Раздел: Главная » Световые эффекты
Призовой фонд
на ноябрь 2014 г.
1. 1100 руб.
Параметрический поиск MyPartList
2. 900 руб.
Паяльник
3. 600 руб.
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Светомузыка на AN6884 – от простого к сложному

В этой статье я расскажу о применении популярной микросхемки AN6884. Начнём мы с простого индикатора на 5 светодиодах, который легко может собрать любой начинающий радиолюбитель, а закончим огромным 7-полосным спектроанализатором для тех, кто уже попробовал свои силы в простых схемах и хочет чего-то большего.

Линейка из 5 светодиодов

Рассматриваемая микросхема позволяет управлять шкалой из 5 светодиодов, отображая на ней уровень звукового сигнала. Сигнал не обязательно должен быть звуковым. Но поскольку шкала в этой микросхеме логарифмическая, то она прекрасно подходит для индикации уровня звука.

AN6884

В даташите авторы предлагают нам такую схему включения микросхемы AN6884:

Схема включения AN6884 по даташиту

Напряжение питания Vcc можно подавать в очень широком диапазоне – от 3 до 16 вольт. Мы в наших экспериментах ограничимся 9 вольтами от «Кроны». От напряжения питания зависит только величина сопротивления R, ограничивающего ток через светодиоды.

Резистор и конденсатор, подключенные к 7-й ноге играют роль времязадающей RC-цепочки. Изменяя номинал резистора, можно изменять скорость спадания светодиодной линейки. Если вместо 10 кОм поставить 2…3 кОм, столбик будет двигаться быстрее. Если заменить его на 30 кОм, столбик будет шевелиться намного медленнее. Оптимальным, на мой взгляд, является значение в 8…10 кОм.

Схема включения AN6884

Схему можно немного переделать (рис.3). Вместо одного общего резистора R поставить пять отдельных на каждый светодиод. Так можно сделать яркость светодиодов более равномерной. Если используются светодиоды разных цветов, то можно подобрать подходящие резисторы для каждого типа светодиодов. Часто случается, что зелёные и синие светодиоды при одном и том же токе горят ярче, чем красные и жёлтые.

На входе схемы стоит стандартный аудио-разъём 3,5мм. Его общий провод соединён с общим проводом схемы, а один из каналов (левый или правый) подключён ко входной цепи. Важно: если вы хотите брать сигнал с левого и правого канала одновременно, ни в коем случае нельзя их замыкать. О том, как снять сигнал с двух каналов сразу, будет рассказано ниже.

Демонстрация работы схемы:

Добавляем предварительный усилитель

На первый взгляд схема работает неплохо. Однако, есть несколько проблем. Плеер приходится выкручивать почти на максимальную громкость, чтоб линейка диодов загоралась полностью. И кроме того, индикатор отображает общую громкость музыки, а не мигает в такт ритму. В результате индикатор выглядит не очень динамично.

Как это исправить? Поставим предварительный усилитель и фильтр низких частот. Их мы сделаем на операционных усилителях. Возьмём микросхему RC4558. Она поставляется в корпусе DIP-8 и имеет внутри два независимых операционных усилителя – как раз столько нам и нужно.

RC4558

Структурная схема RC4558:

Структурная схема RC4558

Схема с усилителем и смешением каналом:

Схема с усилителем и смешением каналом

Через резисторы R8, R9 и переменный резистор R10 смешиваются сигналы левого и правого каналов. Операционный усилитель DA2 работает в качестве предварительного усилителя, который увеличивает уровень входного сигнала до требуемого. Коэффициент усиления операционника в таком включении определяется по формуле 1 + R13 / R12. В нашем усилителе это будет 1 + 200 / 10 = 21. Такого усиления вполне достаточно, чтобы зажигать все 5 светодиодов даже при небольшой громкости на входе. Если уровень звука будет слишком большим (все светодиоды будут гореть непрерывно), его всегда можно отрегулировать переменным резистором R7.

В большинстве аудио-схем с операционными усилителями применяется двухполярное питание: имеется земля (нулевой потенциал), положительное напряжение +U и отрицательное напряжение той же величины -U. Это удобно для усиления обработки звукового сигнала, поскольку звук является сигналом переменной полярности.

