Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

wegi1 25 Jul 2022 00:08 2307 7
  • Temat jest powiązany z:

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2962035.html
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic562073.html

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Jak widać wiele miejsca poświęcono na miganie LED w rytm muzyki i dlaczego zakładać nowy, pokrewny temat? Przyczynkiem do tego jest zaprojektowany układ, chiński kit, który do tego celu potrzebuje najmniej części. Zaprezentowane schematy w wątkach pokrewnych są bardziej zaawansowane, złożone i mogą mieć inne możliwości, natomiast ewenementem tego kitu jest jego minimalistyczny projekt, przy jednakowej skuteczności. Nie chciałbym tu używać sformułowań jak „piękno zaprojektowania”, ale projekt jest naprawdę dobrze zaprojektowany, pomimo podejrzeń o upalanie LED czy tranzystora wyjściowego. Widać że jest to przemyślana konstrukcja, pomimo tego że jest prosta, natomiast ta prostota jest efektem dobrej znajomości elektroniki.

    Do pulsowania LED w rytm muzyki autorowi wystarczyły:
    3 rezystory
    2 tranzystory NPN
    2 kondensatory
    Mikrofon
    Diody LED
    PCB jest wielkości 34x25mm (jednostronne).
    Schemat:

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Podejrzenie o nadmiernym prądzie mogącym uszkadzać diody, lub tranzystor Q2 (NPN 9014) postanowiłem sprawdzić mierząc pobór prądu całego układu w stanie spoczynku i podczas największego obciążenia:
    - w spoczynku układ pobierał mniej niż 1 [mili amper]
    - w największym możliwym hałasie jaki byłem w stanie wytworzyć 91 [mili amper], przy czym jest to nierealne, ponieważ nawet bezpośrednio pocierając i pukając w sam mikrofon natężenie nie przekraczało 80 miliamperów.
    Producent przewidział możliwość zasilania 3 do 5 Voltów, ja mierzyłem pobór przy 5V, aby zmierzyć „worst case”.

    Mając dwie wartości - napięcia zasilania oraz natężenia prądu – korzystając z najprostszych wzorów można obliczyć impedancję obwodu, oraz moc wydzielaną.

    Obliczenie impedancji z prawa Ohma:

    R = U/I = 5V / 0.091A = 55Ω

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Skoro już wysililiśmy się na obliczenie impedancji, to można obliczyć moc obwodu:

    P[W]= I*I [A*A]*R[Ω]=0.091[A]*0.091[A]*55[Ω]= 0.45545 [W]≈0.45[W]

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki


    W zasadzie nawet nie trzeba było się wysilać z obliczeniem impedancji, ponieważ mając wartość pobieranego prądu i napięcia zasilania można obliczyć zużycie mocy korzystając z wzoru:

    P[W]=U[V]*I[A]=5[V]*0.091[A]=0.45545 [W]≈0.45[W]

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki



    Wiedząc że w spoczynku pobór prądu przez układ był znikomy, widać na schemacie, że najbardziej obciążonym elementem jest tranzystor Q2 9014.

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    W każdym razie mamy dwa ważne wyniki, aby próbować zweryfikować obciążenie obwodu:
    1. Moc 0.45 wata
    2. Prąd maksymalny 0.091 ampera
    Mając „dejtaszita” od 9014C (sprawdzałem są zamontowane wersje „C”) można poszukać 3 parametrów tego tranzystora:
    1. Maksymalny prąd jaki można przez niego „przepuścić” = 0.1 [A]
    2. Moc rozpraszaną 0.45[W]
    3. Można zerknąć na HFE, chociaż to tylko dla szacunku, ponieważ rozrzut jest zbyt duży (200-600).


    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki


    Maksymalnego prądu tranzystora nie przekraczamy, tak naprawdę nie przekracza on 80 miliamper, moc rozpraszana choć jest niby na styk, to musimy wiedzieć, że ta moc jest nie przez cały czas, tylko w największej szpilce piku na wykresie fali głosu. Chodzi mi o to, że nie jest to ciągłe obciążenie, jak widać na oscylogramie zdjętym z kolektora tranzystora wyjściowego Q2.

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Przy okazji można zobaczyć jak wygląda poziom sygnału z mikrofonu.

