Цветомузыка на микросхемах: Пятиканальная светодиодная цветомузыка

Содержание

Пятиканальная светодиодная цветомузыка

Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя
“Пятиканальная светодиодная цветомузыка”

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю вашему вниманию третью конкурсную работу (второго конкурса сайта) начинающего радиолюбителя. Автор конструкции: Морозас Игорь Анатольевич:

Пятиканальная светодиодная цветомузыка

Здравствуйте радиолюбители!

Как и у многих новичков основная проблема была с чего начать, какой будет мое первое изделие. Начал с того, чтобы я хотел приобрести домой в первую очередь. Первое – это цветомузыка, второе – это высококачественный усилитель для наушников. Начал с первого. Цветомузыка на тиристорах вроде как избитый вариант, решил собрать цветомузыку для светодиодных RGB лент. Предоставляю Вам первую свою работу.

Схема цветомузыки взята из интернета. Цветомузыка простая, на 5 каналов (один канал –белый фоновый). К каждому каналу можно подключить светодиодную ленту, но для ее работы на входе необходим усилитель сигнала не высокой мощности. Автор предлагает применить усилитель с компьютерных колонок. Я пошел из сложного, собрать схему усилителя по даташиту на микросхеме ТДА2005 2х10 Вт. Этой мощности мне кажется достаточно, даже с запасом. Прилежно перечерчиваю все схемы в программе sPLAN 7.0

Рис.1 Схема цветомузыки с усилителем входного сигнала.

В схеме цветомузыки все конденсаторы электролитические, напряжением 16-25v. Где необходимо соблюдать полярность стоит знак «+», в остальных случаях изменение полярности не влияет на мигание светодиодов. По крайне мере я этого не заметил. Транзисторы КТ819 можно заменить на КТ815. Резисторы мощностью 0,25 Вт.

В схеме усилителя микросхему обязательно надо ставить на радиатор не менее 100см2. Конденсаторы электролитические напряжением 16-25v. Конденсаторы С8,С9,С12 пленочные, напряжением 63v. Резисторы R6,R7 мощностью 1 Вт, остальные 0,25Вт. Переменный резистор R0- сдвоенный, сопротивлением 10-50 ком.

Блок питания я взял заводской импульсный мощностью 100Вт, 2х12v, 7А

В выходной день как и полагается поездка на радио рынок для приобретения радиодеталей. Следующая задача нарисовать печатную плату. Для этого выбрал программу Sprint-Layout 6.0. Её советуют радиоспециалисты для начинающих. Изучается она легко, я в этом убедился.

Рис 2. Плата цветомузыки.

Рис 3. Плата усилителя мощности.

Платы изготавливал по ЛУТ технологии. Об этой технологии много информации в интернете. Мне нравиться, когда выглядит по заводскому, поэтому ЛУТ сделал и со стороны деталей тоже.

Рис 3,4 Сборка радиодеталей на плату

Рис 5. Проверяю работоспособность после сборки

Как всегда самое «сложное» при собирании радиосхемы – это укомплектовать все в корпус. Корпус я купил готовый в радиомагазине.

Лицевую панель я сделал таким образом. В программе Фотошоп нарисовал внешний вид лицевой панели где должны быть установлены переменные резисторы, выключатель и светодиоды по одному с каждого канала. Готовый рисунок распечатал струйным принтером на тонкой глянцевой фотобумаге.

На обезжиренную приготовленную панель с отверстиями наклеиваю столярным клеем фотобумагу:

После чего ложу панели под так называемый пресс. На сутки. В качестве пресса у меня блин от штанги на 15 кг:

Окончательная сборка:

Вот что получилось:

Приложения к статье:

Даташит TDA2005 (2.9 MiB, 3,089 hits)

Уважаемые друзья и гости сайта!

Не забывайте высказывать свое мнение по конкурсным работам и принимайте участие в голосовании за понравившуюся конструкцию на форуме сайта. Спасибо.

Перейти на форум

Некоторые предложения для тех, кто будет повторять конструкцию:
1. К такому мощному стереоусилителю можно подключить колонки, тогда получится два устройства в одном – цветомузыка и качественный усилитель низкой частоты.

2. Даже если полярность включения электролитических конденсаторов в схеме цветомузыки не влияет на ее работу, наверное лучше соблюдать полярность.
3. На входе цветомузыки, наверное лучше поставить входной узел для суммирования сигналов с левого и правого каналов (примерно как здесь). У автора, судя по схеме, на высокочастотный канал цветомузыки (синий) подается сигнал с правого канала усилителя, а на остальные каналы цветомузыки подается сигнал с левого канала усилителя, но наверное лучше подавать сигнал на все каналы с сумматора звуковых сигналов.
4. Замена транзистора КТ819 на КТ815 подразумевает уменьшение количества возможного подключения светодиодов.

Цветомузыка на микросхемах своими руками схемы. Цветомузыка на светодиодах своими руками: рабочие схемы

Большинство людей с огромным удовольствием слушают музыку, используя для этого различную аппаратуру. Нередко возникает желание усилить ее положительное воздействие. Одним из таких способов является цветомузыка на диодах, выполненная в виде специальных приставок. С помощью диодов звуковые эффекты приобретают совершенно другую окраску, оказывая положительное влияние на эмоциональный настрой слушателей. Подобная радиоэлектронная техника обычно приобретается в готовом виде, но при наличии схемы, определенных знаний и навыков она вполне может быть изготовлена своими руками.

Принцип действия цветомузыки на светодиодах

Основой работы каждой схемы цветомузыкальной установки лежит физический принцип, связанный с частотным преобразованием музыки. Далее она передается через отдельные каналы и осуществляет управление подключенными световыми приборами. Данная цепочка связывает основные музыкальные характеристики с цветовыми элементами, которые соответствуют друг другу и работают во взаимной связи. Этот принцип служит основой всех радиоэлектронных схем из области цветомузыки, в том числе и созданных самостоятельно.

Чаще всего цветовая гамма включает в себя как минимум три разных цвета, например, красный, зеленый и синий. Существует множество комбинаций, создаваемых в результате их смешивания, поэтому, если схема собрана нормально, она обязательно даст желаемый эффект. Для его достижения сигнал разделяется и работает на низких, средних и высоких частотах. Разделение осуществляется с помощью специальных фильтров LC и RC, устанавливаемых в общую цепочку светодиодной цветомузыкальной системы.

Существуют определенные параметры, используемые при настройке фильтров, работающих в собственной узкой частотной полосе и пропускающих колебания лишь на этом отрезке диапазона звучания:

ФНЧ – фильтры низких частот. Частота колебаний, проходящих через них, достигает 300 Гц, а световой источник должен быть красного цвета.
ФСЧ – фильтры средних частот. Способны пропускать колебания частотой от 250 до 2500 Гц, цвет источника света – желтый или зеленый.
ФВЧ – фильтры высоких частот, пропускающие более 2500 Гц и работающие совместно с синим источником света.

Разделенные частоты схемы немного перекрывают друг друга, что дает возможность получать разнообразные цветовые оттенки в процессе работы. Основные цвета, перечисленные выше, не имеют принципиального значения, их вполне возможно заменить другими – наиболее подходящими для конкретной ситуации. В некоторых случаях конечный результат значительно превосходит ожидания, благодаря использованию нестандартных цветовых решений.

Схемы простые и сложные

Знакомство с цветомузыкой открывает наиболее простейшая схема. Как правило, такие устройства используют минимальное количество элементов – всего один светодиод, и по одному резистору и транзистору. Питание осуществляется через постоянный источник тока на 6-12В.

В собранном виде цветомузыка на светодиодах представляет собой усилительный каскад, дополняемый общим эмиттером. Основное действие оказывает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой, поступающий на базу. При превышение частоты установленного порогового значения, происходит открытие транзистора. В этот момент на светодиод поступает питание и он сразу же загорается.

Такая простая цветомузыка может быть собрана с применением , к которой потребуется соответствующий транзистор. Существенный недостаток данной сборки заключается в прямой зависимости между уровнем звука и частотой мигания светодиодных лампочек. То есть, наиболее эффективно система будет работать при поддержке лишь одного, наиболее подходящего уровня звучания. При пониженной громкости мигание будет происходит реже, а на высоком уровне звука свет станет постоянным.

Данный недостаток легко убирается трехканальным звуковым преобразователем, который применяется в более сложных схемах. В этом случае потребуется питание напряжением 9 вольт, обеспечивающее нормальное свечение лампочек в соответствующих каналах.

Для сборки схемы трех каскадов усиления необходимо запастись транзисторами КТ315 или их аналогами КТ3102. Нагрузкой служат светодиоды разных цветов. Усиливающая функция выполняется понижающим трансформатором, с помощью резисторов регулируются светодиодные вспышки, а вышеупомянутые фильтры пропускают через себя различные частоты.

Данную схему цветомузыки на светодиодах можно еще больше усовершенствовать. В первую очередь это касается яркости свечения, добавляемой за счет включения в цепочку маленьких лампочек накаливания на 12 вольт. В этом случае схема дополняется тиристорами управления, а питание всего устройства осуществляется через трансформатор.

Использование светодиодных лент

Схема цветомузыки со светодиодной лентой RGB работает от напряжения 12 вольт. В ней наилучшим образом совмещаются основные параметры обычных вариантов. Данное устройство может работать в разных режимах – в качестве осветительного прибора или цветомузыкального сопровождения.

Включение режима цветомузыки производится с помощью микрофона, бесконтактным способом. В случае перехода на режим освещения, все имеющиеся светодиоды одновременно запускаются на полную мощность. Переход из одного состояния в другое выполняется специальным переключателем, для которого предусмотрена отдельная плата.

Порядок работы данной схемы осуществляется следующим образом:

Основной сигнал поступает через микрофон, выполняющий преобразования звуковых колебаний фонограммы. Поскольку сила полученного сигнала, поступающего в цветомузыкальную схему, незначительная, его необходимо усилить. Для этой цели используется транзистор или специальный усилитель.
Далее происходит запуск автоматического регулятора, удерживающего звуковые колебания в установленных рамках. Одновременно звук готовится к дальнейшей обработке.
С помощью встроенных фильтров сигнал разделяется на три составляющие, для каждой из которых предусмотрен отдельный диапазон частоты.
В конце всех действий выполняется усиление токового сигнала после его предварительной подготовки с применением транзисторов, функционирующих в режиме ключа.

Основные детали и компоненты

Перед тем как изготавливать аппаратуру для цветомузыки своими руками, необходимо заранее приготовить все детали и компоненты. В схеме следует пользоваться лишь постоянными резисторами с диапазоном мощности 0,125-0,25 Ом. Корпуса элементов схемы промаркированы специальными полосками, указывающими на значение сопротивления. Дополнительно используются подстроечные резисторы R7, R10, R14, R18. Они могут быть разных типов, но единственным требованием к ним является возможность монтажа на плату, используемую для сборки.

Конденсаторы рассчитываются на рабочее напряжение от 16В и выше. В цветомузыке также могут использоваться любые типы этих устройств. Если невозможно найти конденсатор с нужными параметрами, допускается параллельное соединение двух других, с меньшими емкостями, составляющих в сумме требуемые показатели.

Сделанная цветомузыкальная схема не может обойтись без диодного моста. Обычно он рассчитывается на рабочий ток до 200 мА и напряжение 50 вольт. При отсутствии готового устройства можно воспользоваться несколькими отдельно взятыми выпрямительными диодами и смонтировать их для удобства на отдельной небольшой плате.

Основные цвета светодиодов – красный, зеленый и синий. Их общее количество определяется из расчета на один канал – 6 штук. Будут нужны стандартные транзисторы с любым индексом обозначения. Стабилизатор напряжения с артикулом 7805 рассчитывается на 5В, а устройство на 9В имеет обозначение 7809. При наличии опыта, цветомузыка собирается на плате Arduino и светодиодах.

Соединение музыкального центра с цветомузыкой осуществляется различными типами разъемов с тремя контактами. Последней деталью сборки служит трансформатор, который должен иметь наиболее подходящие параметры напряжения.