Искусственная средняя точка

Но в нашем распоряжении есть только одна 9-вольтовая батарейка. Подключать две батарейки или специальный блок питания будет совершенно нерационально. Поэтому мы создадим искусственную «среднюю точку» – точку, потенциал которой относительно земли будет равен половине напряжения питания.На данных схемах она обозначена в виде треугольника. Средняя точка на рис.6создаётся делителем напряжения резисторах R15 и R16 и конденсатором С4. Чем меньше номинал резисторов R15 и R16, тем более стабилен потенциал в средней точке, но при этом больше ток, идущий через резисторы. В нашем случае будет достаточно резисторов на 1…2 кОм.

Фильтруем низкие частоты

Теперь можно задействовать второй операционный усилитель в составе RC4558 и сделать на нём фильтр низких частот.

Схема с ФНЧ

На резисторе R14 и конденсаторе С4 собран фильтр низких частот с верхней границей пропускания около 80 Герц. Эта частота называется частотой среза и определяется по формуле 1/(2*Pi*R14*C4). Все составляющие звука ниже 80 Герц проходят через фильтр практически без изменений, а более высокие частоты существенно ослабляются. Причём, чем выше частота, тем сильнее ослабление. Операционный усилитель DA2.2 служит повторителем. Он «повторяет» на своём выходе сигнал, который поступает на его вход. Это делается для того, чтобы элементы, стоящие после фильтра низких частот (это С6, R7, DA1) не влияли на полосу пропускания фильтра.

Теперь с фильтром низких частот схема работает намного интереснее и эффектнее. Столбики прыгают чётко в такт ритму. В этом можно убедиться, сравнив новое видео с предыдущим. В конце ролика – демонстрация работы в темноте. Не пропустите!

Расширяем индикаторы

Можно двинуться дальше и собрать нечто более сложное и впечатляющее. Например, индикатор, состоящий не из 5, а из 10 светодиодов. Существуют два способа это сделать, совместив две микросхемы AN6884.

Первый способ. Совместим два индикатора так, чтобы светодиоды, подключенные к одной и к другой AN6884 чередовались. На рис.9 все нечётные светодиоды подключены к DA1, а все чётные – к DA2.

Допустим, мы соединим входы (8-е вводы) и пустим на них один и тот же сигнал. В этом случае микросхемы будут работать абсолютно синхронно и светодиоды будут включаться парами (HL1-HL2, HL3-HL4 и т.д.)

Нам же надо, чтобы они загорались по очереди – HL1, HL2, HL3, HL4 и т.д. Для этого мы при помощи резисторов R14 и R15 немного ослабляем уровень сигнала на входе одной из микросхем – DA1. Точной подстройкой резистора R14 добиваемся того, чтобы светодиод HL2 загорался после HL1, HL4 загорался после HL3. После подстройки резистор R14 нам больше не надо трогать. Далее общий входной уровень для двух микросхем задаём переменным резистором R13.

Схема с двумя AN6884

Получившийся индикатор более точно отображает уровень звука, чем индикатор на 5 светодиодах.
Важные условия: номиналы резисторов R11 и R12 и конденсаторов С1 и С2 должны быть равны, чтобы столбики нарастали и спадали с одинаковой скоростью.

Второй способ. Поставим две шкалы «друг на друга». Светодиоды с 1-го по 5-й подключены к микросхеме DA1, светодиоды с 6-го по 10-й подключены к DA2.

На вход микросхемы DA2 нужно пустить сигнал, сильно ослабленный, по сравнению с сигналом на входе DA1. Это ослабление, как и в прежнем случае, задаётся резисторами R14 и R15. Подстройкой резистора R15 подбирается такой режим, при котором светодиод HL6 загорается сразу после светодиода HL5.

Схема с двумя AN6884

Такой индикатор будет отображать уровень громкости в более широком диапазоне, чем предыдущие версии.

