелл из «Analog Days»

Несмотря на такой низкобюджетный подход, успех VCS3 был достигнут благодаря его портативности и гибкости. Это был первый доступный модульный синтезатор, который можно было легко носить с собой и использовать вживую как инструмент для исполнения.Помимо самостоятельного электронного инструмента, VCS3 также можно использовать в качестве генератора эффектов и процессора сигналов, позволяя музыкантам управлять внешними звуками, такими как гитары и голос.

VCS3 с клавиатурой DK1

VCS3 был оснащен двумя аудиогенераторами различной частоты, генерирующими синусоидальные, пилообразные и прямоугольные сигналы, которые можно было окрашивать и формировать с помощью фильтров, кольцевого модулятора, генератора низкой частоты, генератора шума, пружинной реверберации и генераторы конвертов.Устройство могло управляться двумя уникальными компонентами, конструкция которых была продиктована тем, что можно было найти в уличных барахолках Лайл; большой двумерный джойстик (из комплекта дистанционного управления самолетом) и плата 16 на 16 контактов, позволяющая пользователю подключать все модули без путаницы соединительных кабелей.

Культовая коммутационная панель 16 X 16 для VCS3. Резисторы на 2700 Ом, припаянные внутри штыря, имеют отклонение 5%, а затем 1%; контакты имеют разные цвета: «красные» контакты имеют допуск 1%, а «белые» — 5%, в то время как «зеленые» контакты являются ослабляющими контактами с сопротивлением 68 000 Ом, что дает разные результаты при построении патча.

Первоначальный дизайн музыкальной шкатулки для создания электронной музыки — в том же духе, что и электронная музыкальная шкатулка Бухлы — был быстро изменен с добавлением стандартной клавиатуры, которая позволяла регулировать высоту тона над монофоническим VCS3. Это привлекло внимание рок- и поп-музыкантов к VCS3, которые либо не могли позволить себе огромные модульные системы Moog (VCS3 появилась за год до того, как Minimoog был запущен в США), либо не могли найти инструменты Moog, ARP или Buchla на Британский рынок.Несмотря на репутацию безнадежного мелодического инструмента из-за присущей ему нестабильности осцилляторов, VCS3 с энтузиазмом отстаивали многие британские рок-исполнители той эпохи; Pink Floyd, Брайан Ино (который сделал внешнюю обработку звука инструментов частью своего фирменного звука в начале 70-х), Роберт Фрипп, Hawkwind (одноименная « Серебряная машина »), The Who, Гонг и Жан-Мишель Жарр среди многих другие. VCS3 использовался в качестве основы для ряда других разработок инструментов EMS, включая сверхпортативный A / AK / AKS (1972); VCS3 в пластиковом футляре для переноски со встроенным аналоговым секвенсором, гитарный синтезатор Synthi HiFli (1973), EMS Spectron Video Synthesizer, Synthi E (урезанный VCS3 для образовательных целей) и AMS Polysynthi, а также несколько секвенсоров вокодеры и большой модульный EMS Synthi 100 (1971).

Несмотря на первоначальный успех — однажды Роберт Муг предложил EMS за $ 100 000 — Moog Music — компания EMS уступила конкурентам со стороны крупных известных международных производителей инструментов, которые выпускали более дешевые, коммерческие, стабильные и простые электронные инструменты; Тенденция в синтезаторах сместилась от модульных инструментов, настраиваемых пользователем, к более простым клавишным инструментам с предустановленными настройками. EMS окончательно закрылась в 1979 году после длительного периода спада. Название EMS было продано Datanomics в Дорсете, Великобритания, а совсем недавно предыдущий сотрудник Робин Вуд приобрел права на название EMS в 1997 году и возобновил мелкосерийное производство линейки EMS в соответствии с исходными спецификациями.

Петр Зиновьев . В настоящее время работает либреттистом и композитором электронной музыки в Шотландии.

Дэвид Кокерель л, главный дизайнер линейки инструментов VCS и Synthi покинул EMS в 1972 году, чтобы присоединиться к Electro-Harmonix и разработал большую часть педалей эффектов. В 1976 году он уехал в IRCAM, Париж, на шесть месяцев, а затем вернулся в Electro-Harmonix. На сегодняшний день Кокерелл разработал всю линейку сэмплеров Akai, некоторые в сотрудничестве с Крисом Хаггеттом (дизайнер Wasp & OSCar) и Тимом Орром.