Оборудование цветомузыки в автомобиле

Цветомузыкальное оборудование используется не только в домашних условиях. Многие владельцы автомобилей устанавливают их совместно с магнитолами. В случае необходимости данная система работает в качестве подсветки внутри салона. Для устройства подобного типа освещения также применяются светодиоды, размещаемые на потолке в конфигурации «Звездное небо». Такой вариант часто применяется не только в автомобилях, но и в конструкциях подвесных потолков квартир и частных домов.

Данная схема размещения при решении задачи, как спмостоятельно сделать цветомузыку из светодиодов, может быть использована в разных вариантах. В первую очередь, это равномерное распределение светодиодов в определенной конфигурации или в произвольной форме. Лампочки, применяемые в схеме, могут обладать различной мощностью свечения. То есть звездочки, имитируемые светодиодами, бывают яркими и неяркими. Эффективность подсветки во многом зависит от фона потолочного покрытия салона автомобиля или квартиры.

В случае установки системы цветомузыки на светодиодах своими руками, в процессе монтажа придется перетягивать потолок. В связи с этим, необходимо внимательно выбирать необходимые детали и затем тщательно монтировать их в единое целое. При каких-либо нарушений придется разбирать покрытие салона и исправлять ошибки. Поэтому, по окончании сборки, следует обязательно проверить работоспособность установленной аппаратуры.

После того как собрана цветомузыка, светодиоды вставляются в отверстия потолка и фиксируются с обратной стороны с помощью клея. Также необходимо заранее продумать надежное крепление стабилизатора напряжения и выключателя.

В этой статье мы поговорим о цветомузыке. Наверное, у каждого начинающего радиолюбителя, да и не только, в своё время возникало желание собрать цветомузыку. Что это такое, думаю, известно всем — говоря проще, это создание визуальных эффектов, изменяющихся в такт музыке.

Та часть цветомузыки, которая излучает свет, может быть выполнена на мощных лампах, например в концертной установке, в случае если цветомузыка нужна для домашних дискотек, её можно сделать на обычных лампах накаливания 220 вольт, а если цветомузыка планируется, например, как моддинг компьютера, для повседневного использования, её можно выполнить на светодиодах.

В последнее время, с появлением в продаже светодиодных лент, находят все большее применение цветомузыкальные приставки с использованием таких led-лент. В любом случае, для сборки Цвето Музыкальных Установок (ЦМУ сокращенно) требуется источник сигнала, в роли его может выступать микрофон с собранными несколькими каскадами усилителя.

Также сигнал может браться с линейного выхода устройства, звуковой карты компьютера, с выхода mp3 плейера и т. д., в этом случае также потребуется усилитель, например два каскада на транзисторах, я для этой цели воспользовался транзисторами КТ3102. Схема предусилителя изображена на следующем рисунке:

Предусилитель — схема

Далее приведена схема одноканальной цветомузыки с фильтром, работающей совместно с предусилителем (выше). В этой схеме светодиод мигает под басы (низкие частоты). Для согласования уровня сигнала в схеме цветомузыки предусмотрен переменный резистор R6.

Существуют и более простые схемы цветомузыки, которые может собрать любой начинающий, на 1 транзисторе, к тому же не нуждающиеся в предусилителе, одна из таких схем изображена на картинке ниже:

Цветомузыка на транзисторе

Схема распайки выводов штекера Джек 3.5 приведена на следующем рисунке:

Если по каким-то причинам нет возможности собрать предварительный усилитель на транзисторах, можно заменить его трансформатором, включённым как повышающий. Такой трансформатор должен выдавать напряжения на обмотках 220/5 Вольт. Обмотка трансформатора с меньшим количеством витков подключается в источнике звука, например, магнитоле, параллельно динамику, усилитель при этом должен выдавать мощность как минимум 3-5 ватт. Обмотка с большим количеством витков подключается ко входу цветомузыки .

Разумеется, цветомузыка бывает не только одноканальной, она может быть 3, 5 и более многоканальной, когда каждый светодиод или лампа накаливания мигает при воспроизведении частот своего диапазона. При этом диапазон частот задается путем использования фильтров. В следующей схеме, трехканальной цветомузыки (которую сам недавно собирал) в качестве фильтров стоят конденсаторы:

Если мы захотели использовать в последней схеме не отдельные светодиоды, а светодиодную ленту, то в схеме следует убрать токоограничивающие резисторы R1, R2, R3. Если лента или светодиод используется RGB, то должна быть выполнена с общим анодом. Если планируется подключать светодиодные ленты большой длины, то для управления лентой следует применить мощные транзисторы, установленные на радиаторы.

Так как светодиодные ленты рассчитаны на питание 12 Вольт, соответственно и питание в схеме нам следует поднять до 12 Вольт, причем питание должно быть стабилизированным.

Тиристоры в цветомузыке

До сих пор в статье рассказывалось только про цветомузыкальные устройства на светодиодах. Если возникнет надобность собрать ЦМУ на лампах накаливания, тогда для управления яркостью ламп нужно будет применить тиристоры. Что такое вообще тиристор? Это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который соответственно имеет Анод , Катод и Управляющий электрод .

КУ202 Тиристор

На рисунке выше изображен советский тиристор КУ202. Тиристоры, в случае, если планируется использовать с мощной нагрузкой, также необходимо крепить на теплоотвод (радиатор). Как мы видим на рисунке, тиристор имеет резьбу с гайкой и крепится аналогично мощным диодам. Современные импортные просто снабжены фланцем с отверстием.

Одна из подобных схем на тиристорах приведена выше. Это схема трехканальной цветомузыки с повышающим трансформатором на входе. В случае подбора аналогов тиристоров, следует смотреть на максимальное допустимое напряжение тиристоров, в нашем случае у КУ202Н — это 400 вольт.

На рисунке приведена подобная схема цветомузыки приведенной выше, главное отличие в нижней схеме — отсутствует диодный мост. Также цветомузыку на светодиодах можно встроить в системный блок. Мной была собрана такая трехканальная цветомузыка с предусилителем в корпусе от сидирома. При этом сигнал брался со звуковой карты компьютера с помощью делителя сигнала, в выходы которого подключались активная акустика и цветомузыка. Предусмотрена регулировка уровня сигнала, как общего, так и отдельно по каналам. Запитывались предусилитель и цветомузыка от разъема Молекс 12 Вольт (желтый и черный провода). Схемы предусилителя и трехканальной цветомузыки по которым собирались приведены выше. Существуют и другие схемы цветомузыки на светодиодах, например эта, также трехканальная:

Цветомузыка на 3 светодиодах — схема

В этой схеме, в отличие от той, что собирал я, используется в канале средних частот индуктивность. Для тех, кто захочет сперва собрать что-нибудь попроще, привожу следующую схему на 2 канала:

Если собирать цветомузыку на лампах, то придется использовать использовать светофильтры, которые могут быть в свою очередь, как самодельными так и покупными. На рисунке ниже изображены светофильтры, которые есть в продаже:

Некоторые любители цветомузыкальных эффектов собирают устройства на основе микроконтроллеров. Ниже приведена схема четырехканальной цветомузыки на МК AVR tiny 15:

Микроконтроллер Тiny 15 в этой схеме можно заменить на tiny 13V, tiny 25V. И под конец обзора от себя хочу сказать, что цветомузыка на лампах проигрывает по зрелищности цветомузыке на LED, так как лампы более инерционные, чем светодиоды. А для самостоятельного повторения можно рекомендовать вот такую

Дополнительно

В: Купил ленту, на ней контакты G, R, B, 12. Как подключить?
О: Это не та лента, можешь выкинуть
В: Прошивка загружается, но выползает рыжими буквами ошибка “Pragma message….”
О: Это не ошибка, а информация о версии библиотеки
В: Что делать, чтобы подключить ленту своей длины?
О: Посчитать количество светодиодов, перед загрузкой прошивки изменить самую первую в скетче настройку NUM_LEDS (по умолчанию стоит 120, заменить на своё). Да, просто заменить и всё!!!
В: Сколько светодиодов поддерживает система?
О: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штук
В: Как увеличить это количество?
О: Варианта два: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придётся переписать часть). Либо взять Arduino MEGA, у неё больше памяти.
В: Какой конденсатор ставить на питание ленты?
О: Электролитический. Напряжение 6.3 Вольт минимум (можно больше, но сам кондер будет крупнее). Ёмкость – минимум 1000 мкФ, а так чем больше тем лучше.
В: Как проверить ленту без Arduino? Горит ли лента без Arduino?
О: Адресная лента управляется по спец протоколу и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру)
МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.
Версию 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК ПУЛЬТА, режимы переключаются кнопкой, всё остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.
Как настроить другой пульт?
У других пультов кнопки имеют другой код, для определения кода кнопок используйте скетч IR_test (версии 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), есть в архиве проекта. Скетч шлёт в монитор порта коды нажатых кнопок. Далее в основном скетче в секции для разработчиков есть блок дефайнов для кнопок пульта, просто измените коды на свои. Можно сделать калибровку пульта, но честно уже совсем лень.
Как сделать два столбика громкости по каналам?
Для этого вовсе необязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические связи тремя проводами (GND, 5V, DO-DI). Лента продолжит работать, как одно целое, но теперь у вас есть два куска. Само собой, аудио-штекер должен быть подключен тремя проводами, а в настройках отключен моно режим (MONO 0), а количество светодиодов должно быть равно суммарному количеству на двух отрезках.
P.S. Посмотри первую схему в схемах!
Как сбросить настройки, которые хранятся в памяти?
Если вы доигрались с настройками и что то пошло не так, можно сбросить настройки на “заводские”. Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , ставите её 1, прошиваетесь, ставите 0 и снова прошиваетесь. В память будут записаны настройки из скетча. Если вы на 2.3, то смело обновляйте до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, которая никак не повлияет на работу системы. В версии 2.9 появилась настройка SETTINGS_LOG , которая выводит в порт значения хранящихся в памяти настроек. Так, для отладки и понимания.

Представляем вам простую версию цветомузыкальной установки, что была собрана в необычном корпусе. Недавно попали в руки отходы металлических профилей 20×80 — их и применили. В проекте она собрана на светодиодах разных цветов 10W (зеленый, синий и красный).

Схема цветомузыки LED

Схема цветомузыки LED 3 канала по 10 ватт

Теперь стробоскоп — он сделан на таймере NE555. Что касается проблемы ограничения тока LED — используем самое простое решение, ограничения тока через подобранные резисторы. Резисторы болтами к профилю прикручены для теплоотвода и совсем не перегреваются, работают с температурой максимум 60С. Ток для каждого светодиода ограничили на уровне 800 мА.

Схема LED стробоскопа на таймере NE555

Конструкция устройства

Тороидальный трансформатор 14В 50VA. Стробоскоп на NE555 вместе с MOSFET IRF540 управляет двумя диодами 10W холодного белого цвета через 5W резисторы 1.5 Ома.

Корпус ЦМУ из алюминия

Все светодиоды закреплены на полосках алюминия, который крепится в общий алюминиевый профиль. После 3-х часов теста конструкция остаётся холодная.

ЦМУ на светодиодах со стробоскопом в корпусе

Органы управления приставкой

В корпусе были установлены потенциометры для регулировки уровней, вход на микрофон, выключатель питания, предохранитель, гнездо сети 220 В и переключатель режима работы (стробоскоп-ЦМУ). Весь корпус имеет длину 700 мм. Эффект очень даже красивый и мощный. Можно без проблем осветить зал хоть 200 квадратных метров.

Цветомузыка на RGB-светодиодах

Пик популярности цветомузыкальных установок приходится на 80-е годы прошлого века. Сейчас о них как-то почти позабыли. И все же, время не стоит на месте, и есть новые технологии, способные оживить «цветомузыку» в новом виде. Вот, например, трехцветные светодиодные RGB-ленты или гирлянды, они могут быть значительной длины и работать даже как осветительный прибор. Только, управляются они обычно по программе, как ёлочные гирлянды или реклама, ну или можно менять с их помощью цвет освещения в помещении. А если все это будет завязано на музыку? Представьте, экран ЦМУ размером с потолок! Но для этого нужно соответствующее устройство управления.