Строим спектроанализатор

Развивая дальше эти схемы, можно собрать ещё более интересные устройства. Например, многоканальный спектроанализатор – светомузыкальное устройство с прыгающими световыми столбиками, где каждый столбик соответствует определённой полосе частот – от низких до высоких.

Для этого понадобится разместить несколько индикаторов и подключить к ним сигнал через полосовые фильтры, настроенные на различные частоты. К выходу операционного усилителя DA2.1 на рис.8 вместо фильтра низких частот на R14, C4, DA2.2 следует подключить параллельно несколько полосовых фильтров подобного вида:

Полосовой фильтр

К выходу каждого фильтра подключается индикатор на двух AN6884.
В таблице приведены значения ёмкостей и сопротивлений для разных полос 7-полосного спектроанализатора. Значения рассчитывались через программу Filter Wiz Pro.

Центральная частота

100 Гц

200 Гц

500 Гц

1 кГц

2 кГц

5 кГц

10 кГц

Ширина полосы

10 Гц

20 Гц

50 Гц

100 Гц

200 Гц

500 Гц

1 кГц

Ra

390 Ом

75 Ом

91 Ом

240 Ом

72 Ом

51 Ом

24 Ом

Rb

100 кОм

82 кОм

100 кОм

100 кОм

82 кОм

91 кОм

91 кОм

Ca

330 нФ

100 нФ

33 нФ

33 нФ

10 нФ

4,7 нФ

330 нФ

Cb

330 нФ

1 мкФ

330 нФ

33 нФ

100 нФ

47 нФ

330 нФ

Именно такую схему я собрал четыре года назад, когда ещё только осваивал электронику. На фотографии результат работы. Для сравнения размеров: рядом 17-дюймовый монитор.

Фото спектроанализатора

И, конечно, видео работы этого аппарата:

И в завершение

Сегодня, если бы я заново делал подобный спектроанализатор, я бы, разумеется, сделал бы его на микроконтроллерах с АЦП и быстрым преобразованием Фурье. Вышло бы намного проще и дешевле. Но для начинающих радиолюбителей будет очень интересно и полезно попробовать свои силы в аналоговых схемах, наподобие этой. Желаю всем тем, кто только начинает свой путь в электронике удачи в этом непростом, но увлекательном деле!

Предупреждение: Проявляйте осторожность при экспериментах со светомузыкальными устройствами, когда подключаете к ним свои айфоны и айподы. Особенно это относится к макетным платам, где устройство ещё не отлажено и могут быть ошибки. Возьмите лучше для экспериментом старый ненужный кассетник или китайский плеер за 300 рублей. Когда-то давно по неопытности я спалил MP3-плеер, нечаянно пустив на его выход 16 вольт со схемы. Будьте внимательнее!