Тристрам Кэри , директор EMS до 1973 года. Ушел, чтобы стать профессором электронной музыки в Королевском музыкальном колледже, а затем профессором музыки в университете Аделаде. Сейчас на пенсии.

Питер Грогоно Главный разработчик программного обеспечения MUSYS. В 1973 году покинул EMS, но продолжал работать над языком программирования MUSYS и развил его в язык мыши. В настоящее время профессор факультета компьютерных наук Университета Конкордия, Канада.

Synthi 100 в IPEM Studios, Нидерланды.

EMS Synthi 100

EMS Synthi 100 была большой и очень дорогой (6 500 фунтов стерлингов в 1971 году) модульной системой, было построено и продано менее сорока единиц. Synthi 100, по сути, состоял из 3-х VCS3; всего 12 осцилляторов, две дуофонические клавиатуры, дающие четырех нотную «полифонию», плюс трехдорожечный 256-шаговый цифровой секвенсор. Инструмент также поставлялся с дополнительными модулями, включая Vocoder 500 и интерфейс для подключения к визуальному интерфейсу через компьютер PDP8, известный как «Computer Synthi».

Изображения синтезаторов EMS


Документы:

VCS3 Руководство (pdf)


Источники:

http://www.till.com/articles/arp/ «Аналоговые дни». Т.ДЖ. ПИНЧ, Фрэнк Трокко. Издательство Гарвардского университета, 2004 г.

«Винтажные синтезаторы»: новаторские дизайнеры, новаторские инструменты, советы коллекционерам, мутанты технологий.Марк Вейл. 15 марта 2000 года. Backbeat Books

http://www.redbullmusicacademy.com/lectures/dr-peter-zinovieff-the-original-tectonic-sounds?template=RBMA_Lecture%2Ftranscript

http://users.encs.concordia.ca/~grogono

http://www.emssynthesisers.co.uk/

https://jasperpye.wordpress.com/category/synths

Питер Форрест, Аналоговые синтезаторы от А до Я Часть первая А-М, октябрь 1998 г.

Создайте светодиодный цветной орган

Добавьте синхронизированные визуальные эффекты к своему качеству Hi-Fi.

Автор: Коллин Каннингем

Адаптированный из Aaron Cake’s 3-канальный анализатор спектра, Коллин Каннингем разработал аналоговую схему для светодиодного цветного органа, чтобы улучшить качество звука. В схеме используются четыре операционных усилителя плюс сверхъярких 5-миллиметровых светодиодов для визуального отклика на низкие, средние и высокие частоты.

Задолго до зарождения цифровой музыки люди использовали силу электрического цветного органа (также известного как «световой орган»), чтобы добавить синхронизированные визуальные эффекты в свой Hi-Fi опыт.Схемы для создания такого зверя на основе переменного тока и ламп накаливания можно довольно легко найти в Интернете, но планы на сопоставимые конструкции на основе светодиодов найти немного сложнее.


Чтобы создать собственный светодиодный цветной орган LED , у нас есть несколько вариантов.

Комплект цветного органа

Этот комплект для среднего уровня навыков содержит специальную печатную плату, помеченную местоположениями компонентов для более быстрой сборки. Время сборки от 3 до 4 часов.

Настраиваемый цветной орган со светодиодной подсветкой

Этот комплект компонентов содержит необходимые вам детали, но позволяет вам спроектировать макет печатной платы и настроить орган по своему усмотрению.Время сборки от 3 до 4 часов.

