專利名稱：音樂同步彩燈程序控制器的制作方法
技術領域：
現有的彩燈控制器種類很多，功能各異，在大型電視演播廳、舞廳、劇場、廣告牌等方面多用徽機進行彩燈閃光的程序控制，其價格較高，安裝及使用不易，一般彩燈控制器功能單一，不具可偏程序及音樂同步遙控功能。91年“中國華晶電子集團公司中央研究所”與“東南大學”研制出了可編程序彩燈控制集成電路CD71017，使制造彩燈控制器有了價格低廉，功能優良的可編程序的控制元件，但用廠家推薦電路制成的控制器的閃光頻率不好進行連續調節，且不具有音控功能。
本實用新型的目的是針對上述不足，對于CD71017的外電路進行巧妙設計，使制成的彩燈控制器具有七路大功率輸出，十幾種發光花樣程序可供選擇，閃光頻率可進行無級調節，能進行音樂同步遙控閃光頻率，且造價低廉，安裝簡單，使用方便。本實用新型的技術關鍵在于利用CD71017生產實用的控制器的過程中，用簡捷的技術方案解決了閃光頻率的無級調節與音控同步信號的加入問題。
本實用新型的技術解決方案是采用多功能彩燈程控集成電路CD71017作為控制元件，將CD71017的第6腳(VSS)接5V直流電源的負極，即0線上，14腳(VDD)接5V直流電源的正級，為了使CD71017處于高功耗輸出狀態，13腳(VC)，14腳(VD)也接正極。CD71017的9、8、7、5、4、3、2腳為七個驅動輸出端，分別接發光兩極管LED1－7，由LED1－7去觸發雙向可控硅BCR1－7的控制極，當某驅動輸出端為高電位(1)時，相應地可控硅導通，外接的對應彩燈組發光，為低電位(0)時，可控硅關閉，對應的彩燈組熄。七路輸出根據所選程序可實現(1)多點閃光、(2)交替閃光、(3)單點左旋閃光、(4)單點右旋閃光、(5)同時亮依次熄、(6)依次亮同時熄六種基本花樣中某一種輸出或者它們的組合與自動轉換。
CD71017的程序選擇是通過將B1(15腳)、B2(16腳)、B3(1腳)這三個控制端分別接電源正極(1)、負極(0)，將它們某兩個相連、將B3懸空來完成的。為此，在15、16、1腳外接五個三檔開關K1－5來實現。三個腳分別接K1、K2、K3的定接點，三個開關兩邊的動接點分別接電源“＋”極與“－”極，K1的中間動接點與K4、K5的動接點相連，K2的中間接點與K4的定接點相連，K3中間的動接點與K4的另一動接點及K5的定接點相連。這樣，K1、K2、K3可使B1、B2、B3接(1)或接(0)，它們與K4、K5配合，可完成相互連結及B3懸空。B1、B2、B3各種狀態下CD71017的輸出花樣見附表所列。
CD71017的11腳、12腳外接決定時鐘振蕩頻率的電容C3，改變C3的值可改變閃光的頻率，顯然用改變C3的值來調節閃光頻率的快慢是不方便的，更不能根據使用要求進行連續調節，由于C3與集成電路內電阻組成RC環形振蕩器，產生周期性振蕩脈沖，那么在固定C3的情況下，改變C3的充放電時間常數，也就改變了振蕩周期，因為CD71017的11腳外直接接可變電阻器會被壞集成電路內部工作點，所以本實用新型在11腳與C3的接點上加接了電容C4、及R4、W1、W2組成的分壓調節電路。C4的負端接11腳，正端接W1的動觸點，R4、W1、W2串連后接于電源正負極之間組成分壓電路，調節W1可改變動觸點上的分壓值，即改變C4正端的電壓值，C4正端電壓不同時，其充放電時間常數不一樣，藕合到C3上，也就改變了CD71017的振蕩頻率，實現了閃光頻率的無級調節，當C4正端電壓升高時，頻步加快，反之變慢，W1為閃光頻率調節電位器。在與W1串聯的W2的動觸頭上加入音頻信號，隨著音頻電壓的變化，C4的正端電壓會隨之變化，閃光頻率將與音頻信號同步變化，由此完成音樂同步控制功能，W2為音控調節電位器。