На рисунке показана экспериментальная схема ЦМУ, работающая с RGB-свето-диодной лентой или гирляндой. Все как у «типовой» ЦМУ, – три частотных канала, три выходных ключа, к которым соответственно подключены три цвета RGB-светодиодной ленты (или гирлянды).
Схема полосовых фильтров выполнена на микросхемах LM567.

Микросхемы LM567 являются тональными декодерами с ФАПЧ, они предназначены для работы в системах управления с частотным кодирование и представляют собой активные фильтры с очень узкой полосой захвата ФАПЧ. В данном случае, чтобы перекрыть весь звуковой диапазон хотя бы от 50 Гц до 12000 Гц на три полосы нужно расширить полосы захвата ФАПЧ микросхем. Полоса захвата ФАПЧ ИМС LM567 зависит от конденсатора на выводе 2, чем его емкость больше, тем уже полоса. Обычно там несколько мкФ, но здесь емкости этих конденсаторов уменьшены до 0,047 мкФ, в результате полоса захвата очень расширилась, и стала достаточной для использования микросхем LM567 в качестве фильтров в цветомузыкальной установке.

Диапазон входного напряжения ЗЧ на входе ИМС LM567 – 20-200 мВ, при частоте, соответствующей полосе настройки фильтра происходит захват. Если частота входного сигнала лежит в пределах полосы на выходе ИМС LM567 открывается ключ, между выводом 8 и общим минусом питания.

Входной сигнал поступает на разъем Х1, номинальная величина входного напряжения ЗЧ должна быть в районе 100-300 мВ. Это напряжение поступает на три регулятора на переменных резисторах R1, R6, R11. Этими переменными резисторами в процессе работы устройства устанавливаются оптимальные уровни ЗЧ сигналов по частотным каналам, конкретно для каждого случая воспроизведения, так чтобы получить желаемый эффект.

Значения средних частот полос устанавливаются RC-цепями, подключенными между выводами 5 и 6 микросхем LM567. Подсчитать их можно по формуле:

F = 1/ (1,1*R*C)

F – частота в кГц, R – сопротивление в кОм, С – емкость в мкФ.

Соответственно, центральные частоты выбраны 150 Гц, 900 Гц, и 9000 Гц. При желании, пользуясь вышеуказанной формулой можно выбрать другие центральные частоты полос. При этом можно подбирать не только конденсаторы, но и резисторы (включенные между выводами 5 и 6 ИМС LM567).

Рассмотрим работу на примере низкочастотного канала на А1. Пока сигнала частотой в полосе частот фильтра нет, либо его уровень мал, на выходе, на выводе 8 А1 будет напряжение логической единицы (выходной ключ закрыт, выход подтянут к плюсу питания через резистор R2). На элементах D1.1-D1.2 выполнен триггер Шмитта, его выходом является выход элемента D1.1, поэтому когда на выходе А1 единица, на выходе D1.1 имеется логический ноль. Ключ на полевом мощном транзисторе VT1 закрыт и питание на R-часть светодиодной RGB-ленты не поступает.
Если на входе А1 есть напряжение ЗЧ с частотой в полосе частот фильтра, и его уровень достаточен для захвата, на выходе, на выводе 8 А1 будет напряжение логического нуля (выходной ключ открыт). На выходе D1.1 при этом – логическая единица. Транзистор VT1 открывается и включает питание R-части светодиодной RGB-ленты.

Аналогично работают и два других канала, среднечастотный на А2 и высокочастотный на А3, разница только в частоте входного напряжения ЗЧ.

В принципе, затворы полевых ключевых транзисторов можно и непосредственно подключить к выходам LM567, но, во-первых, схема будет работать наоброт, то есть, когда сигнала нет светодиодная лента будет гореть, а когда есть, – гаснуть. И во-вторых, транзисторы будут перегреваться, потому что будет затянут во времени процесс их открывания, и существенное время они будут находиться в среднем состоянии, когда на канале падает значительное напряжение, и мощность. Триггер Шмитта устраняет эти проблемы.
Монтаж выполнен на макетной плате.

Схема. Цветомузыка. Приставка. – Сайт радиолюбителей и радиомастеров. Схемы и сервис мануалы.

      Данная схема цветомузыки представляет собой типичную аналоговую цветомузыкальную приставку, вроде тех что пользовались большой популярностью в 80-90-х годах, и на мой взгляд, незаслуженно забыты сегодня.
      Входной сигнал через раздельный трансформатор поступает на восемь активных фильтров, разделяющих сигнал на восемь частотных каналов. Наличие трансформатора обеспечивает гальваническую развязку приставки с работающей с ней аудиоаппаратурой. На выходах фильтров включены выпрямители, вырабатывающие постоянное напряжение, пропорциональное величине сигнала в полосе работы данного фильтра. Это напряжение поступает на затвор тиристора и достигнув необходимой величины открывает его.

Теперь подробнее. Сигнал с выхода УНЧ поступает в схему цветомузыки через разделительный трансформатор Т1. В качестве данного трансформатора используется дроссель на Ш-образном сердечнике с двумя обмотками. Обмотки одинаковые, небольшого сопротивления (по 200-300 витков). Аналогичные дроссели используются во многих источниках питания бытовой теле, видео, аудиотехники, а так же компьютерной. Дроссель готовый, но при необходимости его можно намотать и самому.

Так как обмотки Т1 низкоомные подключать вход СМУ нужно к выходу УМЗЧ, то есть, параллельно или вместо акустической системы, либо к телефонному выходу для подключения наушников (если при этом не происходит автоматического отключения основных акустических систем). Если же необходимо подавать сигнал исключительно с линейного выхода аппаратуры нужно сделать дополнительный УМЗЧ для работы с светомузыкальной приставкой, например, на основе популярной микросхемы К174УН14 или любой другой УМЗЧ.

      Без трансформатора подавать сигнал на вход схемы цветмузыки нельзя потому что лампами управляют тиристоры, и вся схема цветомузыки оказывается под потенциалом электросети, что может привести как поражению током через аудиоаппаратуру, так и к повреждению аудиоаппаратуры.
      Подстроечный резистор R1 служит для общей регулировки уровня сигнала. Плюс, перед каждым полосовым фильтром есть свой дополнительный регулятор (резисторы R2-R9), регулирующий уровень сигнала в своем частотном канале. С помощью этих резисторов можно корректировать чувствительность каналов в зависимости от желания, практически можно сказать что ими регулируется «цветовой тембр», если можно так выразиться.
      Все активные фильтры построены по одинаковым схемам полосовых фильтров. Они выделяют полосы с центральными частотами, подписанными на схеме. Средняя частота полосы каждого фильтра зависит от емкостей двух конденсаторов, которые должны быть одинаковыми. В остальном все номиналы деталей фильтров совпадают.

      Фильтры выполнены на операционных усилителях, а они, как известно, требуют двухполярного питания. К сожалению, в выбранной схеме источника питания организовать двухполярное питание хотя и возможно, но все же проблематично. Поэтому решено было питать ОУ от однополярного источника напряжением 12V, а для того чтобы обеспечить их нормальную работу подать на положительный вход половину напряжения питания, полученную с помощью делителя напряжения R40-R41.
      Таким образом, в схеме цветомузыки есть восемь операционных усилителей, а именно две микросхемы LM324, содержащих по четыре операционного усилителя.

      После ОУ сигналы выделенных полос поступают на диодные детекторы , каждый на двух диодах, включенных по схеме с удвоением напряжения. На выходных конденсаторах (С4, С8, С12, С15, С19, С23, С27, С31) этих детекторов выделяется постоянное напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристоров. Изначально предполагалось параллельно каждому из этих конденсаторов включить по одному резистору сопротивлением 10-50 кОм, но при налаживании выяснилось что при использовании тиристоров MCR106-8 в этом нет никакой необходимости. И резисторы эти были убраны из схемы цветомузыки. Поэтому на схеме нет резисторов с позиционными обозначениями R13, R17, R20, R24, R28, R32, R35 и R39. Если же вы будете использовать другие тиристоры, которые возможно «не захотят» закрываться, эти резисторы придется вернуть на место (одни были подключены параллельно конденсаторам С4, С8, С12, С15, С19, С23, С27, С31), и подобрать экспериментально их сопротивления.

      При использовании тиристоров MCR106-8 максимальная мощность нагрузки каждого канала может достигать 900W. При мощности до 200W радиатор не требуется, а при более высокой мощности он нужен, так как тиристоры будут перегреваться.
      Выходные каскады можно сделать и по другим схемам, например, на оптосимисторах. В этом случае напряжения с конденсаторов С4, С8, С12, С15, С19, С23, С27, С31 нужно подавать на базы дополнительных транзисторных ключей, в коллекторных цепях которых будут включены светодиоды оптосимисторов (через необходимые токоограничительные резисторы). Кстати, если в этом случае питать «электронику» от источника напряжением 12V, выполненного на трансформаторе, то в этом случае, так же, нет никакой необходимости во входном трансформаторе, а сигнал можно будет подавать с линейного выхода аппаратуры непосредственно на R1.

      Источник питания ОУ выполнен по бестрансформаторной схеме на диодах VD17-VD18, конденсаторах С32 и СЗЗ, а так же стабилитроне VD19 (стабилитрон на напряжение 12V и мощность 1W).
      Все кроме тиристоров собрано на одной печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. На плате есть одна перемычка.
      На основе этой же схемы цветомузыки можно сделать цветомузыкальное устройство, работающее от 12-вольтового источника (например, автомобильной бортовой сети), а экран сделать из разноцветных сверхярких светодиодов. На следующем рисунке приводится четырехканальный вариант схемы цветомузыки. Конечно можно сделать и восемь каналов, но по цвету в свободной продаже есть только четыре типа светодиодов, — красные, желтые, зеленые и синие, так что имеет смысл ограничиться четырьмя каналами. Так как каналов меньше, соответственно изменены частоты и широты полос.

      Входной сигнал подается без разделительного трансформатора, так как схема цветомузыки низковольтная и может питаться от того источника, что и источник сигнала. Выходные каскады выполнены по схеме усиленных транзисторных ключей. В каждом канале работает по девять сверхярких светодиодов.
      В схеме цветомузыки можно использовать сверхяркие светодиоды любые, но на прямое напряжение не более 3,5V, при большем номинальном напряжении падения они могут не гореть при питании от источника 12V.
      Для каждого канала — отдельный цвет светодиодов.
      Если окажется что яркость свечения светодиодов разных цветов сильно различается, это можно компенсировать подбором сопротивлений резисторов R29-R40.

Post Views: 7 410

Схема цветомузыки на светодиодах – простые решения

Схема цветомузыки на светодиодах — чем же они так привлекательны…

Преимущества светодиодов перед лампами накаливания в цветомузыкальных приставках — неоспоримы:

более широкий цветовой спектр
более насыщенный цвет
разнообразные исполнения
низкое потребление
высокая скорость срабатывания

В данной статье мы будем рассматривать, как можно «заставить» светодиоды мигать от источников звуковой частоты, используя простые схемы.

Какие варианты преобразования звукового сигнала существуют? Эти и другие вопросы будем рассматривать на конкретных примерах.

Самая простая схема цветомузыки на светодиодах ( точнее на одном светодиоде)

Простейшая схема цветомузыки на светодиодах

Настоящая схема цветомузыки — самая простая и для ее повторения Вам необходим светодиод, транзистор и резистор:

R (резистор) — 1K;

VT (транзистор) — КТ3102, КТ315

В качестве питания подойдет любой источник с постоянным током в 9В. Цветомузыкальная установка будет выдавать вспышки в такт исполняемой музыки. Для того, чтобы схема заработала, достаточно подключить источник питания и подать на выход звук. Надолго Вашего терпения этой «цветомузыки» не хватит, т.к. мигание будет проходить надоедливо и только в зависимости от громкости исполняемой музыки. Но на то она и простейшая схема. При сильно большом уровне громкости светодиод будет практически постоянно гореть, при маленькой громкости, вспышки будут очень редки (невидимые), либо вообще отсутствовать.