Шаг 1: ИС U1, U2

Обратите внимание на ориентацию ИС и разъемов для ИС, посмотрев на выемку и совместив выемку на ИС с выемкой на печатной плате. См. Рисунок 1.
Рисунок 1: Полярность IC

Шаг 2: Диоды D1, D2, D3

Правильная конфигурация диодов показана на рисунке 2. Обратите внимание на полоску на одном конце диода, указывающую на катодный конец.
Рисунок 2: Полярность диода

Шаг 3: Транзисторы Q1, Q2, Q3

Полярность биполярных переходных транзисторов (BJT) чрезвычайно важна.Здесь мы используем 3-контактный корпус 2N3904. Совместите компонент с символом на рисунке 3.
Рисунок 3: Правильная распиновка BJT

Шаг 4: Цветовой код неполяризованного резистора

R1, R2, R3, R16, R17: 1 кОм (коричневый, черный, красный)
R4, R5, R6: 560 кОм (зеленый, синий, желтый)
R7, R8, R9: 6801 кОм (синий, серый, коричневый)
R10, R11, R12: / 39k1kΩ (оранжевый, белый, оранжевый)
R13, R14, R15, R27, R28: 100 кОм (коричневый, черный, желтый)
R18, R19: 4701 кОм (желтый, фиолетовый, коричневый)
R20, R21: 1601 кОм (коричневый, синий, коричневый)
R22: 1M1кОм (коричневый, черный, зеленый)
R23: 47 кОм (желтый, фиолетовый, оранжевый)
R24, R25, R26: 20k1kΩ (красный, черный, оранжевый)

Шаг 5: Конденсаторы

C1 C7, C15 неполяризованные конденсаторы.
C1, C2 0,0022 мкФ
C3, C4: 0,01 мкФ
C5, C6: 0,047 мкФ
C7, C15: 0,1 мкФ
C8 от до C14: Эти электролиты имеют полиразированный вид с отрицательной стороной (более короткий вывод), обозначенной полосой на одной стороне, см. Рисунок 5.
C8, C9, C10: 2,2 мкФ
C11: 1,0 мкФ
C12, C14: 4,7 мкФ
C13: 22 мкФ
Рисунок 4: Полярность электролитического конденсатора

Шаг 6: светодиоды

D4, D5, D6, D7: желтый (представляет высокие частоты)
D8, D9, D10, D11: Красный (представляет средние частоты)
D12, D13, D14, D15: Синий (представляет бас)

Убедитесь, что конец катода (более короткий вывод) обращен к стороне с плоским краем.См. Рисунок 5.


Рисунок 5: Полярность светодиода

Шаг 7: Аудиоразъем и разъем питания U4, U5

Есть только один способ вставить каждый из этих компонентов в плату, поэтому просто убедитесь, что нанесено достаточно припоя, чтобы обеспечить хорошее соединение с каждым выступом.
Рисунок 6: Распиновка аудиоразъема
Рисунок 7: Распиновка разъема питания постоянного тока

Имейте в виду, что в этом проекте создается моноканальный светодиодный световой орган , что означает, что если вы подключите наушники, музыка будет звучать только с одной стороны.Если вы хотите сделать из него световой стерео орган , вам придется продублировать эту схему для второго канала. Как всегда, при пайке следует соблюдать особые меры предосторожности! Самое главное, получайте удовольствие!

Нажмите для увеличения

Нам бы очень хотелось услышать, как получилась ваша сборка. Дайте нам знать по адресу [электронная почта защищена].

Видео «Сделай сам» по «Другим схемам» от Коллина:

Травление печатных плат
Функциональный генератор и корпуса
Инфракрасный световой барьер
Комплект светодиодной матрицы
Прототипирование монтажной платы
Источник питания
Широтно-импульсная модуляция
Устройства для поверхностного монтажа
Волоконная оптика

Полноцветный органический светодиодный дисплей с активной матрицей на коже человека на основе объединительной платы MoS2 большой площади

Аннотация

Электронные приложения постоянно развиваются и принимают новые формы.Складные, поворотные и переносные дисплеи применимы для мониторинга здоровья человека или робототехники, а их работа основана на органических светодиодах (OLED). Тем не менее, разработка полупроводниковых материалов с высокой механической гибкостью остается проблемой и ограничивает их использование в электронике необычного формата. В этом исследовании представлен носимый полноцветный OLED-дисплей с использованием двумерного (2D) транзистора объединительной платы на основе материала. Матрица тонкопленочных транзисторов 18 на 18 была изготовлена ​​на тонкой пленке MoS 2 , которую перенесли на Al 2 O 3 (30 нм) / полиэтилентерефталат (6 мкм).Красные, зеленые и синие пиксели OLED наносились на поверхность устройства. Этот 2D-материал обладал превосходными механическими и электрическими свойствами и доказал свою способность управлять схемами для управления пикселями OLED. Ультратонкая подложка устройства позволила разместить дисплей на необычной подложке, а именно на руке человека.

