Светомузыкальная новогодняя ёлочка с вращением вокруг своей оси (GL358, К561ТЛ1)
Небольшая новогодняя настольная ёлочка будет выглядеть интересней, если она станет вращаться. Однаиз задач, которую придётся решать в этом случае, - поиск вращающейся малогабаритной подставки и скользящих контактов для питания электронной начинки. Но можно обойтись и без скользящих контактов, если все элементы разместить на вращающейся части подставки.
Одновременно в ней можно разместить элементы светомузыкальной подсветки ёлочки, обойтись без гирлянд и "заставить" её вращаться под действием музыки.
Принципиальная схема
Схема такого устройства показана на рис. 1. Оно содержит микрофонный усилитель на ОУ DA1.1, выпрямитель на диоде VD1, повторитель напряжения на ОУ DA1.2, а также буферные каскады на транзисторах VТ1 иVТ2. Нагрузкой первого каскада служат светодиоды подсветки HL1-HL6, а второго - электродвигатель М1.
Функционирует устройство следующим образом. После подачи питающего напряжения в результате переходных процессов светодиоды кратковременно вспыхивают. После окончания переходных процессов на базы транзисторов поступает напряжение, недостаточное для их открывания, поэтому светодиоды и электродвигатель обесточены.
Рис. 1. Принципиальная схема светодиодной вращающейся ёлочки.
При появлении звукового сигнала он будет преобразован в электрический сигнал микрофоном ВМ1 и далее усилен микрофонным усилителем.
Положительные полуволны сигнала открывают транзистор VТ1, и на светодиоды поступает питающее напряжение. Поэтому в такт с музыкой светодиоды вспыхивают, подсвечивая ёлочку снизу.
Для ограничения тока через светодиоды применены резисторы R7-R12. Ёмкость конденсаторов С1 и С2 выбрана сравнительно небольшой, чтобы частично подавить низкочастотные помехи и наводки.
Одновременно напряжение усиленного сигнала выпрямляет диод VD1, и через интегрирующую цепь R13C4 постоянное напряжение поступает на повторитель напряжения на ОУ DA1.2. Оно усиливается по току и через резистор R15 подаётся на базу транзистора VТ2. В результате на электродвигатель поступает питающее напряжение и подвижная часть подставки станет вращаться.
Чем сильнее открывается транзистор, тем быстрее вращается подставка. Применение интегрирующей цепи обеспечивает плавное, без рывков, изменение скорости вращения подставки, даже если громкость звуков будет изменяться резко.
Например, после появления звукового сигнала подставка начнёт вращение плавно и не сразу, а остановится также плавно и через некоторое время после окончания сигнала.
Детали и печатная плата
Большинство элементов устройства смонтированы на односторонней печатной плате из стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2.
Применены постоянные резисторы С2-23, Р1-4, подстроечный - СПЗ-19, оксидные конденсаторы - импортные, остальные - плёночные или керамические. ОУ GL358 можно заменить аналогичным, например LM358.
Рис. 2. Печатная плата для схемы светодиодной ёлочки.
Замена транзисторов PN2222A - любой низкочастотный с допустимым током коллектора не менее 300 мА и коэффициентом передачи тока базы не менее 50.
Диод 1N5817 можно заменить любым маломощным германиевым или Шотки, замена 1N4007 - любой маломощный выпрямительный или импульсный. Микрофон - малогабаритный электретный, например CZN-15E.
Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3. Светодиоды, выключатель, микрофон, элементы питания и электродвигатель с редуктором размещены на верхней вращающейся части подставки. Чтобы обеспечить медленное вращение, использован электродвигатель с редуктором от DVD-привода.
Поскольку сам электродвигатель и все шестерни редуктора размещены на пластмассовом основании корпуса DVD-привода, их надо аккуратно выпилить с помощью ножовки (рис. 4).
Рис. 3. Внешний вид смонтированной платы.
Рис. 4. Редуктор размещен на пластмассовом основании корпуса DVD-привода.
Как и в предыдущей конструкции (Нечаев И. Подставка-индикатор года для новогодней ёлочки. - Радио, 2016, № 12, с. 30, 31), в качестве подставки применён контейнер высотой около 50 мм от DVD-дисков.
Крышка контейнера будет вращаться, а основание - неподвижно и установлено на ровной горизонтальной поверхности. Конструкцию подставки поясняет рис. 5.
Редуктор 4 с электродвигателем 3 с помощью шурупов-саморезов закреплён на крышке 5 контейнера DVD-дисков. Светодиоды 2 равномерно размещены по краю крышки 5.
Рис. 5. Конструкция подставки.
На последней шестерне 6 редуктора с помощью клея установлен первый металлический или пластмассовый цилиндр 7 (рис. 6), второй такой же цилиндр 8 закреплён в отверстии основания 1 контейнера DVD-дисков. Применение цилиндров позволяет уменьшить "болтанку" крышки 5 при её вращении.
При сборке конструкции редуктор 4 надо закрепить на крышке 5 так, чтобы ось вращения шестерёнки 6 совпадала с центральной осью крышки 5. Цилиндр 7 вместе с выступом шестерни 6 должен с небольшим усилием вставляться в отверстие в выступе основания 1.
Для этого на цилиндр 7 и выступ шестерни 6 намотан слой изоляционной ленты. Если в качестве цилиндров 7 и 8 применить цилиндрические магниты от малогабаритных динамических головок, сцепление шестерни 6 с основанием 1 улучшится.
На крышке 5 с помощью клея крепят держатели для элементов питания (три элемента типоразмера ААА), а плату с помощью шурупов крепят к редуктору. Возможный вариант размещения этих элементов показан на рис. 7.
Рис. 6. Цилиндр, крепление.
Чтобы вибрации, возникающие при вращении, не передавались в микрофон, он держится на полумягких соединительных изолированных проводах, продетых в отверстие в крышке.
С помощью этих проводов микрофон соединён с платой, а сами провода закреплены в отверстии термоклеем. Основание ёлочки надо обязательно закрепить по центру на подставке (рис. 8), например, с помощью двухсторонней липкой ленты, иначе она может сместиться на подставке и опрокинуться. После проверки собирают и украшают ёлочку (рис. 9).
Но предварительно надо проверить работу устройства и провести его налаживание. Напряжение питания устройства может быть в интервале 3...6 В, но после того, как будет выбрано его значение, следует подобрать резистор R2, чтобы на базах транзисторов при отключённом микрофоне было напряжение 0,4...0,45 В.
Желаемую чувствительность устанавливают резистором R4. Время задержки включения электродвигателя после подачи музыки можно изменить подборкой резистора R13, а время задержки выключения - подборкой конденсатора С4.
Следует учесть, что регулировки взаимосвязаны и поэтому лучше начать с подборки конденсатора. Затем, временно замкнув резистор R2, подборкой резистора R16 устанавливают максимальную скорость вращения подставки.
Если скорость будет слишком большой, ёлочка опрокинется. На все подвижные части надо нанести какую-либо густую смазку.
Рис. 7. Конструкция внутри подставки.
Рис. 8. Подставка готова.
Рис. 9. Ёлочка на подставке.
Но можно обойтись без вращения ёлочки, оставив только светомузыкальную подсветку. В этом случае конструкция сильно упростится и электродвигатель с редуктором не потребуется.
Число светодиодов при этом желательно увеличить, включив взамен электродвигателя в цепь коллектора транзистора VT2 несколько светодиодов, по аналогии с HL1-HL6.
В этом случае часть светодиодов будет вспыхивать в такт с мгновенным изменением громкости звукового сигнала, а часть - плавно изменять яркость в зависимости от средней громкости.
Рис. 10. Схема мигалки для ёлочки.
Рис. 11. Печатная плата для схемы мигалки.
Можно применить и автоматическую мигалку, в которой разноцветные светодиоды будут вспыхивать с разной частотой в случайной последовательности. Схема такой мигалки показана на рис. 10.
Элементы устройства можно смонтировать на односторонней печатной плате, чертёж которой показан на рис. 11. Здесь можно применить аналогичные детали и конструкцию, а налаживание сводится к подборке конденсаторов С1 -С4 для получения желаемой частоты переключения светодиодов.
И. Нечаев, г. Москва. Радио-12-17.
Комментарии (3):
Здравствуйте,собрал сегодня эту схему только вместо кучи светодиодов один ,вместо 1n5817 использовал 1n4148 ,микросхема ka358,в качестве моторчика вибромоторчик , паял навесным монтажом,когда включаю непрерывно светится светодиод, двигатель не крутится,на микрофон не реагирует.В чем может быть проблема?
Здравствуйте. Проверьте нет ли ошибок в монтаже, подключено ли питание к микросхеме на выводы 4 и 8. Прозвоните на исправность диоды и транзисторы. Изучите описание работы схемы, последуйте советам по налаживанию, приведенным автором в статье.
Проверить схему управления двигателем можно отпаяв левую на схеме ножку резистора R13 и подключив ее к плюсу питания, двигатель должен заработать.
Работу схемы микрофонного усилителя можно оценивать по подключенному на выход VT1 светодиоду, пробуйте подобрать сопротивление резистора R4.
Исправлена ошибка в описании работы: "сигнала выпрямляет диод VD2" - не VD2, а VD1.
Спасибо большое за ответ ,извиняюсь это моя оплошность запаял задом наперед транзистор,на выводе 3 был непропай. Исправив ошибки ,схема заработала сразу!Спасибо за схему!