由C4、R4、W1、W2組成的電路不但實現了CD71017的驅動頻率無級調節，而且為進行音樂同步遙控建立了輸入端。這是本實用新型的技術關鍵之所在。
為了完成音樂同步搖控，本新型由拾音器，R1、R2、C6、LM386、C7、C5、R3組成音頻接收與放大電路。R1、R2為駐極話筒提供直流工作電壓，拾音器將音樂信號轉換成電信號，經C6藕合到放大器LM386的輸入端——第3腳，被放大了的音頻信號由第5腳輸出，經C5藕合到W2中間動觸點上，R3為音頻輸出負載電阻。當W2的動觸頭接O線時，消除音頻控制，閃光頻率由調節W1來決定。
本實用新型的直流電源由變壓器B將交流220V降為交流9V，經D1、D2全波整流、C1濾波，7805穩壓、C2再次濾后獲得5V穩壓直流電源，向音頻接收與放大電路2，頻率及音控調節電路3，花樣程序選擇電路4，發光花樣控制電路5供電。直流電源的負極與交流220V的0線相連，作為公共0線。
彩燈組與本機中的可控硅串聯后接于交流220V之間，當CD71017某一輸出端為高電位(1)時，發光二極管正向導通發光，并觸發可控硅的控制極使之導通，串連的彩燈亮，驅動電位為(0)時，發光二極管熄，可控硅關斷，串接的彩燈熄。各路彩燈的亮熄規律受K1－5所選程序控制，亮熄頻率受W1的調節及音樂同步遙控。
本實用新型用巧妙的設計解決了程控集成電路CD71017的頻率無級調節問題，并實現了音樂同步遙控。整體結構設計合理，安排精巧，安全可靠。使之成為電路簡單，造價低廉，功能齊全，使用方便，用途廣泛的燈光控制裝置。可用于舞臺燈具，室內外燈光裝飾，廣告標牌等領域，是各種文娛活動場所必備之用品，可替代微機可編程序燈光控制系統，是目前市場急需產品。
圖1 本實用新型的電路方框圖圖2 本實用新型的電原理圖圖3 本實用新型的元件裝配印刷板圖圖4 本實用新型的機體前視圖圖5 本實用新型的機體后視圖表1 控制端狀態與對應的花樣形式表現根據附圖進一步描述本實用新型的實施例如圖1、圖2所示，本實用新型由變壓器B、整流二極管D1、D2，濾波電容C1、C2，穩壓器7805組成5V直流穩壓電源電路1，向音頻接收與放大電路2，頻率及音控調節電路3，花樣程序選擇電路4，發光花樣控制電路5提供工作電源。
音頻接收與放大電路2，由駐極體話筒，R1、R2、R3、C5、C6、C7及LM386構成，話筒將空間的聲波信號轉換成音頻電信號，經C6藕合到LM386構成的音頻放大器中放大后由C5輸出，C5將音頻電壓藕合到W2的動接點上。R1、R2從5V電源中分壓后向話筒提供工作電壓，R3為輸出端負載電阻。
頻率及音控調節電路3，由R4、W1、W2、C4組成，R4與W1、W2串聯后一端接電源正極，另一端接W1的定接點，W1的動接點上接C4、W1的另一定結點與W2的一個定接點相連，W2的動接點接音頻藕合電容C5，W2的另一定接點接0線。R4、W1、W2組成的分壓電路與C4一起構成一個充放電時間常數可調的RC網絡，C4的正端接W1的動接點上，調節W1改變RC的充放電時間常數，由于C4的負端接于CD71017的11腳與振蕩電容C3的連接點上，C4的端電壓發生改變后，C3與集成電路內電路構成的環形振蕩器的頻率也就發生了變化，完成閃光頻率調節過程，W1為頻率調節電位器。W2的中間動接點接音頻信號藕合電容C5、當C5有音頻電壓輸出時，C4的端電壓會發生相應變化，從而使閃光頻率與音頻信號進行同步變化，W2的動接點離0線越近時，音頻信號對C4的端電壓影響越小，接0線時，可消除音控作用，W2為音控調節電位器。