ВВЕДЕНИЕ

Быстрые разработки в индустрии электронных устройств вышли за рамки улучшения характеристик обычных устройств и максимизируют удобство пользователя за счет интеграции различных функциональных функций в интеллектуальные электронные системы ( 1 3 ).Разработка этих типов устройств потребовала обширных исследований в области носимой электроники, где основное внимание уделяется форматам катящихся и складываемых устройств, а также ультратонким гибким подложкам, производимым с использованием низкотемпературных процессов (например, трансфер и струйная печать) ( 4 6 ). Присущие этим материалам ограничения механических и электронных свойств побудили использовать альтернативные полупроводниковые материалы. Двумерные (2D) полупроводниковые материалы, включая MoS 2 , WS 2 , MoSe 2, и WSe 2 , могут использоваться для включения тонкопленочных транзисторов (TFT) и логических схем на ультратонких пластиковых подложках. с относительно высокой производительностью ( 7 , 8 ).Эти материалы классифицируются как дихалькогениды переходных металлов и обладают уникальными электрическими, оптическими и механическими свойствами, подходящими для использования в схемах объединительной платы носимой электроники ( 9 , 10 ). Превосходные свойства запрещенной зоны MoS 2 привели к его применению в качестве переключающего устройства в носимых устройствах ( 11 ). Примечательно, что недавно был разработан одноцветный дисплей на органических светодиодах (OLED), интегрированный со схемой объединительной платы MoS 2 ( 12 ).Несмотря на то, что были продемонстрированы мощные возможности транзисторов MoS 2 , необходимо сделать заметные шаги в направлении достижения очень сложного управления красным, зеленым и синим (RGB) цветами на большой площади, поскольку это является фундаментальным и важным требованием большинства практические приложения для отображения ( 13 16 ).

Это исследование было направлено на разработку TFT-матрицы MoS 2 большой площади для стабильной работы 324 пикселей в 2-дюймовом RGB OLED, где полноцветный OLED-дисплей был продемонстрирован в конфигурации с активной матрицей.Тонкопленочные транзисторы на задней панели были специально разработаны для управления каждым цветным пикселем, поскольку светодиоды RGB были изготовлены из различных органических материалов с разными оптоэлектронными характеристиками, включая светоотдачу ( 17 ). OLED-дисплей перспективен для использования в качестве носимого дисплея, который может стабильно работать на коже человека без отрицательного воздействия на его оптические свойства. В то время как предыдущие отчеты были сосредоточены на 2D-устройствах на основе материалов, основанных на однородных системах ( 18 , 19 ), это исследование продемонстрировало потенциал для полностью сформированных оптоэлектронных устройств с гетерогенными конструкциями материалов.Носимые полноцветные OLED-дисплеи, изготовленные из других классов технологий 2D-материалов в оптоэлектронике и носимых устройствах, могут получить дальнейшее развитие ( 20 ).

РЕЗУЛЬТАТЫ

OLED-дисплей с большой площадью активной матрицы (AMOLED) с объединительной панелью MoS 2 был изготовлен с помощью последовательности процессов, включая формирование матрицы TFT на тонкой пленке MoS 2 , нанесение RGB OLED на электроде стока TFT, отслаивание дисплея от несущей подложки и перенос дисплея на целевую подложку (например,g., человеческая рука) (и рис. S1). Двухслойная пленка MoS 2 была синтезирована на 4-дюймовой пластине SiO 2 / Si посредством металлоорганического химического осаждения из паровой фазы (MOCVD), что позволяет точно контролировать газовые прекурсоры ( 9 , 21 ). Подложку из полиэтилентерефталата (ПЭТ) (6 мкм) покрывали Al 2 O 3 (30 нм) с использованием осаждения атомных слоев (ALD). Пленка MoS 2 была перенесена с пластины SiO 2 / Si на подложку из полиэтилентерефталата, создавая матрицу транзисторов MoS 2 с конфигурацией объединительной платы управления.Структура TFT-устройства была уникальной, так как она была инкапсулирована Al 2 O 3 , выращенным методом ALD, для улучшения контакта с металлом и подвижности носителей из-за эффекта n-легирования в области контакта и канала () ( 13 ).