Буду очень благодарен за конструктивную критику.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Схема 1
DA1 МикросхемаAN68841 Купить в магазинеВ блокнот
C1 Электролитический конденсатор2.2 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
C2 Электролитический конденсатор10 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
R1-R5 Резистор
1 кОм
5 Купить в магазинеВ блокнот
R6 Резистор
10 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
R7 Переменный резистор10 кОм1 Купить в магазинеВ блокнот
HL1-HL5 Светодиод5 Купить в магазинеВ блокнот
Схема 2
DA1 МикросхемаAN68841 Купить в магазинеВ блокнот
DA2 Операционный усилитель
RC4558
1 Купить в магазинеВ блокнот
C4, C7 Электролитический конденсатор10 мкФ2 Купить в магазинеВ блокнот
C6 Электролитический конденсатор2.2 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
C8 Конденсатор1 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
R1-R5 Резистор
1 кОм
5 Купить в магазинеВ блокнот
R6, R8, R9, R12 Резистор
10 кОм
4 Купить в магазинеВ блокнот
R7, R10 Переменный резистор10 кОм2 Купить в магазинеВ блокнот
R11 Резистор
100 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
R13 Резистор
200 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
R15, R16 Резистор
2 кОм
2 Купить в магазинеВ блокнот
HL1-HL5 Светодиод5 Купить в магазинеВ блокнот
Схема 3
DA1 МикросхемаAN68841 Купить в магазинеВ блокнот
DA2 Операционный усилитель
RC4558
1 Купить в магазинеВ блокнот
C3 Конденсатор1 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
C4 Конденсатор0.22 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
C5, C7 Электролитический конденсатор10 мкФ2 Купить в магазинеВ блокнот
C6 Электролитический конденсатор2.2 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
R1-R5 Резистор
1 кОм
5 Купить в магазинеВ блокнот
R6, R8, R9, R12, R14 Резистор
10 кОм
5 Купить в магазинеВ блокнот
R7, R10 Переменный резистор10 кОм2 Купить в магазинеВ блокнот
R11 Резистор
100 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
R13 Резистор
200 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
R15, R16 Резистор
2 кОм
2 Купить в магазинеВ блокнот
HL1-HL5 Светодиод5 Купить в магазинеВ блокнот
Схема 4
DA1, DA2 МикросхемаAN68842 Купить в магазинеВ блокнот
C1, C2 Электролитический конденсатор10 мкФ2 Купить в магазинеВ блокнот
C3 Электролитический конденсатор2.2 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
R1-R10 Резистор
1 кОм
10 Купить в магазинеВ блокнот
R11, R12 Резистор
10 кОм
2 Купить в магазинеВ блокнот
R13 Переменный резистор1 кОм1 Купить в магазинеВ блокнот
R14 Переменный резистор10 кОм1 Купить в магазинеВ блокнот
R15 Резистор
20 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
HL1-HL10 Светодиод10 Купить в магазинеВ блокнот
Схема 5
DA1, DA2 МикросхемаAN68842 Купить в магазинеВ блокнот
C1, C21 Электролитический конденсатор10 мкФ2 Купить в магазинеВ блокнот
C3 Электролитический конденсатор2.2 мкФ1 Купить в магазинеВ блокнот
R1-R10 Резистор
1 кОм
10 Купить в магазинеВ блокнот
R11, R12 Резистор
10 кОм
2 Купить в магазинеВ блокнот
R13 Переменный резистор1 кОм1 Купить в магазинеВ блокнот
R14 Резистор
20 кОм
1 Купить в магазинеВ блокнот
R15 Переменный резистор10 кОм1 Купить в магазинеВ блокнот
HL1-HL10 Светодиод10 Купить в магазинеВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

Станкевич Алексей Опубликована: 2012 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