花樣程序選擇電路4由5個三檔開關K1－5組成，K1、K2、K3的定接點接CD71017的三個控制端15腳(B1)、16腳(B2)、1腳(B3)，K1、K2、K3兩邊的動接點分別接電源正極與負極，完成B1、B2、B3接電源正極(1)，接電源負極(0)的轉換。K1、K2、K3中間的動接點與K4、K5配合，完成B1、B2、B3的相連及B3的懸空。閃光花樣控制電路5中的七路輸出花樣由K1－5的轉換進行選擇。
閃光花樣控制電路5由CD71017與C3組成，C3接在CD71017的第11腳與12腳上，與11腳相接的那個極與調節電路中的C4的負極相連。C3與C4配合，形成CD71017的時鐘振蕩電容，與CD71017的內部電路構成環形振蕩器，產生CD71017內的程序時鐘脈沖。CD71017的9、8、7、5、4、3、2腳為七個輸出端，它們分別與功率驅動電路中的七個發光二極管LED1－7的正極相接，當輸出端為高電位時，外接的相應的LED發光，并觸發交流功率輸出電路6中的可控硅，使相應的可控硅導通，串接的彩燈組發光。CD71017的6腳接電源負極(0線)，第10、13、14腳接電源正極，使CD71017處于高功耗輸出，能可靠地觸發可控硅導通。
交流功率輸出電路由七塊8A800V的雙向可控硅組成，T1極接直流電源負極與交流220V電源0線，T2極用導線接保險管的一端，保險管的另一端接在燈泡接線端子上，G極接LED的負極，外接的交流220V燈泡組與可控硅BCR和保險管BX串接于交流220V市電上。當發光二極管輸出的觸發電壓觸發BCR的控制極G極時，BCR導通，所串接的那組彩燈亮，觸發電壓為0時，BCR關斷，所串接的彩燈組熄。各路觸發電壓的高低規律由所選的程序控制。每路可帶彩燈500瓦，7路總功率可達3500瓦。保險管是為了防止外接線路短路，損壞可控硅而設置的。其保險電流為5A。
電原理圖2中的集成電路，二極管、阻容元件、開關、可控硅、安裝在如圖3所示的印刷電路板上，發光二極管，開關的位置與機體前面板上的安裝孔對齊，可控硅接在敷銅面上，并各加裝一塊80×60×2立方毫米的鋁制散熱片。W1、W2的軸裝在機體前的面板上，三個接點與印刷板上相應的位置用導線連結起來。線路安裝板、12瓦9V的變壓器B、可控硅散熱片等置于機體內，燈泡接線端子安裝在機殼的后面下方。整個機體外殼由2毫米厚的鋁合金板沖壓而成，前后面板上敷以塑料板，前面板－1上除安裝發光二極管－2、電位器W1－3、W2－4、開關－5、變壓器電源開關－6外，還印有各功能件的名稱、商標、機器名稱、生產廠名。后面板－7上裝有七個交流輸出保險管座－8，一個機內變壓器保險管座－9，七路輸出接線端子－10和一個公共接線端子－11，交流220V市電入線線孔－12，散熱孔－13。后面板上印有各功能件的名稱及使用注意等。整個機體體積為22×16×9立方厘米。
注×表示懸空，Bx－By表示相連。
權利要求1.音樂同步彩燈程序控制器，由5V直流穩壓電路1、音頻信號接收與放大電路2、閃光頻率與音控調節電路3、花樣程序選擇電路4、可編程序閃光花樣控制電路5、交流動率輸出電路6組成，直流穩壓電源由交流220V經變壓器B降壓，D1、D2整流，C1、C2濾波，7805穩壓獲得，音頻信號接收與放大電路由LM386及外接的R1、R2、R3、C5、C6、C7和拾音器組成，它將聲波信號轉換成音頻電信號，由C5藕合到閃光頻率及音控調節電路，交流功率輸出電路由七路可控硅電路完成，接于閃光花樣控制電路與交流負載之間，其導通與關斷受花樣控制電路輸出端電位的控制，交流負載為七路彩燈，音樂同步彩燈程序