Полноцветный AMOLED-дисплей с объединительной панелью на основе MoS 2 большой площади.

( A ) Схематическое изображение высокопроизводительной объединительной платы на основе MoS 2 на 4-дюймовой подложке из несущего стекла, на которую нанесен закрывающий слой Al 2 O 3 для эффектов n-легирования на пленка MoS 2 (вверху слева), полноцветный дисплей с активной матрицей был нанесен на ультратонкую полимерную подложку (вверху справа), а полноцветный дисплей с большой площадью был протестирован на руке человека (внизу справа) .( B ) Схема полноцветной матрицы пикселей с активной матрицей, интегрированной с транзисторами MoS 2 , где каждый пиксель был подключен через межсоединитель затвор, данные и катод для управления адресацией линий. ( C ) Цифровая фотография дисплея с активной матрицей на 4-дюймовой стеклянной подложке, где на вставке показан полноцветный дисплей во включенном состоянии. ( D ) Цифровая фотография полноцветного дисплея с большой площадью на ультратонкой полимерной подложке, демонстрирующая гибкие механические свойства благодаря низкой жесткости на изгиб ультратонкого материала.Фото: Минву Чой, Университет Йонсей.

Полноцветный дисплей AMOLED был создан путем размещения светодиодов RGB OLED на транзисторной матрице MoS 2 большой площади, которая равномерно управляет пикселями OLED RGB (). Схематическая иллюстрация и цифровая фотография пикселей RGB OLED, интегрированных с транзисторами MoS 2 , и полноцветного AMOLED-дисплея, размещенного на несущей стеклянной подложке, приведены в. Каждый пиксель был связан с линией данных и разверткой, и вся схема отображения работала в режиме активной матрицы.Ток пикселя точно контролировался в соответствии с сигналами стока и затвора транзистора, тем самым изменяя яркость OLED. На вставке показаны рабочие свойства массива пикселей активной матрицы, достигаемые с помощью управления адресацией строк. Полезные механические свойства, связанные с ультратонким дисплеем (<7 мкм), позволили стабильно переносить отсоединенное устройство от несущей стеклянной подложки на изогнутую поверхность (например, человеческую руку) без разрушения устройства ().Механическая жесткость уменьшалась с уменьшением общей толщины, которая включала слой устройства и подложку, чтобы улучшить механическую гибкость устройства ( 22 ).

Подвижность транзистора MoS 2 составляла ок. 18 ± 10 см 2 В −1 с −1 при напряжении стока ( В DS ) 1 В и соотношении включения / выключения выше 10 7 , поскольку эти условия способствовали эффектам легирования слоистой структуры Al 2 O 3 .Пороговое напряжение ( В, , -й, ) составляло 5 ± 2 В, что указывает на то, что пиксель был выключен, когда напряжение затвора ( В GS ) было 0 В, и изменение порогового напряжения при отрицательном / положительном смещении. стресс не был серьезным (и рис. S2). Выходные кривые были оценены для определения характеристик стока транзисторов TFT (). Ток стока отсутствовал ( I DS ), когда V GS был ниже, чем V th , но ток увеличивался с увеличением V GS при значениях выше V .Наклон кривой был равен проводимости устройства и линейно увеличивался с В GS , а характеристики внешнего тока ( I DS ) улучшались при увеличении напряжения с 4 до 7 В. Эти характеристики проиллюстрировал взаимосвязь между I DS и напряжениями смещения ( В, , DS и В, , GS ). Гистограмма подвижности полевого эффекта (μ) показала среднюю подвижность (μ avg ) 18 см 2 V −1 s −1 через 324 устройства для отбора проб ().Однородность пленки MoS 2 , выращенной методом MOCVD, позволяет формировать матрицу MoS 2 TFT с высокой однородностью, которая необходима для стабильного отображения (рис. S3 и S4). Микросхема MoS 2 подходила для использования в качестве активного слоя в TFT. Перед использованием полноцветного AMOLED-дисплея с большой площадью была измерена производительность одного пикселя RGB OLED на MoS 2 TFT (и рис. S5). Напряжения включения трех пикселей на уровне 1 кд / м 2 были примерно равны.7 В. Яркость увеличивалась линейно, а значение яркости каждого устройства превышало 500 кд / м 2 при 10 В. Свойства устройства были одинаковыми для всех образцов, а эффективность не снижалась, подтверждая, что один пиксель мог работать с полноцветным AMOLED-дисплеем большой площади. Спектры электролюминесценции (EL) пикселей RGB OLED показали, что самая высокая яркость была измерена при 460, 530 и 650 нм для синего, зеленого и красного OLED соответственно ().