Простейшая цветомузыка на светодиодах

Предыдущая схема хоть и простая, но в действительности — негодная ни для чего. В схеме, которую покажем ниже, используется три канала для разделения звуковых частот. Для этого мы будем использовать фильтры из конденсаторов и резисторов. Они будут пропускать только определенную частоту, и соответственно мигать под определенные частоты.

Трехканальная схема цветомузыки на диодах

Питание схемы происходит от постоянного тока 9В, как в предыдущей схеме. Во время работы происходит засвет одного или двух светодиодов каждого из каналов.

Основным компонентом являются транзисторы КТ315 (КТ3102). С их помощью собраны три независимых усилительных каскада. В их нагрузку включаются светодиоды разного свечения.

Для предварительного усиления используется трансформатор понижающего типа. Входной сигнал поступает на вторичную обмотку, выполняющую следующие функции:

гальваническая развязка двух устройств;
усиление звука линейного выхода.

Сигнал поступает на три параллельно включенных фильтра, собранных на базе RC-цепей. каждый из фильтров работает в определенной частоте, зависящей от от номиналов резисторов и конденсаторов.

Через фильтры идут следующие частоты:

до 300 Гц
300-6000 Гц
более 6000 Гц

Каждый из фильтров имеет подстроечный резистор, что позволит нам задавать равномерное свечение всех светодиодов, вне зависимости от музыки.

На выходе схемы три отфильтрованных сигнала усиливаются транзисторами.

Схема простой цветомузыки без использования разделительного трансформатора

Если у Вас низковольтный источник питания, то трансформатор (в предыдущей схеме) можно заменять на однокаскадный транзисторный усилитель.

Это связано с тем, что гальваническая связь не имеет более никакого смысла. Ну и естественно, использование трансформатора удорожает конструкцию цветомузыки.

Простой усилитель состоит из уже известного нам транзистора КТ3102, конденсаторов, предназначенных для отсекания постоянной составляющей и резисторов, обеспечивающих транзистору режим с общим эмиттером.

Подстроечным резистором можно получить более сильный сигнал.

Выше мы рассмотрели самые простые схемы цветомузыки на светодиодах. Теперь перейдем к более серьезным схемам на микросхемах. Да, они тяжелее, но и качество устройства будет на порядок выше.

Цветомузыка на микросхемах NE555 и CD4017

Схема состоит из использования микросхемы NE555, выполняющей роль астабильного мультивибратора для обеспечения тактовых импульсов для CD4017.

Для каждого тактового импульса, получаемого на тактовом входе (pin14) интегральная схема CD4017, выходы Q0-Q9 (см. схему контактов CD 4017) запускаются один за другим выборочно. Скорость, с которой будут загораться светодиоды зависит от частоты тактовых импульсов, генерируемых NE555.

Соберите схему на печатной плате хорошего качества или общей плате.
Микросхемы должны быть установлены на держателях.
Скорость работы светодиодов можно регулировать путем изменения R2.
Конденсатор С1 должен быть рассчитан на 15В.
Использование различных цветных светодиодов может привести к лучшему визуальному эффекту.

Рассмотренные выше схемы — наиболее распространенные, для самостоятельной сборки цветомузыки. На просторах интернета можно найти еще много других. но общий принцип будет аналогичным. По мере необходимости — будем дополнять. В первую очередь будем рассматривать цветомузыку на светодиодных лентах, но это чуть позже…

РадиоКот :: Простая цветомузыка

РадиоКот >Схемы >Светотехника >Бегущие огни и световые эффекты >

Простая цветомузыка

Источником вдохновения для создания этой ЦМУ послужило “Устройство светового сопровождения музыки” В. Максимова (ж. Радио, 1981, №2). Во-первых, в нем применен очень интересный алгоритм визуализации (в корне отличный от традиционных фильтровых амплитудных каналов), практически не зависящий от амплитуды сигнала, визуализирующий главную мелодию практически по интервалам и даже ступеням. Во-вторых, полное отсутствие оперативных регулировок.
Однако же его аналоговая схема весьма сложна для повторения и требует кропотливой настройки с генератором и осциллографом.

Автор разработал намного более простое устройство, применив цифровые микросхемы.Но алгоритм визуализации сохранен практически без изменений.

Надо сказать, визуализация действительно оригинальная, совсем не похожая на обычные “мигающие” ЦМУ.

Я применял в качестве экрана 4 елочных гирлянды, предварительно установив в каждую гирлянду лампочки одного цвета. Смотрелось хорошо и на новогодней елке, и с гирляндой, выложенной узором на стене.

В качестве источника сигнала очень удобным оказался микрофон с микрофонным усилителем, дающим на выходе сигнал 0,5…1 В.

Параметры ЦМУ:
входное сопротивление менее 300 Ом
амплитуда входного сигнала 0.5 .. 1 В
число каналов 4
макс. мощность одного канала
не более 200 Вт

Цифровые фильтры

Сигнал от микрофонного усилителя амплитудой около 0.5 В или больше подается на вход усилителя-ограничителя, собранного на трех инверторах. Тем самым мы выделяем доминирующий голос в мелодии, поскольку он наибольшей амплитуды.
Далее сигнал через ключ подается на 2-разрядный счетчик. Время счета определяется задающим генератором, собранным на остальных трех инверторах. Задающий генератор определяет интервал счета – полосу пропускания фильтра канала.

Чем выше частота задающего генератора, тем шире полоса (численно они практически равны). При номиналах деталей на схеме получается полоса около 100 Гц. Т.е. 1-й канал пропускает частоты от 0 до 99 Гц, 2-й – от 100 до 199 Гц, третий – 200-299 Гц, четвертый – 300-399 Гц.
Далее снова пропускает первый канал, потом – второй, и т.д

После счетчика – двухразрядный дешифратор (два входа – четыре выхода) и выходной регистр (память на цикл счета). На выходе регистра всегда имеем единицу на каком-нибудь одном канале (который определяется частотой доминирующего голоса), на остальных – 0. (Поэтому роль фонового канала играет первый канал, при отсутствии сигнала его выход равен единице. Но при наличии сигнала – это такой же равноправный канал, как и остальные три, поскольку он работает в своих полосах частот). В конце интервала счета выходная информация записывается в регистр, счетчик сбрасывается, цикл повторяется.

Из описания ясно, что на этом принципе можно легко увеличивать число каналов, применяя счетчики с большим количеством разрядов и соответствующие дешифраторы и регистры.

Силовая часть

Состоит из 4 идентичных каналов и генератора пилы, синхронной с сетью.
1-й транзистор каждого канала – интегратор. Постоянная интегрирования задается конденсатором 5 мк, время нарастания и спада – разные, для 4 каналов спад в 3 раза дольше нарастания (1+3=4). При таком выборе интегрирования каналы, сменяя друг друга, исчезают не сразу, образуя смешение цветов.

Если делать другое число каналов, соотношение желательно поменять в нужную сторону (иначе на выходе будет или только один канал, или все сразу). Далее сигнал подается на триггер Шмитта, туда же подается пила – на выходе имеем фазовое управление для тиристоров. Генератор пилы состоит из коденсатора 5 мк, заряжающегося через резистор 1 к. На нулях выпрямленного напряжения сети конденсатор разряжается через транзисторный ключ. КТ361 – эмттерный повторитель (буфер).

Внимание! Устройство гальванически связано с сетью, поэтому все элементы должны быть надежно изолированы от корпуса, во избежание поражения электрическим током. По этой же причине недопустимо подключение источников сигнала без развязывающего трансформатора (микрофон намного лучше и удобнее).

Детали

В цифровой части можно применить как оригинальные микросхемы 155 серии, так и зарубежные аналоги серии 74хх. Кроме того, опытные радиолюбители легко могут заменить счетчик, дешифратор и регистр на более для них подходящие.
Транзисторы КТ315, КТ361 с любой буквой можно заменить на любые современные кремниевые маломощные соответствующей проводимости. То же самое справедливо и для тиристоров. Подойдут любые современные на напряжение 400 В и более (ток управления не более 15 мА). Все резисторы маломощные (0.125 – 0.25 Вт).
Выпрямительный мост на входе 220 В – любой на ток более 1 А и напряжение более 400 В.
Блок питания 5 В – любой стабилизированный на ток более 300 мА.

Схема налаживания не требует, безошибочно собранная из исправных деталей работает сразу.

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Радиолюбительская светомузыка из компьютера на 32 канала

Козлов Сергей
uk8amk (at) mail.ru

Предлагаю свой вариант компьютерной светомузыки на 32 канала. Схема проста и не содержит дефицитных деталей, подключается к параллельному порту. Принцип действия следующий. С параллельного порта по очереди данные D0-D7 записываются в восьмиразрядные регистры D3-D6. Выбор микросхемы для записи в нее двоичного значения происходит путем подачи с регистра Control (выводы 1,14,16) параллельного порта двоичного сигнала на микросхему D1. Она выполняет роль дешифратора. Вывод C2 порта является синхронизирующим (его требует дешифратор). Микросхема D1 имеет инверсные выходы, поэтому к ним подключены 4 инвертора D2. На выходах инверторов формируется управляющий сигнал, разрешающий запись в выбранный регистр D3-D6.

Схему можно нагрузить на 32 ярких разноцветных светодиода через 32 одинаковых усилителя. Их входы нужно подключить непосредственно к выходам Q1-Q8 микросхем D3-D6. Получится неплохая светомузыка для дома. Можно также нагрузить ее на 220 вольтовые лампы через тиристорные ключи с гальванической развязкой.

В качестве примера для управления этой схемой можно воспользоваться следующей программой, реализующей эффект «бегущая волна». Код программы был написан на Quick Basic 7.1 и на более ранних версиях не проверялся. Следует отметить также то, что прямой доступ к портам возможен только в версиях Win9X. Для доступа к портам из версий Windows, базированных на технологии NT, потребуется специальный драйвер.

В приведенном примере используется порт LPT1 с шестнадцатиричным адресом 378. Если у вас используется другой адрес, то придется его поменять, например, в BIOS. К сожалению вариант управляющей программы, работающей со звуком, пока недоступен. Я только начал изменение программных кодов восьмиканальной версии программы СВЕТОМАНИЯ для работы на 32 канала. Так что в ближайшем будущем ожидается появление новой версии.


Cls

Dim i, j As Integer
Dim dta1, dta2, dta3, dta4 As Long
Dim z
Dim c(32)

j = 0

TIMER ON
On Timer(1) GoSub ABC

Print "Press any key to exit"

Do
Loop Until INKEY$  ""

ABC:
        If j > 31 Then j = 0: z = Not (z)

        If Not z Then
                c(j) = 1
        Else
                c(j) = 0
        End If

        j = j + 1

        dta1 = 0
        dta2 = 0
        dta3 = 0
        dta4 = 0

        For i = 0 To 31
                If i

Цветомузыка из жесткого диска | Мастер-класс своими руками

Вашему внимания представляю очередную цветомузыку, вернее будет сказать индикатор уровня громкости, поскольку он представляет из себя столб из светодиодов которые включаются один за другим в зависимости от выходного сигнала аудио-усилителя. Для этих целей я использовал микросхему UАА180 так же можно взять К1003ПП1 и A277D это все полные аналоги друг – друга и включаются совершенно одинаково. Каждая из этих микросхем представляет собой драйвер на 12 светодиодов. Помимо того что его можно использовать как цветомузыку эту микросхему можно так же использовать как элементарный вольтметр с порогом измерений в 6в. Но я все-таки решил собрать цветомузыку.
И так я решил использовать корпус жесткого диска для этих целей. Для начала собственно необходимо разобрать жесткий диск и убрать из него то что нам не понадобится

Дальше необходимо взять светодиоды и спаять их в кольцо, я использовал сверх яркие светодиоды с питаем в 3в. Можно использовать практически любые которые найдутся.
Спаиваем и укладываем их на место собственно самого диска

После того как все светодиоды будут припаяны и уложены советую залить их термоклеем или на крайний случай обычным.

