luci - Massari Electronics

  • Music light

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     Ecco qui presentato un mio nuovo progetto realizzato in seguito ad una richiesta di un mio amico. 

    Lui aveva bisogno di un circuito che facesse lampeggiare a ritmo di musica dei led o altri tipi di fonti luminose attraverso l’uscita audio del computer.
    Successivamente, vista la bontà del circuito, me ne sono costruito uno anche per me e me lo sono messo in camera a mo’ di discoteca!!!

    Ma partiamo subito con la descrizione del circuito:

    Componenti necessari:
    R1 470K
    R2 150K
    R3 100K
    R4 22K
    R5 4,7K
    R6 4,7K
    R7 1K
    R8 trimmer 4,7K
    R9 56K
    R10 1K

    R11 1K
    C1 47nF oppure come nel mio caso (4 * 10nF)
    C2 4,7uF
    C3 1uF
    C4 47uF
    C5 220uF
    TR1 BC547
    TR2 BC547
    TR3 BC547
    D1 1N5408 (a seconda del carico in uscita)
    Q1 Mosfet IRF540

    Il circuito è composto da un ingresso per l’alimentazione, uno per l’audio e da un uscita per collegare le lampadine o led da controllare.
    L’alimentazione necessaria al circuito (e disponibile in uscita) è di 12 volt, quindi è adattabile sia alle alimentazioni del Personal Computer, sia ad un alimentatore esterno.
    Lo schema può essere sostanzialmente diviso in 2 parti:
    La prima parte è formata da un amplificatore a BC547 (o equivalente) che amplifica il segnale proveniente dalla scheda audio pel PC (che solitamente arriva al massimo ad una tensione di 1 – 2 V picco-picco) ad un valore di tensione che può arrivare fino a 3-4 V picco picco.
    Nel dettaglio si può osservare che il segnale passa subito nel condensatore in poliestere C1 da 47nF (nello schema ce ne sono quattro in parallelo perché nel mio laboratorio avevo solo condensatori in poliestere da 10nF), questo condensatore serve a non far tornare indietro (verso il computer) la corrente continua che tiene polarizzato il transistor TR1, infatti dopo il condensatore avremo il segnale più la componente continua che mantiene i transistor polarizzati in zona attiva. TR1 amplifica il segnale che poi va alla base di TR2 dove viene ulteriormente amplificato.
    A questo punto C3 esegue il lavoro inverso di C1 permettendoci di riottenere il segnale amplificato senza la componente continua e senza sfasamenti nella sinusoide.

    Seconda parte del circuito
    Come si può notare il tutto parte da un potenziometro che permette di regolare la sensibilità del circuito, questo è utile soprattutto se lo collegherete a distanza dal PC o per avere la luminosità preferita.
    Quando nessun segnale è presente in ingesso e la tensione data dal potenziometro (quindi quella tra base ed emettitore di TR3) è maggiore di 0.7V il transistor forzerà a massa l’alimentazione dal gate del Mosfet di tipo N che risulta interdetto (ovvero luci collegate spente all’ uscita), in questo caso il circuito è a riposo.
    Quando dalla uscita audio del computer esce un segnale la prima parte del circuito lo amplifica e lo riporta amplificato su C3.
    Il potenziometro è collegato da un capo alla tensione positiva di alimentazione e dall’ altro alla massa permettendoci di selezionare una tensione che va da 12 volt (considerando il diodo D1 ideale) a 0 volt. Il cursore del potenziometro è collegato a R9 da 56Kohm che fa passare una debolissima corrente (dipendente dal potenziometro) che C3 va ad assorbire in presenza di segnale portando in interdizione TR3 che quindi non può più forzare a massa il gate del Mosfet di tipo N IRF540 (siglato Q1) che va in conduzione e fa accendere il carico collegato in uscita.
    Ovviamente essendo un segale audio il transistor TR3 non viene interdetto continuamente ma segue l’andamento della tensione del segnale e quindi della caria e scarica di C3 ed è proprio questo che ci da l’idea della luce a ritmo di musica. Infatti in alcuni instanti il mosfet sarà interdetto o in zona lineare o in saturazione a seconda di TR3 il cui funzionamento dipende dalla corrente assorbita da C3 tra R9 ed R10 e quindi dal suono amplificato.