Свойства транзистора MoS 2 и светодиодов RGB.

( A ) Передаточная кривая транзистора MoS 2 на 4-дюймовой стеклянной подложке, где средняя подвижность 18 см 2 В -1 с -1 была достаточной для работы RGB-светодиоды. ( B ) I V характеристики транзистора MoS 2 при увеличении смещения затвора с +4 до 7 В, где на вставке показан транзистор MoS 2 .( C ) Статистический анализ подвижности транзистора MoS 2 по 324 образцам. ( D F ) I Характеристики V (левая ось y ) и яркость (правая ось y ) RGB OLED в зависимости от приложенного смещения, где на вставках показано излучение каждого цвета OLED. ( G ) EL-спектры пикселей RGB OLED. Фото: Са-Ранг Бэ, Корейский университет.

AMOLED с большой площадью на ультратонких подложках из ПЭТ были изготовлены с использованием высокопроизводительных матриц объединительных плат MoS 2 и светодиодов RGB OLED ().Поскольку объединительная плата включала AMOLED, пиксели OLED работали через нижнее излучение. OLED демонстрировал быстрый переход между включенным и выключенным состояниями при повторяющемся смещении управляющего импульса ± 10 В (), при этом время отклика импульса оценивалось в 2,5 мс. Хотя время отклика было ограничено системой измерения, время задержки было коротким. Наблюдение за одним OLED показало, что MoS 2 TFT с верхним затвором успешно работает с OLED-дисплеем. Интенсивность излучения OLED, измеренная между В GS на 4 и 9 В (интервалы 1 В) при постоянном В DS 9 В, указывает на хорошую работу MoS 2 TFT, где свечение красного пикселя OLED составляло 4.3, 11,3, 24,5, 79,1, 203 и 603 кд / м 2 ; зеленый OLED-пиксель составлял от 5,2 до 13,2, 29,2, 88,2, 210 и 640 кд / м 2 ; а синий пиксель OLED составлял от 8,7 до 15,1, 31,6, 99,7, 333 и 791 кд / м 2 при напряжении 4, 5, 6, 7, 8 и 9 В соответственно (). Ток OLED увеличился в диапазоне напряжения данных ( В, , , данные ) при значениях смещения затвора ( В, , G, ) 6 и 9 В, и это было связано с разницей в яркости на двух В G значений ().Модуляция затвора не происходила в выключенном состоянии, и ток пикселя оставался стабильным, что указывает на то, что TFT работал без какой-либо утечки. Ток пикселя резко увеличивался с увеличением V G во включенном состоянии. Пороговое напряжение OLED составляло 5 В во время модуляции пикселей RGB, независимо от типа цвета.

Свойства одного пикселя, интегрированного с транзистором MoS 2 и RGB-светодиодами.

( A ) Схематическое изображение единичных пикселей RGB, интегрированных с транзистором MoS 2 в последовательном соединении для конфигурации с активной матрицей.( B ) Свойства переключения пикселей, контролируемые с помощью смещения затвора -10 и 10 В при фиксированных смещениях данных 4 В (красный) и 10 В (синий). ( C ) Цифровая фотография изменения яркости OLED RGB в диапазоне смещения затвора от 4 до 9 В, где яркость каждого OLED была стабильной и контролировалась сигналом затвора транзистора MoS 2 . (От D до F ) Текущий пиксель (левая ось y ) и яркость (правая ось y ) как функция стробирующего сигнала.Фото: Са-Ранг Бэ, Корейский университет.