Теперь необходима сама микросхема управления, которая тоже достаточно просто собирается и так вот собственно сама схема драйвера.

Тут все просто, так считаются контакты на UAA180

После этого припаиваем светодиоды к схеме по средствам проводов

Подключаем проверяем и все должно заработать с первого раза, для проверки к входу можно подключить 5 вольт и вращая потенциометр смотреть как микросхема реагирует на изменения входного напряжения.
Подключаем выход от вашего аудио-усилителя к входу микросхемы и все будет прекрасно работать.

Вот собственно и все, так же хочу поделиться идеей, которую мне осуществить не удалось. По идеи если удастся заставить жесткий диск вращаться и сделать в нем не большую прорезь параллельную радиусу возможно удастся добиться эффекта свечения диска похожий на эффект которые получают в HDD Clock. Мне же не удалось заставить постоянно вращаться сложный трех фазный двигатель жесткого диска.
Желающим повторить удачи!

Цветомузыка на микросхемах своими руками. Цветомузыка на светодиодах своими руками: схемы работы

Большинство людей с удовольствием слушают музыку, используя различное оборудование. Часто возникает желание усилить его положительное воздействие. Один из таких методов – цветомузыка на диодах, выполненных в виде специальных насадок. С помощью диодов звуковые эффекты приобретают совершенно другой цвет, положительно влияя на эмоциональное состояние слушателей. Такое электронное оборудование обычно приобретается в готовом виде, но при наличии схемы, определенных знаний и навыков вполне может быть изготовлено своими руками.

Принцип работы цветомузыки на светодиодах

В основе работы каждой схемы цветомузыкальной инсталляции лежит физический принцип, связанный с частотным преобразованием музыки. Затем он передается по отдельным каналам и управляет подключенными осветительными приборами. Эта цепочка связывает основные музыкальные характеристики с цветовыми элементами, которые совпадают и работают во взаимной связи. Этот принцип лежит в основе всех электронных схем из области цветомузыки, в том числе созданных самостоятельно.

Чаще всего цветовая схема включает как минимум три разных цвета, например красный, зеленый и синий. Существует множество комбинаций, которые можно создать, смешивая их, поэтому, если схема будет собрана хорошо, она обязательно даст желаемый эффект. Для этого сигнал разделяется и работает на низких, средних и высоких частотах. Разделение осуществляется с помощью специальных фильтров LC и RC, установленных в общую цепочку светодиодной цветомузыкальной системы.

При настройке фильтров, которые работают в своей узкой полосе частот и передают вибрации только в этом сегменте звукового диапазона, используются определенные параметры:

LPF – фильтры нижних частот.Частота проходящих через них колебаний достигает 300 Гц, а источник света должен быть красным.
FSF – среднечастотные фильтры. Они способны передавать колебания с частотой от 250 до 2500 Гц, цвет источника света желтый или зеленый.
HPF – фильтры высоких частот, пропускающие более 2500 Гц и работающие совместно с источником синего света.

Разделенные частоты схемы слегка перекрывают друг друга, что позволяет получать в процессе различные цветовые оттенки.Перечисленные выше основные цвета не имеют принципиального значения, их вполне можно заменить другими – наиболее подходящими для той или иной ситуации. В некоторых случаях конечный результат значительно превосходит ожидания, благодаря использованию нестандартных цветов.

Схемы простые и сложные

Знакомство с цветомузыкой открывает самые простые схемы. Как правило, в таких устройствах используется минимальное количество элементов – только один светодиод, по одному резистору и по одному транзистору.Питание осуществляется от источника постоянного тока 6-12 В.

Собранная светодиодная цветомузыка представляет собой усилительный каскад, дополненный общим эмиттером. Основной эффект дает сигнал с разной амплитудой и частотой, приходящий на базу. Когда частота превышает установленное пороговое значение, транзистор открывается. В этот момент светодиод получает питание и сразу же загорается.

Такую простую цветомузыку можно собрать с помощью приложения, для которого требуется соответствующий транзистор.Существенным недостатком данной сборки является прямая зависимость уровня звука от частоты мигания светодиодных ламп. То есть наиболее эффективно система будет работать при поддержке только одного, наиболее подходящего уровня звука. При меньшей громкости мигание будет происходить реже, а при высоком уровне звука свет станет постоянным.

Этот недостаток легко устраняется трехканальным аудиопреобразователем, который используется в более сложных схемах. В этом случае потребуется блок питания на 9 вольт, обеспечивающий нормальное свечение ламп в соответствующих каналах.

Для сборки схемы из трех каскадов усиления необходимо запастись транзисторами КТ315 или их аналогами КТ3102. Нагрузка – светодиоды разных цветов. Усилительную функцию выполняет понижающий трансформатор, вспышки светодиода управляются резисторами, а указанные фильтры пропускают через них различные частоты.

Эту цветовую схему со светодиодной музыкой можно улучшить. В первую очередь это касается яркости свечения, добавляемой включением в цепь небольших ламп накаливания на 12 вольт.В этом случае схема дополняется управляющими тиристорами, а питание всего устройства осуществляется через трансформатор.

Использование светодиодных лент

Цветомузыкальная схема со светодиодной лентой RGB работает от 12 вольт. В нем наилучшим образом сочетаются основные параметры привычных вариантов. Это устройство может работать в разных режимах – в качестве осветительного прибора или цветомузыкального сопровождения.

Включение цветомузыкального режима производится с помощью микрофона, бесконтактным способом.При переходе в режим освещения все имеющиеся светодиоды одновременно включаются на полную мощность. Переход из одного состояния в другое осуществляется специальным переключателем, для которого предусмотрена отдельная плата.

Порядок действий для этой схемы следующий:

Основной сигнал идет через микрофон, который преобразует звуковые колебания фонограммы. Поскольку мощность принимаемого сигнала, попадающего в цветомузыкальную схему, незначительна, его необходимо усилить.Для этого используется транзистор или специальный усилитель.
Далее запускается автоматический регулятор, удерживающий звуковые колебания в установленных пределах. При этом звук готовится к дальнейшей обработке.
С помощью встроенных фильтров сигнал разбивается на три составляющие, для каждой из которых есть отдельный частотный диапазон.
По окончании всех действий токовый сигнал усиливается после его предварительной подготовки с помощью транзисторов, работающих в ключевом режиме.

Основные части и компоненты

Перед изготовлением цветомузыкального оборудования вам необходимо заранее подготовить все детали и компоненты. В схеме следует использовать только постоянные резисторы с диапазоном мощностей 0,125-0,25 Ом. Корпуса элементов схемы обозначены специальными полосами с указанием величины сопротивления. Дополнительно используются подстроечные резисторы R7, R10, R14, R18. Они могут быть разных типов, но единственное требование к ним – возможность установки на плату, используемую для сборки.

Конденсаторы

рассчитаны на рабочее напряжение 16В и выше. Любой тип этих устройств также может использоваться в цветомузыке. Если невозможно найти конденсатор с требуемыми параметрами, допускается подключение двух других параллельно, меньшей емкости, что в сумме дает требуемые показатели.

Сделанная цветомузыкальная схема не обходится без диодного моста. Обычно он рассчитан на рабочие токи до 200 мА и 50 вольт. При отсутствии готового устройства можно использовать несколько отдельно взятых выпрямительных диодов и для удобства смонтировать их на отдельной небольшой плате.

Основные цвета светодиодов – красный, зеленый и синий. Общее их количество определяется из расчета на один канал – 6 штук. Понадобятся стандартные транзисторы с любым индексом обозначения. Стабилизатор напряжения с артикульным номером 7805 рассчитан на 5В, а прибор на 9В имеет обозначение 7809. По опыту цветомузыка собрана на плате Arduino и светодиодах.

Подключение музыкального центра к цветомузыке осуществляется с помощью разъемов разного типа с тремя контактами.Последней частью сборки является трансформатор, который должен иметь наиболее подходящие параметры напряжения.

Цветомузыкальное оборудование в автомобиле

Цветомузыкальное оборудование используется не только дома. Многие автовладельцы устанавливают их вместе с магнитолами. При необходимости эта система работает как освещение внутри кабины. Для устройства такого типа освещения также используются светодиоды, размещенные на потолке в конфигурации «Звездное небо». Такой вариант часто используется не только в автомобилях, но и при строительстве натяжных потолков в квартирах и частных домах.

Эту раскладку при решении задачи создания цветомузыки из светодиодов можно использовать по-разному. Прежде всего, это равномерное распределение светодиодов в определенной конфигурации или в любом виде. Лампочки, используемые в схеме, могут иметь разную мощность люминесценции. То есть звезды, моделируемые светодиодами, яркие и тусклые. Эффективность освещения во многом зависит от фона потолочного покрытия салона автомобиля или квартиры.

Если вы устанавливаете светодиодную цветомузыкальную систему своими руками, вам придется перетянуть потолок в процессе установки.В связи с этим необходимо тщательно выбрать необходимые детали, а затем аккуратно собрать их в единое целое. При обнаружении нарушений придется разбирать внутреннюю крышку и исправлять ошибки. Поэтому по окончании сборки обязательно нужно проверить работоспособность установленного оборудования.

После сборки цветомузыки светодиоды вставляются в отверстия в потолке и закрепляются на обратной стороне с помощью клея. Также необходимо заранее подумать о надежном креплении стабилизатора напряжения и выключателя.

В этой статье мы поговорим о цветомузыке. Наверное, у каждого начинающего радиолюбителя и не только в свое время было желание собрать цветомузыку. Что это, я думаю, всем известно – проще говоря, это создание визуальных эффектов, которые меняются во времени под музыку.

Та часть цветомузыки, которая излучает свет, может исполняться на мощных лампах, например, в концертной инсталляции, если цветомузыка нужна для домашних дискотек, то на обычных лампах накаливания 220 вольт, а если планируется цветомузыка Например, как компьютерный моддинг, для повседневного использования это можно делать с помощью светодиодов.

В последнее время, с появлением на рынке светодиодных лент, все чаще используются цветомузыкальные консоли, в которых используются такие светодиодные ленты. В любом случае для сборки цветных музыкальных инсталляций (сокращенно CMU) требуется источник сигнала, которым может быть микрофон с собранными несколькими каскадами усилителя.

Также сигнал можно снимать с линейного выхода устройства, звуковой карты компьютера, с выхода мп3 плеера и т. Д., В этом случае вам также понадобится усилитель, например, двухкаскадный на транзисторах, для этой цели я использовал транзисторы КТ3102.Схема предусилителя показана на следующем рисунке:

Предварительный усилитель – схема

Ниже приведена схема одноканальной цветомузыки с фильтром, работающим совместно с предусилителем (см. Выше). В этой схеме светодиод мигает под басом (басом). Для согласования уровня сигнала в цветомузыкальной схеме предусмотрен переменный резистор R6.

Существуют и более простые схемы цветомузыки, которые любой новичок может собрать на 1 транзисторе, к тому же для них не нужен предусилитель, одна из этих схем показана на картинке ниже:

Цветомузыка на транзисторе

Распиновка Jack 3.5 показан на следующем рисунке:

Если по каким-либо причинам невозможно собрать предусилитель на транзисторах, можно заменить его трансформатором, входящим в комплект в качестве повышающего. Такой трансформатор должен выдавать на обмотках напряжения 220/5 Вольт. Обмотка трансформатора с меньшим количеством витков подключается к источнику звука, например, магнитоле, параллельно с динамиком, при этом усилитель должен выдавать мощность не менее 3-5 Вт. К цветомузыкальному входу подключается обмотка с большим количеством витков.

Конечно, цветомузыка не только одноканальная, она может быть 3, 5 и более многоканальной, когда каждый светодиод или лампа накаливания мигает, воспроизводя частоты своего диапазона. В этом случае частотный диапазон задается с помощью фильтров. На следующей схеме трехканальная цветомузыка (которую он сам недавно собрал), конденсаторы используются в качестве фильтров:

Если мы хотели использовать в последней схеме не отдельные светодиоды, а светодиодную ленту, то токоограничивающие резисторы R1, R2, R3 в схеме нужно убрать.Если используется лента RGB или светодиод, то это нужно делать с общим анодом. Если вы планируете подключать длинные светодиодные ленты, то для управления лентой следует использовать мощные транзисторы, установленные на радиаторах.

