Зеркальная чашка:

    Выполняет функцию расщепления источника света на множество белых или цветных лучей. Самое лучшее решение – взять зеркальный отражатель от старого прожектора 60-х годов – в клубах они списаны и лежат на складе. Использовать эти прожектора по назначению практически нельзя – нет ламп, разбита оптика, потускнел отражатель и т.д. Для превращения отражателя в зеркальную чашку необходимо обрезать край отражателя, чтобы общий диаметр составил 100-150мм. Резать отражатель легко, он сделан из тонкого алюминия. Чтобы избежать отражения от внутренней зеркальной поверхности, отражатель необходимо покрасить черной матовой краской. Если диаметр чашки получится меньше 100мм, то количество лучей будет невелико и эффект от УУСЛ ослабнет. Если диаметр чашки будет больше 150мм то мощности шагового мотора ДШР-39 (при U=12B и I=0,2A) будет не достаточно, и это может выразиться в виде дрожания зеркальной чашки, а не ее вращения. Теперь рассмотрим случай, если нет клуба или все прожектора уже выбросили. Необходимо найти тонкую (0,5-1,5мм) пластинку алюминия размером не менее 100х100мм. Желательно использовать алюминий, потому что дюралюминий жесткий и хрупкий (он не гнется, а ломается). Далее создаем вогнутую поверхность. В какой-нибудь деревянный ящик заливаем предварительно подготовленный раствор цемента и вдавливаем резиновый мяч диаметром около 20-25см на глубину 2-3см. Оставляем в таком виде до полного отвердения раствора. Убираем мяч, в углубление кладем пластинку алюминия и молотком с полукруглой головкой придаем ей вид отражателя. Не смотрите с ужасом на волны по поверхности пластины, они не будут сильно мешать, но равномерно расположенных лучей добиться будет сложно. Изготавливаем переходную втулку между двигателем и чашкой (см. рис 2), прикручиваем ее к чашке.
Теперь - зеркала. Чтобы получить насыщенные цвета необходимо использовать дихроичные фильтры на отражение. Если Вы живете далеко от Москвы, то приобрести их будет очень сложно. В Москве их продают магазины, торгующие оборудованием для концертных мероприятий. Это качественные, но дорогие фильтры. Для первой конструкции можно использовать обычное зеркало. Зеркало толщиной более 3мм не подойдет – чашка будет очень тяжелая. Зеркала толщиной около 1.5-2мм можно взять из использованных косметичек, пудр и т.п. Резать желательно квадратиками 10-15мм, от величины зависит количество лучей и их яркость. Для примера на чашке диаметром 100мм и кубиках зеркал: 10х10мм=56лучей, 15х15мм=22луча. Клеить можно автомобильным клеем для герметизации «Гермесилом» или импортным силиконом любого цвета. Расставить квадратики зеркал внутри зеркальной чашки можно как угодно, и в зависимости от расположения получатся разные рисунки на площади проекции (см. рис 3).

Вентилятор

    Необходим для охлаждения лампы и всей конструкции. Рабочая температура колбы галогеновой лампы выше 250град\с. Если мощности воздушного потока будет недостаточно, то перегреется лампа (нарушение герметичности, наплыв пузыря на колбе), при температуре выше допустимой ослабнут пружины панельки (исчезнет контакт) и т.д. Достаточно удачным решением может быть вентилятор от блока питания IBM мощностью 1,5-2 вт. Но можно применить и любой другой с такой же производительностью. Если мощность лампы будет менее 50Вт, вентилятор можно исключить.

Лампа, патрон и защитный экран

    Лампа – сердце любого светового прибора. В принципе светить будет любая лампа, но для получения четких и ярких лучей нужно выполнить несколько правил при выборе. Спираль лампы должна быть кучной, то есть все повороты спирали должны плотно прилегать друг к другу. Спираль должна быть плоской, чтобы не терять световой поток на боковые излучения. Кроме мощности, лампы нормируются таким показателем как цветовая температура. От бытовых ламп накаливания с низкой цветовой температурой лучи, исходящие от УУСЛ, покажутся тускловатыми. Галогеновые лампы с высокой цветовой температурой (3200град) живут, как правило, около 50 часов. В нашей конструкции предлагается использовать галогеновую лампу КГМ-12-100-2 Саранского завода. При номинальном напряжении на лампе 12В срок жизни составляет около 350 часов. Возможной альтернативой будут лампы КГМ12-100 (время жизни 85часов), КГМ12-50 (мощность 50вт) или FSR12-100 (General Electric).При отсутствии ламп данного типа, можно использовать автомобильные лампы для противотуманных фар, необходимо только учесть, что общий контур лампы во избежание неприятностей нужно изолировать от корпуса прибора.
От качества патрона зависит долговечность лампы. При плохом контакте лепестков патрона с выводами лампы, вследствие отпускания металла лепестков или пружин патрона, выводы лампы отгорают, и лампа не доживает до своего срока. Патрон можно использовать от галогенового потолочного светильника турецкого или итальянского производства. Теперь: если нет патрона. Плоскую часть лампу можно зажать (не сильно!) между двумя полосами стеклотекстолита, а подвести питание для лампы, обмотав выводы лампы 5 витками одножильного очищенного медного провода и обжать несильно плоскогубцами. Дополнительно можно обжать вставкой от переходной планки, которой соединяют электроприборы с сетью 220в без сетевого разъема. Это может не самый лучший выход, но обойтись без патрона достаточно сложно. Обпаивать выводы бесполезно, температура колбы лампы выше температуры плавления припоя. Крепится патрон к корпусу через колонки с внутренней резьбой 3мм. Высота колонки зависит от размеров корпуса и типа лампы. Важно выполнить одно условие: центры линзы и зеркальной чашки должны находится на одной линии с центром спирали лампы.
Защитный экран необходим для того, чтобы лучи от спирали лампы напрямую не попадали в объектив. Без защитного экрана образуется сильная засветка, ухудшающая общий эффект прибора. Размер защитного экрана должен быть на 5 мм больше колбы лампы. Крепится экран отогнутой частью с просверленным в ней отверстием между стойкой и панелькой.