Были подтверждены рабочие характеристики отдельных пикселей RGB с использованием транзисторов MoS 2 , и массив 18 на 18 (324 пикселя) был интегрирован в линии данных и затвора схемы объединительной платы транзисторов MoS 2 , таким образом создавая полноцветный AMOLED-дисплей (рис. S6). Каждый пиксель контролировался индивидуально с помощью строки матрицы (). В приложениях OLED-дисплеев важно поддерживать постоянную яркость каждого отдельного пикселя.Пиксели RGB OLED на дисплее демонстрируют постоянную и равномерную яркость даже на большой площади благодаря стабильному управлению сигналами затвора и данных. Каждый пиксель работал в соответствии со значением V данных единичного транзистора, когда V G был фиксированным ( 23 ). Массивы пикселей RGB последовательно управлялись через внешнюю схему управления, которая была сконфигурирована в виде коммерчески выпускаемой полосковой пиксельной структуры (). Символы «R», «G» и «B» четко отображались на внешних схемах, подтверждая, что пиксели OLED RGB управлялись массивом объединительной платы MoS 2 большой площади для обеспечения операций полноцветного отображения ( фильм S1).Более того, ожидается, что ультратонкие подложки для устройств позволят интегрировать дисплей на необычные посторонние подложки (например, человеческую руку) в приложениях для носимых дисплеев. Работа устройства была стабильной, а низкая жесткость системы ультратонких устройств предотвращала ухудшение оптических и электрических свойств во время значительной механической деформации (и рис. S7) ( 19 ). Рука движется через два механических режима: режим сжатия (режим 1) и режим растяжения (режим 2).Сжимающее напряжение в режиме 1 может вызвать усадку кожи и, в свою очередь, случайные складки на устройстве, в то время как растягивающее напряжение в режиме 2 может растянуть кожу и повлиять на устройство ( 5 ). Вольт-амперные характеристики ( I V ) показали, что уровень тока существенно не изменился между лежащим на ровном месте (плоский режим), режимом 1 и режимом 2 (и фильмом S2). Подробные механические свойства дисплея были исследованы путем расчета нормированных уровней тока на основе характеристик I V .Ток в открытом состоянии не колебался, а колебания ниже ок. 8% было приемлемо для работы дисплея с активной матрицей (). Хотя стабильность устройства еще не была идеальной, мы полагаем, что ее можно улучшить с помощью дальнейших инженерных работ, и транзистор MoS 2 показал перспективу для практического применения в качестве носимого полноцветного AMOLED-дисплея.

Носимый полноцветный AMOLED-дисплей на основе схемы объединительной платы MoS 2 .

Цифровые фотографии полноцветного дисплея с активной матрицей во время ( A ) состояния «все включено»; ( B ) динамическая работа дисплея с активной матрицей, где сигналы затвора и данных управлялись индивидуально с помощью внешней схемы; и ( C ) применение ультратонкого дисплея на руке человека, где дисплей деформировался двумя механическими режимами на основе движения руки, а именно режимом сжатия (в центре) и режимом растяжения (справа).( D ) Графики зависимости тока единичного пикселя от напряжения данных при В G значения 4 В (выключенное состояние), 6 В и 9 В в сжатом (синий), плоский (красный) , и режим растяжения (зеленый). При каждом приложенном смещении затвора ( V G ) наблюдается незначительное изменение тока пикселя при различных режимах деформации, что обеспечивает стабильную работу AMOLED на руке человека. ( E ) Нормализованное изменение тока в открытом состоянии ультратонкого дисплея на руке человека во время механической деформации.Фото: Минву Чой, Университет Йонсей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Синтез MoS

2

MoS 2 Рост проводили в системе MOCVD с горячей стенкой. 4-дюймовую подложку из Si, покрытую SiO 2 (300 нм), очищали с использованием ацетона, изопропанола (IPA) и деионизированной воды и сушили в газе N 2 перед использованием. Подложку Si помещали в центр печи и держали вертикально под углом 90 °. Пластина, содержащая зерна NaCl, была помещена выше по потоку для контроля размера зерна MoS 2 .Гексакарбонил молибдена (MHC; Alfa Aesar, 13057) и безводный диметилсульфид (DMS; Sigma-Aldrich, 274380) использовались в качестве прекурсоров Mo и S, соответственно, и хранились в стеклянных барботерах вне печи для точного контроля количества. Гранулы диоксида кремния (примерно 2 мм) добавляли в барботер MHC для осушения. Систему откачивали до полного вакуума в течение 1 часа. Затем печь нагревали до 580 ° C в смеси 300 кубических сантиметров в минуту (стандартных кубических сантиметров в минуту) Ar и 5 кубических сантиметров H 2, , и давление поддерживали на уровне 10.0 торр. Скорость потока предшественников составляла 1,0 куб. См MHC и 0,6 куб. См DMS, и выращивание MoS 2 проводили в течение 24 часов с получением непрерывной пленки MoS 2 . Пленку охлаждали до комнатной температуры в среде Ar.