Так как светодиодные ленты рассчитаны на 12 Вольт, соответственно, следует поднять мощность в цепи до 12 Вольт, при этом питание должно быть стабилизировано.

Тиристоры в цветомузыке

Пока что в статье говорилось только о цветомузыкальных устройствах на основе светодиодов.Если возникнет необходимость собрать ЦМУ на лампах накаливания, то для регулирования яркости ламп потребуется использовать тиристоры. Что вообще такое тиристор? Это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который имеет соответственно анод , катод и управляющий электрод .

КУ202 Тиристор

На рисунке выше изображен советский тиристор КУ202. Тиристоры, если вы планируете использовать их с мощной нагрузкой, также необходимо установить на радиатор (радиатор).Как видно на рисунке, тиристор имеет резьбу с гайкой и крепится аналогично мощным диодам. Современные импортные просто оснащены фланцем с отверстием.

Одна из этих тиристорных схем показана выше. Это трехканальная цветомузыкальная схема с повышающим трансформатором на входе. В случае выбора аналогов тиристоров следует ориентироваться на максимально допустимое напряжение тиристоров, в нашем случае для КУ202Н оно составляет 400 вольт.

На рисунке показана аналогичная цветомузыкальная схема, приведенная выше, основное отличие нижней схемы в отсутствии диодного моста. Также в системный блок может быть встроена цветомузыка на светодиодах. Я собрал вот такую трехканальную цветомузыку с предусилителем в корпусе cidirom. В данном случае сигнал снимался со звуковой карты компьютера с помощью делителя сигналов, на выходы которого были подключены активная акустика и цветомузыка. Предусмотрено управление уровнем сигнала, как общее, так и раздельно по каналам.Предусилитель и цветомузыка питались от 12-вольтового разъема Molex (желтый и черный провода). Предварительный усилитель и трехканальные цветомузыкальные схемы, для которых они были собраны, приведены выше. Существуют и другие светодиодные цветомузыкальные схемы, например эта, тоже трехканальная:

Цветомузыка на 3 светодиодах – схема

В этой схеме, в отличие от той, которую я собрал, в среднечастотном канале используется индуктивность. Для тех, кто хочет сначала собрать что-то попроще, привожу следующую схему на 2 канала:

Если вы собираете цветомузыку на лампах, вам придется использовать светофильтры, которые, в свою очередь, могут быть как самодельными, так и покупными.На рисунке ниже показаны доступные светофильтры:

Некоторые любители цветомузыкальных эффектов собирают устройства на базе микроконтроллеров. Ниже представлена схема четырехканальной цветомузыки на MK AVR tiny 15:

Микроконтроллер Tiny 15 в этой схеме можно заменить крошечным 13V, крошечным 25V. И в завершение обзора от себя хочу сказать, что цветомузыка на лампах проигрывает по зрелищности цветомузыке на светодиодах, так как лампы инерционнее светодиодов.А для повторения можно порекомендовать этот

Дополнительно

IN: Купил ленту с контактами G, R, B, 12. Как подключить?
A: Это не та лента, можно выкинуть
IN: Прошивка загружается, но появляется ошибка «Сообщение Pragma…». Обозначается красными буквами.
A: Это не ошибка, а информация о версии библиотеки
IN: Что мне делать, чтобы соединить ленту собственной длины?
О: Подсчитайте количество светодиодов, перед загрузкой прошивки измените самую первую настройку NUM_LEDS в скетче (по умолчанию 120, замените на свою). Да просто замените и все !!!
IN: Сколько светодиодов поддерживает система?
A: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штук
IN: Как увеличить эту сумму?
A: Есть два варианта: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придется переписывать часть). Или возьмите Arduino MEGA, у него больше памяти.
IN: Какой конденсатор поставить на ленту БП?
A: Электролитический.Напряжение минимум 6.3 Вольт (можно больше, но сам кондер будет больше). Емкость не менее 1000 мкФ, и чем больше, тем лучше.
IN: Как проверить ленту без Arduino? Лента горит без Ардуино?
A: Адресная лента управляется специальным протоколом и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру)
СБОРКА СХЕМЫ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру ПОТЕНТ (на скетче в блоке настроек в настройках сигнала ) присвоить 0.будет использоваться внутренний источник опорного 1,1 Вольта. Но не на всех объемах! Чтобы система работала правильно, вам нужно будет выбрать громкость входящего аудиосигнала так, чтобы все было красиво, используя две предыдущие настройки.
версии 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК-УПРАВЛЕНИЯ, режимы переключаются кнопкой, все остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.
Как мне настроить другой пульт?
Для других пультов дистанционного управления кнопки имеют другой код, используйте эскиз, чтобы определить код кнопки IR_test (версия 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), находится в архиве проекта. Скетч отправляет коды нажатых кнопок на монитор порта. Далее в основном скетче в разделе для разработчиков есть блок определений кнопок пульта ДУ, просто измените коды на свои. Калибровать пульт можно, но честно говоря уже довольно лениво.
Как сделать две шкалы объема на канал?
Для этого совсем не обязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические соединения тремя проводами (GND, 5V, DO-DI).Лента будет продолжать двигаться как одно целое, но теперь у вас есть две части. Разумеется, аудиоразъем должен быть подключен тремя проводами, а режим моно (MONO 0) отключен в настройках, а количество светодиодов должно быть равно общему количеству двух сегментов.
П.С. Смотрите первую схему на схемах!
Как сбросить настройки, хранящиеся в памяти?
Если поигрались с настройками и что-то пошло не так, можно сбросить настройки до “заводских”.Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , установите ее на 1, шейте, установите 0 и снова прошейте. Настройки из эскиза будут записаны в память. Если у вас 2.3, то смело обновляйтесь до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, что никак не повлияет на работу системы. Версия 2.9 вводит параметр SETTINGS_LOG , который выводит в порт значения параметров, хранящиеся в памяти. Итак, для отладки и понимания.

Представляем вашему вниманию простой вариант цветомузыкальной инсталляции, собранный в необычном футляре. Недавно в руки попали отходы металлических профилей 20х80 – их использовали. В проекте он собран на светодиодах разного цвета 10Вт (зеленый, синий и красный).

Цветомузыкальная светодиодная схема

Цветомузыкальная схема LED 3 канала по 10 Вт

Сейчас стробоскоп выполнен на таймере NE555. Что касается проблемы ограничения тока светодиода – воспользуемся самым простым решением, ограничив ток через выбранные резисторы.Резисторы прикручены к профилю для отвода тепла и совершенно не перегреваются, работают с максимальной температурой 60С. Ток для каждого светодиода был ограничен до 800 мА.

Схема светодиодного стробоскопа на таймере NE555

Конструкция устройства

Трансформатор тороидальный 14В 50ВА. Строб на NE555 вместе с МОП-транзистором IRF540 управляет двумя холодными белыми диодами мощностью 10 Вт через резисторы 5 Вт и 1,5 Ом.

Корпус КМУ из алюминия

Все светодиоды смонтированы на алюминиевых полосах, которые смонтированы в общем алюминиевом профиле.После 3 часов испытаний конструкция остаётся холодной.

LED CMU со стробоскопом в корпусе

Органы управления навесным оборудованием

В корпусе установлены потенциометры регулировки уровней, микрофонный вход, выключатель питания, предохранитель, розетка 220 В и переключатель режимов работы (стробоскоп-КМУ). Длина всего тела 700 мм. Эффект очень красивый и мощный. Без проблем можно осветить зал даже 200 квадратных метров.

Цветомузыкальные на RGB-светодиодах

Пик популярности цветомузыкальных инсталляций приходится на 80-е годы прошлого века.Теперь о них как-то почти забыли. И все же время не стоит на месте, и появляются новые технологии, способные возродить «цветомузыку» в новом виде. Например, трехцветные светодиодные ленты RGB или гирлянды, они могут быть значительной длины и даже работать как осветительный прибор. Только они обычно управляются по программе, как елочные гирлянды или реклама, или вы можете использовать их для изменения цвета освещения в комнате. А если все это привязано к музыке? Представьте себе экран CMU размером с потолок! Но для этого нужно соответствующее устройство управления.

На рисунке показана экспериментальная схема CMU, работающая со светодиодной лентой или гирляндой RGB. Все как в «типичном» ЦМУ – три частотных канала, три выходных ключа, к которым соответственно подключены три цвета RGB-светодиодной ленты (или гирлянды).
Схема полосового фильтра построена на микросхемах LM567.

LM567 – это декодер тонов с ФАПЧ, разработанный для систем управления частотным кодированием и активный фильтр с очень узкой полосой захвата ФАПЧ. В этом случае, чтобы охватить весь звуковой диапазон от 50 Гц до 12000 Гц на три полосы, необходимо расширить полосы захвата микросхем ФАПЧ.Полоса пропускания системы ФАПЧ LM567 зависит от конденсатора на выводе 2, чем больше его емкость, тем уже полоса пропускания. Обычно несколько микрофарад, но здесь емкости этих конденсаторов уменьшены до 0,047 мкФ, в результате полоса захвата сильно расширилась, и ее стало достаточно для использования микросхем LM567 в качестве фильтров в цветомузыкальной установке.

Диапазон входного напряжения AF на входе микросхемы LM567 составляет 20-200 мВ, на частоте, соответствующей полосе настройки фильтра, происходит захват.Если частота входного сигнала находится в пределах диапазона на выходе LM567 IC, размыкается переключатель между контактом 8 и общим минусом источника питания.

Входной сигнал поступает на разъем Х1, номинальное значение входного напряжения АФ должно быть в районе 100-300 мВ. Это напряжение подается на три регулятора с переменными резисторами R1, R6, R11. Эти переменные резисторы во время работы устройства устанавливают оптимальные уровни сигналов AF по частотным каналам специально для каждого случая воспроизведения, чтобы получить желаемый эффект.

Средние значения полос устанавливаются RC-цепями, подключенными между контактами 5 и 6 LM567. Рассчитать их можно по формуле:

F = 1 / (1,1 * R * C)

F – частота в кГц, R – сопротивление в кОм, C – емкость в мкФ.

Соответственно, центральные частоты составляют 150 Гц, 900 Гц и 9000 Гц. При желании можно выбрать другие центральные частоты полосы, используя приведенную выше формулу. В этом случае вы можете выбрать не только конденсаторы, но и резисторы (подключенные между контактами 5 и 6 микросхемы LM567).

Рассмотрим работу на примере низкочастотного канала на А1. Пока нет сигнала с частотой в полосе частот фильтра или его уровень мал, на выходе 8 A1 будет напряжение логической единицы (выходной переключатель замкнут, выход подтянут до положительное питание через резистор R2). На элементах D1.1-D1.2 выполняется триггер Шмитта, его выход является выходом элемента D1.1, поэтому, когда выход A1 равен единице, выход D1.1 имеет логический ноль. Ключ на силовом полевом транзисторе VT1 закрыт, и питание на R-часть светодиодной ленты RGB не подается.
Если на входе А1 присутствует низкочастотное напряжение с частотой в полосе пропускания фильтра, и его уровень достаточен для захвата, то на выходе на выводе 8 А1 будет напряжение логического нуля (выходной переключатель разомкнут). На выходе D1.1 в данном случае – логическая единица. Транзистор VT1 открывается и включает питание R-части светодиодной ленты RGB.

Остальные два канала работают аналогично, среднечастотный на A2 и высокочастотный на A3, разница только в частоте входного напряжения AF.

В принципе, затворы полевых транзисторов можно напрямую подключать к выходам LM567, но, во-первых, схема будет работать в обратном направлении, то есть при отсутствии сигнала светодиодная лента будет гореть. , а когда есть, он погаснет. А во-вторых, транзисторы будут перегреваться, потому что процесс их открытия будет задерживаться во времени, и значительное время они будут находиться в среднем состоянии, когда на канале произойдет значительное падение напряжения и мощности.Триггер Шмитта устраняет эти проблемы.
Установка производится на макетной плате.