Мотор

    Для данной конструкции используется шаговый двигатель (в дальнейшем - ШД) Армавирского завода типа ДШР-39. Возможной заменой является ШД ПБМГ-200, используемый в отслуживших свой век дисководах НГМД-5,25. В принципе будет работать любой ШД с сопротивлением обмоток 90-110 ом, может измениться только скорость вращения. Если все-таки нет возможности пробрести ШД, то, отказавшись от схемы управления, можно использовать 2-х оборотный редукторный двигатель с питанием от сети 220В. В этом случае лучи будут постоянно вращаться, и схема анимации не нужна.

Объектив

    Объектив - одно-линзовый. В качестве линзы объектива используется 2-х кратная лупа Азовского Оптико-механического завода с фокусным расстоянием 192мм, но может подойти любая другая с фокусным расстоянием от 150 до 300мм. Если Вы используете линзу с неизвестными характеристиками, необходимо измерить ее фокусное расстояние. Приблизительно определить фокусное расстояние можно в солнечный день. Расстояние от линзы до четко сфокусированного диска солнца и будет фокусным расстоянием.

Предварительная настройка

    Сначала определяем общее схождение лучей отражателя. Для этого собираем схему изображенную на рис 4. На лампу с защитным экраном подаем 20-30% от номинального напряжения (если долго смотреть на галогеновую горящую лампу со 100% мощности можно испортить сетчатку глаза) и, двигая лампой ближе - дальше, получаем на картоне кучную группу пятен как можно меньшего диаметра. Экран должен находится на расстоянии около 300мм. Теперь необходимо как можно точнее измерить расстояние от центра лампы до центра зеркальной чашки. Убираем картон и на расстоянии равном фокусное расстояние минус расстояние между центрами лампы и зеркальной чашки, устанавливаем линзу. Направить конструкцию необходимо на стену, находящуюся на расстоянии 5-10м. Двигая только линзу, на стене нужно добиться как можно более четкой проекции нити накала лампы. Это будут основные относительные размеры, которые необходимо повторить в корпусе прибора при конечной сборке.

Корпус и сборка

    Основа любой конструкции – корпус: В нем должны легко размещаться основные компоненты: трансформатор, двигатель с зеркальной чашкой, лампа на патроне со светозащитным экраном, вентилятор системы охлаждения, объектив и плата анимации. Размер корпуса зависит в основном от фокусного расстояния объектива и конструкции трансформатора. Для тех, кто имеет слесарный навык работы с металлом, может взять за основу восьмигранник или прямоугольный корпус (см. фото 5.1 и 5.2).Чем больше будет корпус, тем легче Вам будет переставлять блоки прибора при конструировании. Оптимальным вариантом может быть фрагмент водосточной трубы диаметром около 150-200мм и длинной 300-400мм. После того, как вы определили размеры и расположение основных элементов, (см. рис 1) необходимо отрезать слесарными ножницами фрагмент трубы поперек по длине, достаточной для размещения всех узлов прибора. Теперь с помощью карандаша и линейки отметьте вдоль фрагмента трубы, под углом 120град. (см. рис 6) две линии, по которым отрежьте верхнюю часть. Так получилась базовая часть корпуса и верхняя крышка. Возьмите в руки базовую часть, и, понемногу сдавливая по бокам, делаем так, чтобы верхняя крышка наложилась на базовую, на 10-15 мм с каждой стороны. Наложите верхнюю крышку на базовую и сделайте четыре отверстия по краям крышки насквозь с базовой частью для саморезов. Вкрутить саморезы. Должна получиться круглая труба меньшего диаметра. Вырезать две круглые пластины для передней и задней крышки. Передняя и задняя крышки должны быть утоплены на 5мм в глубь корпуса и крепятся на трех уголках (см. рис 6). Вид сзади отличается от вида спереди другим размером отверстия под вентилятор и наличием двух отверстий под сетевой шнур и предохранитель. При изготовлении отверстия для линзы в передней части необходимо помнить, что диаметр отверстия под линзу должен быть на 5-10 мм меньше диаметра самой линзы. Линза крепится на четыре зажимах (см. рис 7).