控制器，其特征是采用Bi-CMOS集成電路CD71017作為可編程序閃光花樣控制電路，在CD71017的第11腳與音頻信號接收與放大電路之間加入了閃光頻率與音控調節電路，實現了對CD71017的閃光頻率的無級調節及音樂同步控制，并且采用五個單刀三擲開關進行程序選擇，CD71017的第6腳(VSS)接5V直流電源的正極，為了使CD71017處于高功耗輸出，能可靠地觸發可控硅，13腳(VC)、14腳(VD)也接直流電源正極，CD71017的9、8、7、5、4、3、2腳為七個驅動輸出端，分別接發光二極管LED1-7后，再與可控硅BCD1-7電連接，由CD71017的輸出電流控制可控硅的通斷，CD71017的11腳與12腳間接決定時鐘振蕩頻率的電容C3，在C3與11腳的接點與音頻放大電路輸出電容C5之間加入由C4、R4、W1、W2組成的閃光頻率及音控調節電路，使CD71017的輸出頻率能進行無級調節，并為音頻信號對輸出頻率的控制建立輸入電路，C4的負極接CD71017的11腳，正極接W1的動觸點，R4、W1、W2串聯后接于直流電源的正負極之間，組成分壓電路，R4上端接于直流電源的正極，W2的下端接直流電源負極(0線)上，W2的動觸點與音頻放大電路的輸出電容C5的負極電連接，CD17017的15、16、1腳為花樣程序選擇控制端，在15、16、1腳外接五個單刀三擲開關K1-5，組成閃光花樣程序選擇電路，15、16、1腳分別接K1、K2、K3的定接點，K1、K2、K3兩邊的動接點分別接于直流電源的正極(1)、負極(0)，K1的中間動接點與K4、K5的一邊動接點電連接，K2的中間動接點與K4的定接點連接，K3的中間動接點與K4另一動接點及K5的定接點連接，K1、K2、K3可使CD17017的B1、B2、B3接(1)或接(0)，K1、K2、K3與K4、K5配合可使B1、B2、B3互相電連接及B3懸空，實現對CD17017的閃光花樣程序選擇，本實用新型的各部分電路的元器件均安裝在印刷電路板和機體的前、后面板上，變壓器、可控硅及散熱片，裝有元器件的印刷電路板固定于機體內，W1、W2、K1-5安裝于前面板，保險絲、交流220V輸入接線柱及控制器輸出接線端子安裝于機體后面板上，各通電器件均與外殼間保持良好的絕緣。
2.根據權利要求1所述的音樂同步彩燈程序控制器，其特征在于調節電路中的電容器C4為10υF－470υF，耐壓大于50V的電解電容器，W1、W2為470Ω－10KΩ的帶軸電位器，軸與電接點間的絕緣耐壓應大于250V，R4為0.25W，47Ω－2KΩ的電阻器。
3.根據權利要求1所述的音樂同步彩燈程序控制器，其特征在于，程序選擇電路中的五個三檔開關可以是小型鈕子開關、撥動開關、直鍵自鎖開關或波段開關，其軸與接電點之間的絕緣耐壓應大于250V。
專利摘要本實用新型涉及音樂同步彩燈程序控制器。由可編程序發光花樣控制電路及配接的花樣程序選擇電路，發光頻率與音頻輸入調節電路，音頻信號接收與放大電路、七路交流功率輸出電路，5伏直流穩壓電路組成。本實用新型的優點在于采用新穎的多功能可編程序集成電路，通過開關編程就可實現六種基本花樣及其多種組合花樣的選擇與自動轉換，并具有音樂同步遙控功能。本實用新型電路設計精巧、安裝簡單、造價低廉、功能齊全、使用方便。用它可替代微機編程控制多種燈具，是舞臺燈光，室內外裝飾，廣告標牌等領域理想的控制裝置。
文檔編號H05B39/00GK2137066SQ9222697
公開日1993年6月23日 申請日期1992年7月4日 優先權日1992年7月4日
發明者李德勝, 梁開金 申請人:李德勝, 劉立