Цветной музыкальный консоль

LED. Цветная музыка. Что нужно для производства цветомузыки

Пошаговая сборка простой конструкции светодиодной цветомузыки с сопутствующим изучением радиолюбительских программ.

Доброго времени суток уважаемые радиолюбители!
Добро пожаловать на сайт «

Собираем светодиодную светомузыку (цветомузыка).
Часть 1.

В сегодняшнем классе в Школа начинающего радиолюбителя мы начнем собирать светомузыку LED … На этом уроке мы не только собираем свет и музыку, но и разучиваем еще одну радиолюбительскую программу «Cadsoft Eagle» – простой, но в то же время мощный комплексный инструмент для разработки печатных плат и мы научимся делать печатные платы с использованием пленочного фоторезиста. Сегодня мы выберем схему, посмотрим, как она устроена, и подберем детали.

Светомузыкальные (цветомузыкальные) устройства были очень популярны во времена Советского Союза. В основном они были трехцветными (красный, зеленый или желто-синий) и собирались чаще всего по простейшим схемам на более-менее доступных тиристорах КУ202Н (которые, если мне не изменяет память, в магазинах стоили более 2 рублей, т.е. были довольно дороги) и простейшие входные фильтры звуковой частоты на катушках, намотанных на отрезки ферритовых стержней от радиоприемников. Выполнялись они в основном в двух вариантах – в виде трехцветных точечных светильников на лампах освещения 220 вольт, либо специальный корпус был выполнен в виде короба, где внутри располагалось по количеству лампочек каждого цвета, и спереди – Ящик был покрыт матовым стеклом, что позволяло получить причудливое легкое сопровождение музыки.Также для экрана использовалось обычное стекло, а поверх него были наклеены небольшие фрагменты автомобильного стекла для лучшего рассеивания света. Это было такое тяжелое детство. Но сегодня, в эпоху развития непонятного капитализма в нашей стране, есть возможность собрать светомузыкальный прибор на любой вкус, чем мы и займемся.

Возьмем за основу светодиодную светомузыкальную схему опубликованную на сайте:

Мы добавим к этой диаграмме еще два элемента:

один.. Поскольку на входе у нас будет стереосигнал, и чтобы не терять звук с какого-то канала или не подключать два канала напрямую друг к другу, воспользуемся вот таким входным узлом (взятым из другой светомузыкальной схемы):

2. Источник питания устройства … Дополним светомузыкальную схему БП, собранным на стабилизаторе микросхемы КР142ЕН8:

Вот примерно следующий набор деталей, которые мы должны собрать:

светодиода для этого устройства могут использоваться любого типа, но всегда сверхъяркие и разного цвета свечения.Я буду использовать сверхъяркие узконаправленные светодиоды, которые направляют свет на потолок. Конечно, вы можете использовать другой вариант светового дисплея. звуковой сигнал и использовать светодиоды другого типа:

Как работает эта схема … Стереосигнал от источника звука поступает во входной узел, который суммирует сигналы из левого и правого каналов и подает его на переменные сопротивления R6, R7, R8, которые регулируют уровень сигнала для каждого канала. Далее сигнал поступает на три активных фильтра, собранных по идентичной схеме на транзисторах VT1-VT3, которые различаются только номиналами конденсаторов.Смысл этих фильтров в том, что они пропускают через себя только строго определенную полосу звукового сигнала, отсекая ненужный частотный диапазон звукового сигнала сверху и снизу. Верхний (по схеме) фильтр пропускает полосу 100–800 Гц, средний – 500–2000 Гц, нижний – 1500–5000 Гц. С помощью подстроечных резисторов R5, R12 и R16 можно сместить полосу пропускания в любую сторону. Если вы хотите получить другие полосы пропускания сигнала фильтра, вы можете поэкспериментировать со значениями конденсаторов, включенных в фильтры.Далее сигналы с фильтров поступают на микросхемы A1-A3 – LM3915. Что это за микросхемы.

Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 от National Semiconductors позволяют создавать светодиодные индикаторы с разными характеристиками – линейными, растянутыми линейными, логарифмическими, специально для управления аудиосигналом. В этом случае LM3914 соответствует линейной шкале, LM3915 – логарифмической шкале, а LM3916 – специальной шкале. Используем микросхемы LM3915 – с логарифмической шкалой управления звуковым сигналом.

Начальная страница листа данных микросхемы:

(327,0 KiB, 4,065 обращений)

В общем, советую, столкнувшись с новым, неизвестным радиокомпонентом, поискать его даташит в интернете и изучить его, тем более, что есть еще даташиты с переводом на русский язык.

Например, что мы можем узнать из первого листа даташита LM3915 (даже при минимальном знании английского языка или в крайнем случае с помощью словаря):
– эта микросхема представляет собой аналоговый индикатор уровня сигнала с логарифмической шкалой отображения и шаг 3 дБ;
– можно подключить как светодиоды, так и ЖК-индикаторы;
– индикация может осуществляться в двух режимах: «точка» и «столбец»;
– максимальный выходной ток для каждого светодиода – 30 мА;
– и т.д…

Кстати, чем отличаются «точка» от «столбца».В режиме «точка» при включении следующего светодиода предыдущий гаснет, а в режиме «столбец» предыдущие светодиоды не гаснут. Для перехода в «точечный» режим достаточно отсоединить 9 вывод микросхемы от «+» питания или подключить к «массе». Кстати, на этих микросхемах можно собрать очень полезные и интересные схемы.

Продолжим. Поскольку на входы микросхем подается переменное напряжение, световой столб светодиодов будет иметь неравномерную яркость, т.е.е. при повышении уровня входного сигнала не только загорятся следующие светодиоды, но и изменится яркость их свечения. Ниже приведена таблица порога включения каждого светодиода для разных микросхем в вольтах и децибелах:

Характеристики и распиновка транзистора КТ315:

На этом завершается первая часть урока по сборке светодиодной светомузыки и начинается сборка деталей. В следующей части урока мы изучим программу проектирования печатных плат Cadsoft Eagle и изготовим печатную плату для нашего устройства с использованием пленочного фоторезиста.

Чтобы сделать цветомузыка на светодиодах своими руками, нужно иметь хотя бы базовые представления об электронике, знать, как обращаться с паяльником и правильно разбирать чертежи.

Принцип работы

В основе аналогичного устройства используется метод приватного преобразования звука и передачи его по определенным каналам с целью управления источником света. В итоге получается, что в зависимости от музыкальных параметров работа схемы будет полностью на это реагировать.Именно на этих принципах строится схема сбора.

Обычно для создания цветовых эффектов используются три или более разных цвета. Чаще используются красный, синий и зеленый цвета. Смешивая определенные комбинации с четкой продолжительностью, они создают настоящий праздник.

Разделение частот на высокие, средние и низкие связано с RC- и LC-фильтрами, которые монтируются и настраиваются в систему, в которой используются светодиоды.

Фильтры настраиваются по следующим параметрам:

Для низкочастотных частей отводится до 300 герц, причем чаще чем обычно красный;
Medium – 250 – 2500 Гц, зеленый;
Все, что выше отметки 2000 Гц, преобразуется высокочастотными фильтрами, и именно этот элемент определяет, как будет работать синий светодиод.

Для получения в процессе работы разнообразия цветовых оттенков деление на частоты следует проводить с небольшим перекрытием. В рассматриваемой схеме выбор цвета не так важен, ведь при желании можно использовать различные светодиоды, переставлять их расположение и экспериментировать, здесь все зависит от пожелания мастера. Необычная цветовая программа вкупе с колебаниями может существенно повлиять на конечный результат. Для настройки также есть такие показатели, как частота или количество каналов.

На основании этой информации можно понять, что в цветовую музыку может быть вовлечено значительное количество различных оттенков, а также прямое программирование каждого из них.

Что нужно для создания цветомузыки

Для создания такой установки можно использовать только постоянные резисторы, мощность которых составляет 0,25-0,125. Чтобы узнать величину сопротивления, смотрим на полоски, расположенные на основании.

В схему также входят резисторы R3 и подрезанные R. Основное условие – возможность их установки на плате, на которой производится установка.Если говорить о конденсаторах, то при работе берутся изделия, рабочее напряжение которых не менее 16 вольт (подойдет любой тип). Если найти конденсаторы С7 проблематично, то допускается параллельное включение пары меньших емкостей, тогда вы получите нужные значения. Конденсаторы С6, а также С1, используемые в исследуемом варианте, должны начинаться с 10 вольт, а остальные – с 25. В случае, когда устаревшие советские детали необходимо заменить на импортные, нужно понимать, что они такие. все обозначено по-разному.Поэтому заранее позаботьтесь об определении полярности устанавливаемых элементов. В противном случае схема может выйти из строя.

Также для создания цветомузыки своими руками понадобится диодный мост, рабочий ток которого составляет 200 миллиампер, а напряжение – 50В. В ситуации, когда установка готового моста невозможна, его можно создать с помощью выпрямительных диодов. Для удобства их можно снять с платы и установить отдельно, используя меньшее рабочее пространство.

Для создания одного канала требуется 6 светодиодов всех цветов. Если говорить о транзисторах, то вполне подойдут VT2 и VT1, здесь индекс особой роли не играет.

Такая светодиодная цветная музыка подойдет тем, кто слушает музыку на компьютере. Его можно поместить внутрь футляра и он будет подсвечиваться в такт музыке.

Цветомузыкальная схема очень проста и не представляет никаких сложностей.

Необходимые компоненты:
1.4 светодиода (любого цвета) 3мм
2.P2 штекер
3.2 позиционный переключатель
4. Биполярный транзистор TIP31
5. Коробку (при необходимости) можно разместить прямо в корпусе компьютера
6. Паяльник
7. Кабель

К +12 В компьютера подключаем 4 светодиода, анод подключаем к 2-х позиционному переключателю, который в свою очередь подключаем к биполярному транзистору TIP31. Подключаем два неиспользуемых конца транзистора напрямую к контактам разъема наушников или динамика P2.

Устанавливаем все собранные компоненты в коробку (коробку), либо прямо в корпус компьютера – каждый на свое усмотрение.Проделали отверстия под светодиоды, выключатель и штекер.

Установка светодиодной цветомузыки в коробке

Подключим светодиоды, транзистор и переключатель

1 из 2

Подключение светодиодов

Общий вид с транзисторами в сборе

Далее – самое интересное. Необходимо спаять светодиоды вместе, транзистор и переключатель. По фотографиям это понятно без слов. Единственное, нужно было подобрать длину проводов так, чтобы они умещались в коробке.

Общий минус светодиодов подключен к среднему контакту переключателя. От переключателя одно из положений подключается к среднему выводу транзистора, второе положение подключают по цветомузыкальной схеме, которую мы представили выше.

Монтаж проводов в розетку P2

Заключительный этап

1 из 2

Установка диодной цветомузыкальной схемы

Заглушка под пайку

Если разобрать вилку наушников, то внутри мы увидим три разъема – левый и правый каналы, массу.Подключаем один из каналов к левому выводу транзистора Tip31. Если P2 подключен через левый канал и он не «бьет» выход компьютера, то наша схема работать не будет. Поэтому сразу определитесь правильно или поэкспериментируйте. Земля (обычно длинный разъем) должна быть подключена к правому выводу транзистора.

Один из выводов переключателя должен быть заземлен транзистором. При таком подключении светодиоды начнут мигать, если на выходе будет какой-либо сигнал.Если нет сигнала с разъема P2, если сигнал с другой стороны, то они будут гореть постоянно.

Монтируем все в коробку, подключаем и проверяем работоспособность.

Представляем вашему вниманию простой вариант цветомузыкальной инсталляции, собранной в необычном футляре. Недавно в руки попали отходы металлических профилей 20х80 – их использовали. В проекте он собран на светодиодах разного цвета 10Вт (зеленый, синий и красный).