0
redxxx #
Подкинь схемку спектроанализатора как показано на последнем фото и видео! Я уже делал на три частоты, но фильтр частот мне расчитывали другие люди. А теперь хочу собрать на пять полос-частот!
Ответить
0
Алексей #
Схема моего спектроанализатора: http://s018.radikal.ru/i521/1206/09/55566bcb677a.gif
Тот фрагмент, что в рамочке, повторяется семь раз. Подключаются эти фрагменты параллельно. Значения Ca, Cb, Ra, Rb - из таблицы в статье. Можно рассчитать свои.
Ответить
0
сергей #
Собрал, но фильтры работают коряво, 100 Гц пропускает 1 и 2 кГц, как можно еше расчитать эти фильтры?
Ответить
0
winner #
А микросхема NJM4558 то же самое, что и RC4558?
Ответить
0
Алексей #
То же самое, только другого производителя.
Ответить
0
Андрей #
А что если правый канал замкнуть с левым, когда хочеш использовать оба? ?)
Ответить
0
Алексей #
Ведь к выходу плеера или звуковой карты, кроме светомузыки, подключены колонки или наушники.
Если замкнуть каналы, то в них сольются сигналы и вместо стерео вы услышите моно.
Это в лучшем случае. В худшем - можно испортить выход проигрывателя, если в левом и правом канале будут разные сигналы.
Ответить
0
Макс 100500 г #
Вполне можно так сделать, только если замыкать одной и той же полярностью
Ответить
0
сергей #
Уважаемый автор, пожалуйста напишите методику расчета этих фильтров или программу для расчета.
Ответить
0
сергей #
А общий коэффициент усиления фильтра какой выбрать при расчёте в фильтр виз про? И почему вы данные фильтры сажаете на среднюю точку, а программе, да и вообще все схемы какие не видел, все операционники на земле?
Ответить
0
Алексей #
Коэффициент не принципиален. Можно туда-сюда несколько децибел. Во всех схемах операционники на земле, потому что там подразумевается двухполярное питание (+U, -U и земля), а у меня только однополярное (+U и земля).
Ответить
0
сергей #
В программе, что вы мне советовали, нету такого фильтра как у вас в статье, там конденсатор cb ,параллелен резистору rb, так мне переделывать фильтры?
Ответить
0
Алексей #
Прошу извинить, действительно перепутано расположение резистора. Послал админам исправленную схему, поправят.
Ответить
0
Макс #
5й вывод схемы соединяется с общим проводом входа?
Ответить
0
Макс #
5й вывод мс соединяется только с общим входа или они оба уходят на общий минус?
Ответить
0
Алексей #
Оба на общий минус.
Ответить
0
Анатолий #
У меня вопрос. Один контакт к выходу идёт от C1, а второй контакт от выхода куда?
И ещё вопрос куда - подавать а куда +.
Ответить
0
Илья #
Возможно ли использование SMD диодов от подсветки приборов машины?
Ответить
0
Алексей #
Да, возможно. Нужно только подобрать резисторы, чтобы ток не превышал максимально допустимые для AN6884 20 миллиампер.
Ответить
0
Антон #
Может кто печатную плату спектроанализатора выложить?
Ответить
0
winner #
А на контакты 4 и 8 усилителя нужно подавать питание или нет?
Ответить
0
Алексей #
Да, обязательно. 4-я нога (Vcc-) на землю, 8-я нога (Vcc+) к +9 вольтам.
Ответить
0
Владислав #
Можно ли использовать выходы на светодиоды для управления тиристорами?
Ответить
0
павел #
Подскажите а вот как у - Алексея (от 2012-06-14 16:11:04) то что за пунктиром тоже повторять или нет? Вроде все сделал как по схеме, а не работает и греются RC4558, что с делителем напряжения, что без него на АКБ не работает и все.
Ответить
0
Роман #
При увеличении громкости все светодиоды горят, нужно крутить R7 чтобы уменьшить уровень сигнала. Можно ли избавиться от резистора R7, установив стабилитрон?
Ответить
0
Андрей #
Как подключить и динамики и спектроанализатор?
Ответить
0
Влад #
А что это за треугольники такие на схемах появляются. Нет, как выглядит УГО опер. усилителя я знаю, меня интересует, допустим, треугольничек на неинвертированном входе опер. усилителя в составе частотного фильтра(последний пункт - постройка спектроанализатора). А ранее на схемах такие же треугольники что значят? И да, такой вопрос, возможно ли использовать вашу схему с высоко мощными диодами, допустим номинальный ток которых составляет 200 - 300 миллиампер?
Ответить
0
Влад #
Кажись понял, эти треугольники это тот распил 9 вольт пополам... Всё-таки который раз убеждаюсь, что читать умные вещи ночью.
Ответить
0
Дмитрий #
Собрал схемку 5ти полосного, отбросив из таблички крайние столбцы частот.