Блок питания

    При подборе силового трансформатора необходимо помнить что, суммарная мощность лампы, вентилятора и платы управления составляет около 110Вт. Напряжение на выходе трансформатора должно составлять 10.5-11.5в, и измерять его нужно при подключенной лампе. Подводимый к лампе ток составляет около 8А, поэтому толщина провода соединения с лампой должна быть не менее 2кв мм.

Анимационная схема управления мотором

    Основу схемы (см. рис 8) для управления ШД составляет микропроцессор фирмы Microchip. Благодаря использованию микропроцессора, взявшего на себя всю рутину по управлению ШД, схема собрана всего на двух микросхемах DD1 и DD2. Программа управления ШД может выставить любую из пяти скоростей и направление вращения, четко реагирует на сильную долю музыкального произведения. Различные сочетания этих основных параметров создают эффект управляемого интеллектуального прибора. Схема хорошо повторяема и при правильной сборке из качественных элементов не требует регулировки. При замыкании переключателя SB1 микропроцессор переходит в режим работы по программе. В этом режиме не используется схема анимации.
Правильно собранная схема в режиме “программа” (SB1 замкнут) каждые 0.5 секунды меняет направление вращения и скорость. Движения чашки ровные, без рывков и дрожания. Каждые 4 или 8 изменений направления (это зависит от места в программе) меняется стиль управления двигателем. В режиме “звук” схема должна изменять направление вращения на каждую сильную долю (удар большого или малого барабанов), алгоритм вращения такой же, как и при работе по программе.
Схема анимации (см. рис 9) собрана на четырех операционных усилителях, находящихся в одном корпусе, и состоит из следующих узлов. DA3-1 – предварительный микрофонный усилитель и фильтр низких частот. DA3-2 – компрессор, поддерживающий амплитуду на одном уровне и выделение изменения огибающей. DA3-3 – амплитудный детектор и повторитель. DA3-4 – компаратор изменения огибающей и устройство задержки повторного срабатывания.
Если схема не заработала сразу. Проверяем напряжения на выходах интегральных стабилизаторов DA1 и DA2, оно должно составлять соответственно +5в и +9в. Замыкаем перемычку SB1. Осциллографом проверяем импульсы на выводах 2,3,5,6 на DD1. В основном там будет меандр с периодически меняющейся частотой – и если нет, неисправна или не запрограммирована микросхема DD1. Такие же импульсы, но с амплитудой около 12в должны быть на выводах 14,13,11,10 на DD2. Если на выводе присутствует 0, может быть обрыв обмотки мотора. Теперь, когда схема управления работает устойчиво, снимаем перемычку SB1 и проверяем схему анимации. Для этого необходимо включить ритмичную музыку с явно выраженным низкочастотным спектром. Установить параметры осциллографа: по Х-10мс на деление, по Y-1в на деление. Подключить щуп осциллографа к выводу 8 DD3.1, где должен быть виден музыкальный шум с амплитудой около 1в. Если нет – попытаться изменить чувствительность вращением R9 и проконтролировать напряжение на микрофоне, оно должно быть в пределах от 1 до 3В. Переставляем входной щуп на вывод 14 DD3.2. На этом выводе должны быть положительные импульсы с амплитудой около 3В. Если вместо импульсов присутствует усиленный и ограниченный сигнал необходимо проверить цепь компрессора на VT1. Этот узел должен устойчиво работать при изменении громкости более чем в 10раз, подбор осуществляется резистором R14. На выводе 1 DA3.3 (амплитудного детектора) во время звучания музыкального фрагмента должен присутствовать постоянный уровень 2-3в со всплесками в момент появления сильной доли. На выводе 6 DA3.4 всегда должен присутствовать минимальный уровень около 4В, меняющийся в зависимости от интенсивности музыки. Теперь остается проверить наличие четких положительных фронтов с длительностью около 100мс на выводе 7 DA3.4 во время сильной доли. Отсутствие длительности говорит о неправильной работе цепочки R26, VD7 и С16. Для подстройки частоты выдачи импульсов можно несколько изменить резистор R25. Если схема анимации самопроизвольно запускается от потока воздуха, создаваемого вентилятором, микрофон необходимо вынести на переднюю панель.
Возможная замена. Резисторы любые млт-0,125,млт-0,25 с допуском 5-10%. Конденсаторы типа КМ, К10-17, КД-2 и т.п. Электролитические конденсаторы К50-35 или аналогичные импортного производства. Процессор PIC12C508А-04\Р можно заменить PIC12C509А-04\Р. Микрофон - электретный и будет работать любой, используемый в современных телефонных аппаратах (например: CZN-15E). LM7805 можно заменить на KP142EH5A, LM7809 на KP142EH8A, ULN2004 на 1109KT23, транзистор КТ315 на КТ3102 с любым буквенным индексом. VD1-4 – любые выпрямительные на ток не менее 1А. Вместо VD5-8 будут работать КД522, КД503 или любые кремниевые маломощные.