    NELLA COSTRUZIONE "A MANO" NON FATE RIFERIMENTO ALLE IMMAGINI SOTTOSTANTI MA ALLO SCHEMA E AI FILE DI EAGLE PRESENTI SOTTO LE IMMAGINI!

    Qui vi sono i file per realizzare la scheda (richiede programma CAD Eagle)

    DOWNLOAD

     

    COLLEGAMENTO DEL DISPOSITIVO
    Ecco lo schema di collegamento del dispositivo con evidenziati i componenti di taratura e dissipazione.


    Per funzionare il circuito necessita di un alimentazione a 12Vdc, l'ingresso audio andrà collegato alla fonte audio attraverso un classico jack da 3,5mm collegando un solo canale (es. L) e la massa. secondo il seguente schema:

    In alternativa è possibile collegare entrambi i canali stereo al musiclight miscelando assieme l'audio dei due canali attraverso due resistenze da 1Kohm, come visibile nella fugura sotto. In questo modo l'audio verrà prelevato da entrambi i canali senza però porli in cortocircuito!


    Tutti i dispositivi di illuminazione (funzionanti a 12V ovviamente) andranno collegati in parallelo all'uscita carico.
    Una volta effettuato il collegamento del circuito sarà necessario tararlo: questa operazione è molto semplice. Per prima cosa regolare il volume della sorgente audio ai valori preferiti, immettere un suono possibilmente vario e regolare il trimmer fino ad ottenere la sensibilità preferita. Se il volume in uscita porta anche col trimmer al minimo una saturazione delle luci (sempre accese) essendo il segnale in ingresso troppo alto è necessario porre prima della fonte audio (tra il segnale + del connettore) un trimmer (o un potenziometro) lineare da 4,7K con ai capi il segnale audio e la massa (in comune e collegata al -), mentre al cursore l'ingresso del circuito music light. Come visibile nella figura sotto.


    DISPOSITIVI DI ILLUMINAZIONE
    Nella versione che mi sono messo in camera ho collegato una striscia di led commerciale a 3 colori ed una piccola basetta auto costruita con saldati 2 led ad alta luminosità da 1 W collegati in serie e con ovviamente la resistenza di limitazione.

    Realizzazione del faretto con led ad alta luminosità

    Lo schema come potete vedere è minimale e semplice da realizzare, è composto da 2 led ad alta luminosità da 1W. I led possono essere dei qualsiasi tipo, l’importante è sapere la corrente assorbita e la tensione di soglia.
    Nel mio caso avevo dei led con tensione di soglia di 3,4V e un assorbimento di 350mA. Considerando che io ho 2 led in serie avrò la stessa corrente e tensione di soglia uguale alla somma delle 2 tensioni di soglia.
    Quindi 6,8 V come tensione di soglia e 350mA di assorbimento, ora si può procedere ai calcoli con l’immortale legge di ohm:

    Dove :
    R è la resistenza incognita
    Vcc è la tensione di alimentazione (deve essere maggiore della tensione di soglia ovviamente!)
    Vled è la tensione di soglia
    NB: il risultato è stato arrotondato per eccesso al valore di resistenze standard E12 più vicino

    Dato che l’assorbimento è abbastanza alto andrà calcolata anche la potenza dissipata dalla resistenza secondo la formula:

    Dove:
    R è il valore della resistenza
    I è la corrente che gli scorrerà attraverso
    P è la potenza che dissiperà
    NB: il risultato è stato arrotondato per eccesso al valore di potenza standard delle resistenze.


    Attenzione: in questo caso, dato il basso assorbimento dei dispositivi di illuminazione utilizzati, non è necessario applicare un dissipatore al MOSFET. Nel caso, però, che colleghiate più led di elevata potenza o addirittura fari ad incandescenza potrebbe essere necessario applicare un dissipatore al MOSFET ed allargare le piste che portano le correnti del carico modificando lo stampato o stagnando le piste. Anche il diodo D1 interviene nell'assorbimento dei dispositivi di illuminazione, proteggendo sia il circuito che il dispositivo di illuminazione dalle inversioni di polarità, e pertanto andrà opportunamente dimensionato (quello usato nel progetto accetta al massimo 6A). A vostro rischio e pericolo può essere anche omesso.

    Il MOSFET opportunamente dissipato può supportare una corrente massima continua di 16A (veramente tanti!).

     

    VIDEO

                                                     
       


    Buon lavoro!