И както не работает... даже не пойму почему. Микра драйвера работает отлично, а вот после усилителя сразу же идет какая то пульсация. Сбрасываю громкость до нуля - и весь столбец пульсирует с частотой где то 2Гц.
Такого же не должно быть?
Это сразу с 1ой ноги RC4558, тоесть после усилителя (если к ней подкючить цепь на AN) чем это может быть связано? Разводку проверял несколько раз, все верно вроде..
Ответить
0
Евгений #
А если я не хочу каналы смешивать(хочу сделать индикатор на правый и на левый каналы), то как мне подключить ОУ? -сигнала на 2 и на 6 подать, а +Л на 4,+П на 5 (ну или на оборот). При этом убрать их связь с 0? Но там еще и каналы запараллелены при входе. Как быть?
Ответить
0
Андрей #
Подскажите. Можно ли поставить на выходах микросхемы ключи на транзисторах? Мне нужно запитать мощные светодиоды.
Ответить
0
Дмитрий #
Автор, будь добр подскажи, куда "тыкать" (или что обозначают на вашей схеме) треугольнички от операционного усилителя DA2.1 от + уходящие вниз через сопротивление 100к (и от - через сопротивление 10к)?
Ответить
0
Родион #
Это земля, то есть минус
Ответить
0
Дима #
Сколько Ватт резисторы должны быть, чтобы не погорели?
Ответить
0
artem #
Все собрал, работает. Наводки от сотика хватает и от лампы настольной, на каждый светодиод свой фильтр, как поставить, хочется светомузыки, а не индикатор.
Ответить
0
artem #
Не могу дать ума, помогите рассчитать фильтр, чтобы срезать высокие до 80 Гц.
Ответить
0
славик #
По моему эта схема прекрасно работает и без общего резистора, даже при подключении к 12В... Брал слабенькие светодиоды, на выходе микросхемы 2,2В. Наверное он для того, чтобы микруха не перегружалась, а не для защиты светодиодов.
Ответить
0
Нариман #
Собрал схему до рисунка, где фильтруют низкие частоты. Так вот, проблема в том, что при подключении кроны, светодиоды просто светят, хотя до этого оно и работала. Это значит что у меня микросхема сгорела?
Ответить
0
Сергей #
При подключении Кроны они будут гореть! Нужно вставить штекер в гнездо источника сигнала, тогда при правильно собранной схеме они должны потухнуть!
Ответить
0
Тимофей #
Собрал и такая же проблема: светодиоды просто светят. Посоветуйте, что сделать?
Ответить
0
valeri666 #
Переменный резистор смотри. Такая же проблема была, поменял, припаял хорошо землю и работает
Ответить
0
Антон #
Собрал данную схему. Причина оказалась в фильтрах
Их нужно питать 2-х полупериодным блоком питанием. Если есть разность в плечах, фильтры создают помехи и без сигнала начинают создавать помехи которые зажигают светодиоды.
Ответить
0
Виталий #
Среднюю точку надо делать только одну или можно их продублировать несколько?
Ответить
0
111terminator111 #
Я спаял это устройство с 5-ю полосами светодиодов, почему-то не работают фильтры и предварительный усилитель. Пробовал к усилителю подключать наушники, при этом слышны щелчки и треск. С чем это может быть связано?
Также в схеме на входе an6884 стоит конденсатор 2.2 мкФ. Если я входной сигнал подаю через него, то или вообще ничего не работает, все светодиоды горят, или полоска тухнет и через время опять загорается. Если вход подать напрямую без конденсатора, то все работает.
Ответить
0
Сергей #
Алексей, подскажите как выбирали параметры для фильтров в программе? Там предполагается как минимум 2stage в фильтре. То есть применения 2х ОУ в каскаде. У вас только один.
Ответить
0
Андрей #
Вторая схема для 10 светодиодов предназначена для одного канала, верно?
Ответить
0
Алексей #
Я имею УНЧ и плату с этой схемой на 10 светодиодов. Хочу вход этого чуда соединить с входом УНЧ и питание общее сделать. Можно ли так сделать?
Ответить
0
Александр #
Китаёзный брак завалил весь рынок. Из 10-микросхем купленных AN6884 заработали только 3
Ответить
0
AlhenSound #
На первой схеме с двумя микросхемами ошибка: светодиод HL2 загорится раньше HL1, т.к. на DA1 сигнал приходит ослабленный резистором R14. Далее по тексту та же путаница с настройкой.
Вторая схема с двумя микросхемами будет отображать входной сигнал некорректно. Если бы шкала была линейной, то тогда всё было бы красиво. Но AN6884 имеет логарифмическую шкалу. Получилось, что две логарифмические линейки поставили одна на другую.
Ответить
0
Игорёк93 #
Как подключить третью an6884 чтобы получилось не 10 светодиодов, а 15 в цепи?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Антиспам:
В чем измеряется сила тока?
Файл:

Бытовой мультиметр UT70AСтереофонический темброблок NM2112 (TDA1524)
вверх