Изготовление носимого полноцветного AMOLED-дисплея

Объединительная панель дисплея на основе MoS 2 была изготовлена ​​на ультратонком ПЭТ (6 мкм), прикрепленном к несущей подложке, очищенной ацетоном, IPA и водой. Нижний слой Al 2 O 3 (30 нм) был нанесен с использованием ALD.Электроды исток-сток (Cr / Au: 3/30 нм) для TFT были определены с использованием стандартной фотолитографии при соотношении ширины / длины 300/4 мкм. Двухслойная пленка MoS 2 была перенесена с подложки Si на подложку из полиэтилентерефталата, и поверхность была структурирована посредством реактивного ионного травления с использованием плазмы CHF 3 / O 2 . Был нанесен верхний слой Al 2 O 3 (50 нм), который действовал как диэлектрический слой для TFT. Устройство было отожжено при 110 ° C в вакууме в течение 6 часов для предотвращения образования ловушек молекул H 2 O между границей раздела MoS 2 и Al 2 O 3 .Рисунок электрода верхнего затвора был сформирован с использованием фотолитографии и процесса снятия. RGB-светодиоды наносили методом вакуумного напыления, и устройство переносили с несущей подложки в руки человека. Кожу предварительно растягивают, а затем прикрепляют AMOLED-дисплей к поверхности кожи жидкой повязкой (Nexcare, 3M). Носимый AMOLED-дисплей управлялся через запрограммированную внешнюю цепь.

Изготовление RGB-светодиодов

OLED-дисплеев были изготовлены на стеклянных и гибких подложках.Стекло с покрытием из оксида индия и олова (ITO) промывали ацетоном, изопропиловым спиртом и деионизированной водой; сушеные; и подвергали обработке ультрафиолетом / озоном в течение 15 мин. Поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (стиролсульфонат) отжигали при 150 ° C в течение 15 мин после нанесения покрытия центрифугированием. Следующие материалы были последовательно нанесены для формирования различных OLED:

1) Зеленый:

a) N , N -Di (1-нафтил) — N , N -дифенил- (1, 10-бифенил) -4,4-диамин (NPB, 40 нм)

b) Трис- (8-гидроксихинолин) -люминий (Alq 3 , 30 нм)

c) 10- (2-бензотиазолил) — 2,3,6,7-тетрагидро-1,1,7,7-тетраметил-1 H , 5 H , 11 H — (1) бензопиропирано (6,7-8-I, j) хинолизин-11-он (C545T, 5% допирование)

d) Батокупроин (BCP; 5 нм)

e) Трис- (8-гидроксихинолин) алюминий (Alq 3 , 25 нм)

2) Синий:

a) NPB (30 нм)

b) 9,9 ′ — (1,3-фенилен) бис-9 H -карбазол (mCP, 30 нм), допированный бис [2 — (4,6-дифторфенил) пиридинато-C 2 , N] (пиколинато) иридий (III) (FIrpic, 10% легирование)

c) BCP (20 нм)

3) Красный:

a) НПБ (40 нм)

б) Трис (4 -карбазоил-9-илфенил) амин (TCTA, 10 нм)

c) TCTA (20 нм), допированный трис (4-карбазоил-9-илфенил) амином бис [2- (1-изохинолил-N) фенил -C] (2,4-пентандионато-O2, O4) иридий (III) [Ir (piq) 2 , 5% легирование]

d) 3,3 ′ — [5 ′ — [3- (3- Пиридинил) фенил] [1,1 ′: 3 ′, 1 ′ ′ — терфенил] -3,3 ′ ′ — диил] бипиридин (TmPyPB, 27 нм)

Фторид лития (LiF, 1 нм) и алюминий (Al, 100 нм) были нанесены термически осажденные слои для окончательной отделки ОСИД.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *