Цветодинамическая установка на микроконтроллере

Установка предназначена для цветового сопровождения музыки во время развлекательных мероприятий. Источниками света четырёх различных цветов в ней служат сверхъяркие светодиоды. Ими управляет микроконтроллерный блок, анализирующий спектральный состав музыкального сигнала.

Схема микроконтроллерного блока обработки музыкального сигнала представлена на рис. 1. Сигнал размахом от 100 мВ до 3 В подают на него, включая штекер ХР1 в гнездо для головных телефонов или громкоговорителя музыкального центра или проигрывателя. Наличие гнезда XS1 позволяет подключать устройство "на проход", включая сюда штекер, вынутый из гнезда источника сигнала. После усиления или ограничения до размаха около 3,5 В ступенью на ОУ DA1 сигнал поступает на формирователь импульсов, собранный на транзисторе VT1, и далее на вход РВ2 микроконтроллера DD1. Программа микроконтроллера подсчитывает входные импульсы за определённые интервалы времени и в зависимости от их частоты повторения устанавливает высокие логические уровни на соответствующих выходах микроконтроллера: 100...300 Гц — РВ1 (красный), 300...700 Гц — PB0 (жёлтый), 700...1500 Гц — РВ4 (зелёный), 1500...10000 Гц — РВЗ (синий). В скобках указаны цвета свечения светодиодов, которыми управляет каждый выход.

Рис. 1                                   

 
Напряжение питания Uпит=7...12 В подают на контакты 1 (+) и 2 (-) винтовой колодки ХТ1. До 5 В, необходимых для питания микроконтроллера и ОУ, его понижает интегральный стабилизатор DA2. Контакты 3—6 колодки ХТ1 соединяют со входами блоков светодиодов соответствующего цвета свечения. Резисторы R9—R12 ограничивают ток нагрузки выходов микроконтроллера.

SEM0016M-45

Блок собран на базе микроконтроллерного модуля SEM0016M-45 [1], представляющего собой макетную плату размерами 36x20 мм с установленными на заводе микроконтроллером ATtiny45-20SU (DD1 согласно рис. 1), блокировочным конденсатором С7 и разъёмом программирования ХР2. На свободном поле платы модуля по сетке с шагом 2,54 мм расположены 79 контактных площадок с металлизированными отверстиями. На них и смонтированы остальные детали блока, за исключением узла предварительного усилителя музыкального сигнала на ОУ DA1.1, собранного на небольшой печатной плате, изображённой на рис. 2. Она закреплена на плате модуля термоклеем.

Рис. 2. Узел предварительного усилителя

 ХР1 — стандартный аудиоштекер диаметром 3,5 мм, XS1 — гнездо СКХЗ-3.5-02А под такой штекер. Шестиконтактная колодка с винтовыми зажимами ХТ1 составлена из двух трёхконтактных типа DG308-2.54-03P-14-00. Собранный блок показан на рис. 3.
  

Установленный в модуле SEM0016M-45 микроконтроллер программируют с помощью программатора, подключаемого к разъёму ХР2. При этом во избежание сбоев резистор R7 следует на время программирования отпаять от вывода 7 микроконтроллера, а закончив эту процедуру, припаять обратно.

Рис. 3. Собранный блок

Четыре блока светодиодов (красных, жёлтых, зелёных, синих) собраны по одной и той же схеме, изображённой на рис. 4. Они различаются лишь типами светодиодов EL1 —EL9 и номиналами резисторов R2—R28, сведения о которых приведены в таблице.

Рис. 4

На контакты 1 и 2 колодки ХТ1 подают напряжение питания — такое же, как на описанный выше блок управления, а на вход (контакт 3) — сигнал с соответствующего контакта колодки ХТ1 микроконтроллерного блока. Интегральный стабилизатор DA1 понижает его до 5 В. Резисторы R2—R28 выбраны так, что ток через любой из трёх кристаллов каждого светодиода не превышает допустимых для него 20 мА. Полевой транзистор VT1 замыкает цепь питания светодиодов, когда на его затвор подано напряжение высокого логического уровня от находящегося в блоке управления микроконтроллера.
 
Чертёж одинаковой для всех блоков светодиодов печатной платы показан на рис. 5. Изготовлены эти платы из материала ОАФ1.5 [2] — фольгированного с одной стороны листового диэлектрика толщиной 70 мкм, приклеенного другой стороной к алюминиевой подложке толщиной 1,5 мм. Этот материал предназначен для изготовления печатных плат с компонентами, выделяющими много тепла. В данном случае это интегральный стабилизатор, свето-диоды и резисторы. Алюминиевая подложка сама по себе хорошо отводит тепло. Кроме того, при необходимости её свободную от деталей сторону можно прижать к более эффективному теплоотводу, не делая индивидуального теплоотвода для каждой детали.
 

Рис. 5

 
Технология изготовления печатной платы из "фольгированного алюминия" практически не отличается от применяемой для обычных стеклотекстолитовых плат. Рисунок печатных проводников на фольгу можно наносить как методом термопереноса, так и с использованием фоторезиста. Лишь при вытравливании меди необходимо защищать открытую поверхность алюминиевой подложки и её торцы от соприкосновения с травильным раствором. Для этого их нужно окрасить кислотостойкой краской или покрыть липкой лентой.
 
Во избежание локальных перегревов при пайке, способных вызвать отслаивания диэлектрика от алюминия, рекомендуется паять детали групповым методом. Для этого их выводы смазывают паяльной пастой, затем аккуратно укладывают детали на свои места на плате и прогревают её всю до температуры плавления припоя, например, на подошве утюга или на другой равномерно нагретой поверхности.

Радио №5, 2013г  А. ЛАПТЕВ, г. Зыряновск, Казахстан
 

Видеоролики, демонстрирующие работу описанной цветомузыкальной установки. 

 
ЛИТЕРАТУРА
1. Модуль SEM0016M-45
2. Фольгированный алюминий ОАФ1.5 
 

СКАЧАТЬ

Прошивку и исходник

Печатные платы в фотмате lay6