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki


    Układ jest bardzo prosty i można go zasymulować, poniżej link do symulacji.

    https://everycircuit.com/circuit/4631294967021568/minimal-led-blink

    Screenshoot symulacji:

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Widać, że sygnał z mikrofonu oscyluje w okolicach masy ± 25 mV. Po odcięciu składowej stałej za kondensatorem 1uF oscylacja nadal jest 50 mVpp, lecz przeniosła się na poziom 0.75V dzięki spolaryzowaniu bazy rezystorem 1MΩ i steruje bazą tranzystora. Na kolektorze Q1 i bazie Q2 sygnał oscyluje od 0 do ponad 1V na przemian otwierając i zatykając tranzystor wyjściowy Q2, który ma spolaryzowaną bazę przez dość duży rezystor 10K, dzięki czemu Q2 nie wejdzie w stan głębokiej saturacji. Stosując właśnie takie większe rezystory, można zminimalizować liczbę elementów i nie trzeba stosować rezystora ograniczającego prąd kolektor-emiter ot i taka sztuczka.
    Mniej lub bardziej, ale raczej bardziej należy zakładać że prądy przepływające przez D1 do D5 są proporcjonalnie podzielone na 5 równych prądów, dzięki czemu nie przekraczamy prądu który mógłby uszkodzić LED’y. 90 miliamper (w piku) podzielone na 5 diod nie przekracza nawet 20 miliamper. Tym sposobem doszliśmy do tego, iż wiemy że o najbardziej obciążone elementy układu, tranzystor wyjściowy Q2 i diody LED możemy być spokojni, chociaż trzeba przyznać że trzeba się było nad tym trochę zastanowić…
    Jakiekolwiek niedokładności i zniekształcenia ma ten układ, musimy wiedzieć że nie przenosi on głosu do odsłuchiwania, tylko używa sygnału głosowego do pulsowania diodami LED, do czego układ jest w zupełności wystarczający.

    Ponieważ układ jest bardzo prosty w budowie, a przy tym jest dość nietypowy wykonanie go na PCB nie stanowi żadnej trudności:

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki

    Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki


    Film pokazujący działanie układu.




    W załączniku pliki gerber jeżeli ktoś chciałby zamówić PCB omawianego układu.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    wegi1
    Level 12  
    Offline 
    wegi1 wrote 39 posts with rating 48, helped 3 times. Been with us since 2004 year.
  • #2
    TechEkspert
    Editor
    Różnorodność to zawsze dobre podejście, czasami pojawiają się złożone artykuły a czasami recenzje prostych produktów.
    Co ciekawe w prostych projektach często pozostaje wiele miejsca na eksperymenty, jest już obszerny temat o LED migających w rytm muzyki a jednak ciągle można coś dodać.
  • #4
    398216 Usunięty
    Level 43  
    szeryf3 wrote:
    Fajny mały układ.
    ....... rozgryzłeś na wszystkie możliwe sposoby.
    Zgoda, szkoda tylko, że nie zauważył Autor wad tego rozwiązania.
    Działać będzie, bo nie ma innego wyjścia. Jednak do ideału - do działania z sensem - daleko. Ot w sumie to taka migotka dla totalnego amatora - oby tylko działało JAKOŚ.
    Nie mniej jednak za opracowanie tematu masz plusa.
  • #5
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Nie jest to tak do końca minimalny zestaw do "migania" w rytmie. Kto pamięta lata 90-te ten wie że pierwsze tego typu "efekty" pojawiły się wraz z tzw. "jamnikami" gdzie diody były bezpośrednio podłączone równolegle z głośnikami do wyjść wzmacniaczy mocy, a często nawet bez rezystorów ograniczających prąd LED. Nawet gwiazda pop'u wykorzystała w teledysku; https://www.youtube.com/watch?v=EDwb9jOVRtU
  • #6
    Casimirvs
    Level 3  
    Witam forumowiczów,
    przy okazji tematu i samego układu, jako świeżak mam pytanie.
    Chciałbym zrobić taki spektrometr dźwięku lecz w wersji makro, tz. nie na 5 diod tylko na 30, dźwięk pobierany przez mikrofon. Samo wykonanie chciałbym zamknąć w przed ściance przykrywając białą pleksi.

    Jednak chodzi o sam układ, czy możecie coś polecić sprawdzonego, czy samemu zrobić na podstawie arduino (choć przy tej liości diod to potrzebne będzie z 3 szt), albo samemu wykonać układ na płytce. Jeśli chodzi o lutowanie i podstawy elektroniki to daję radę (wymienić kondensator czy też rezystor umiem), natomiast jeśli chodzi już o dobór prądu, napięcia do układu, tak aby to działało i nie spaliło się podczas uruchomienia to nie do końca ogarniam.

    Dziękuje za podpowiedzi.