Цветомузыкальная светодиодная схема

Цветомузыкальная схема LED 3 канала по 10 Вт

Сейчас стробоскоп выполнен на таймере NE555. Что касается проблемы ограничения тока светодиода, мы используем самое простое решение, ограничивая ток через выбранные резисторы. Резисторы прикручены к профилю для отвода тепла и совершенно не перегреваются, работают при температуре не выше 60С. Ток для каждого светодиода был ограничен до 800 мА.

Схема светодиодного стробоскопа на таймере NE555

Конструкция устройства

Трансформатор тороидальный 14В 50ВА.Стробоскоп на NE555 вместе с МОП-транзистором IRF540 управляет двумя холодными белыми диодами мощностью 10 Вт через резисторы 5 Вт и 1,5 Ом.

Корпус КМУ из алюминия

Все светодиоды закреплены на алюминиевых полосах, которые монтируются в общий алюминиевый профиль. После 3 часов испытаний конструкция остаётся холодной.

Светодиодный блок управления со стробоскопом в корпусе

Органы управления навесным оборудованием

В корпусе установлены потенциометры регулировки уровня, микрофонный вход, выключатель питания, предохранитель, розетка 220 В и переключатель режима работы (стробоскоп-КМУ).Длина всего тела 700 мм. Эффект очень красивый и мощный. Без проблем можно осветить зал даже 200 квадратных метров.

Цветомузыка своими руками – что может быть приятнее и интереснее радиолюбителю, ведь собрать ее несложно, имея хорошую схему.

В современной радиотехнике существует огромное количество разнообразных радиоэлементов и светодиодов, в пользе которых сомневаться сложно. Большая цветовая гамма, яркий и насыщенный свет, высокая скорость реакции различных элементов, низкое энергопотребление.Этот список достоинств бесконечен.

Принцип работы цветомузыки: собранные по схеме светодиоды мигают от имеющегося источника звука (это может быть плеер или магнитола и колонки) с определенной частотой.

Преимущества использования светодиодов по сравнению с ранее использовавшимися в CMU:

световая насыщенность света и обширная цветовая гамма;
хорошая скорость;
низкая энергоемкость.

Самые простые схемы

Простая цветомузыка, которую можно собрать, имеет один светодиод, питается от источника постоянного тока напряжением 6-12 В.

Можно собрать вышеуказанную схему, используя светодиодную ленту и подобрав необходимый транзистор. Недостаток в том, что есть зависимость от уровня звука. Другими словами, полный эффект можно наблюдать только на одном уровне звука. Если уменьшить громкость, будет редкое мигание, а при увеличении громкости останется постоянное свечение.

Этот недостаток можно устранить с помощью трехканального преобразователя звука. Ниже представлена простейшая схема, собрать ее своими руками на транзисторах несложно.

Цветомузыкальная схема с трехканальным преобразователем звука

Для этой схемы требуется блок питания на 9 вольт, который позволит светодиодам в каналах светиться. Для сборки трех усилительных каскадов потребуются транзисторы КТ315 (аналог КТ3102). В качестве нагрузки используются разноцветные светодиоды. Для усиления используется понижающий трансформатор. Резисторы имеют функцию регулировки мигания светодиода. Схема содержит фильтры для пропускания частот.

Вы можете улучшить схему.Для этого нужно добавить яркости лампочками накаливания на 12 В. Вам потребуются управляющие тиристоры. Все устройство должно быть запитано от трансформатора. По такой простейшей схеме уже можно работать. Цветомузыку на основе тиристоров собрать под силу даже начинающему радиотехнику.

Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками? Первым делом необходимо выбрать электрическую схему.

Ниже представлена схема светомузыки с лентой RGB. Для этой установки требуется источник питания на 12 В.Он может работать в двух режимах: как лампа и как цветомузыкальный. Режим выбирается переключателем, установленным на плате.

Этапы производства

Надо сделать печатную плату. Для этого нужно взять фольгированный стеклопластик размером 50 х 90 мм и толщиной 0,5 мм. Процесс изготовления платы состоит из нескольких этапов:

подготовка текстолита, плакированного фольгой;
сверление отверстий под детали;
дорожек для рисования;
травление.

Плата готова, комплектующие куплены. Теперь начинается самый ответственный момент – распайка радиоэлементов. Конечный результат будет зависеть от того, насколько аккуратно они установлены и герметизированы.

Мы собираем нашу печатную плату с припаянными на ней компонентами такого доступного оттенка.

Краткое описание радиоэлементов

Радиоэлементы для электросхемы вполне доступны по цене, приобрести их в ближайшем магазине электротоваров не составит труда.

Для цветомузыкального сопровождения подходят проволочные резисторы мощностью 0,25-0,125 Вт. Величину сопротивления всегда можно определить по цветным полосам на корпусе, зная порядок их нанесения. Подстроечные резисторы бывают как отечественные, так и импортные.

Промышленные конденсаторы делятся на оксидные и электролитические. Подобрать нужные, проделав элементарные расчеты, не составит труда. Некоторые оксидные конденсаторы могут иметь полярность, которую необходимо соблюдать при установке.

Диодный мост можно взять готовым, но если его нет, то выпрямительный мост несложно собрать с использованием диодов серии КД или 1N4007. Светодиоды берутся обычные, с разноцветным свечением. Использование светодиодных лент RGB – перспективное направление в электронике.

Светодиодная лента RGB

Возможность собрать цветомузыкальную приставку для автомобиля

Если получилось порадовать цветомузыкальной лентой из светодиодной ленты, сделанной своими руками, то аналогичную установку со встроенной магнитолой можно сделать и для автомобиля.Его легко собрать и быстро установить. Приставку предлагается разместить в пластиковом корпусе, который можно купить в отделе электротехники и радиотехники. Агрегат надежно защищен от влаги и пыли. Легко установить на приборную панель автомобиля.

Также аналогичный корпус можно изготовить самостоятельно из оргстекла.

Подбираются пластины нужных размеров, в первой из деталей проделываются два отверстия (для питания), все детали отшлифованы. Собираем все термопистолетом.

Отличный световой эффект достигается за счет использования разноцветной (RGB) ленты.

Выход

Известная поговорка «не боги сжигают горшки» актуальна и сегодня. Разнообразный ассортимент электронных компонентов дает мастеру широкий простор для фантазии. Цветомузыкальное оформление своими руками на светодиодах – одно из проявлений безграничного творчества.

цепей Цму с фоновой подсветкой. Пятиканальная светодиодная цветная музыка. Что нам понадобится

В современной радиотехнике существует огромное количество разнообразных радиоэлементов и светодиодов, в пользе которых сомневаться сложно. Большая цветовая гамма, яркий и насыщенный свет, высокая скорость реакции различных элементов, низкое энергопотребление. Список достоинств бесконечен.

Преимущества использования светодиодов по сравнению с ранее использовавшимися в CMU:

световая насыщенность света и широкая цветовая гамма;
хорошая скорость;
низкое энергопотребление.

Самые простые схемы

Можно собрать указанную выше схему, используя светодиодную ленту и подобрав необходимый транзистор. Недостаток – зависимость частоты мигания светодиода от уровня звука.Другими словами, полный эффект можно наблюдать только на одном уровне звука. Если уменьшить громкость, то будет редкое мигание, а при увеличении громкости останется постоянное свечение.

Цветомузыкальная схема с трехканальным преобразователем звука

Для этой схемы требуется источник питания 9 В, который позволит светодиодам в каналах светиться.Для сборки трех усилительных каскадов потребуются транзисторы КТ315 (аналог КТ3102). В качестве нагрузки используются разноцветные светодиоды. Для усиления используется понижающий трансформатор. У резисторов есть функция регулировки мигания светодиода. Схема содержит фильтры для пропускания частот.

Вы можете улучшить схему. Для этого нужно добавить яркости лампочками накаливания на 12 В. Вам потребуются управляющие тиристоры. Все устройство должно быть запитано от трансформатора. По этой простейшей схеме уже можно работать.Цветомузыку на тиристорах может собрать даже начинающий радиотехник.

Как создать собственную светодиодную цветную музыку? Первым делом необходимо выбрать электрическую схему.

Ниже представлена схема светомузыки с лентой RGB. Для этой установки требуется источник питания на 12 В. Он может работать в двух режимах: как лампа и как цветомузыкальный. Режим выбирается переключателем, установленным на плате.

Этапы производства

Нужно сделать печатную плату… Для этого нужно взять фольгированный стеклопластик размером 50 х 90 мм и толщиной 0,5 мм. Процесс изготовления платы состоит из нескольких этапов:

подготовка текстолита, плакированного фольгой;
сверление отверстий под детали;
дорожек для рисования;
травление.

Плата готова, комплектующие куплены. Теперь начинается самый ответственный момент – разводка радиоэлементов. Конечный результат будет зависеть от того, насколько аккуратно они установлены и герметизированы.

Мы собираем нашу печатную плату с припаянными на ней компонентами такого доступного оттенка.

Краткое описание радиоэлементов

Радиоэлементы для электрической схемы вполне доступны по цене; Приобрести их в ближайшем магазине электротоваров не составит труда.

Для цветомузыкального сопровождения подойдут резисторы с проволочной обмоткой мощностью 0,25-0,125 Вт. Величину сопротивления всегда можно определить по цветным полосам на корпусе, зная порядок их нанесения.Подстроечные резисторы бывают как отечественные, так и импортные.

Диодный мост можно взять готовым, но если его нет, то выпрямительный мост несложно собрать с использованием диодов серии КД или 1N4007. Светодиоды берутся обычные, с разноцветным свечением.Использование светодиодных лент RGB – перспективное направление в радиоэлектронике.

Светодиодная лента RGB

Возможность сборки цветомузыкальной консоли для автомобиля

Если получилось порадовать цветомузыкой из светодиодной ленты, сделанной своими руками, то аналогичную установку со встроенной магнитолой можно сделать и для автомобиля. Его легко собрать и быстро установить. Приставку предлагается разместить в пластиковом корпусе, который можно купить в отделе электротехники и радиотехники.Агрегат надежно защищен от влаги и пыли. Легко устанавливается за приборной панелью автомобиля.

Также аналогичный корпус можно изготовить самостоятельно из оргстекла.

Отличный световой эффект достигается с помощью разноцветной (RGB) ленты.

Выход

Известная поговорка «не боги сжигают горшки» актуальна и сегодня.Разнообразный ассортимент электронных компонентов дает мастерам широкий простор для воображения. Цветомузыкальное оформление своими руками на светодиодах – одно из проявлений безграничного творчества.

Конкурс начинающих радиолюбителей
«Мой радиолюбительский дизайн»

Конкурсная разработка начинающего радиолюбителя
«Пятиканальная светодиодная цветомузыка».

Здравствуйте дорогие друзья и гости сайта!
Представляю вашему вниманию третью конкурсную работу (второй конкурс сайта) начинающего радиолюбителя.Автор дизайна: Морозас Игорь Анатольевич :

Пятиканальная светодиодная цветная музыка

Здравствуйте радиолюбители!

Как и у многих новичков, основная проблема заключалась в том, с чего начать, какой будет мой первый продукт. Я начал с того, что сначала хотел купить дом. Первый – это цветомузыка, второй – качественный усилитель для наушников. Я начал с первого раза. Цветомузыка на тиристорах вроде бы уже избитая версия, решил собрать цветомузыку для светодиодных лент RGB.Я даю вам свою первую работу.

Цветомузыкальная схема взята из Интернета. Цветомузыка простая, 5 каналов (один канал – белый фон). К каждому каналу можно подключить светодиодную ленту, но для ее работы на входе требуется маломощный усилитель сигнала. Автор предлагает использовать усилитель от компьютерных колонок. Я пошел от сложной, чтобы собрать схему усилителя по даташиту на микросхему TDA2005 2х10 Вт. Этой мощности мне кажется достаточно, даже с запасом.Все схемы старательно перерисовываю в программе sPLAN 7.0

Рис.1 Цветомузыкальная схема с усилителем входного сигнала.

В схеме цветомузыки все конденсаторы электролитические, на напряжение 16-25в. Там, где необходимо соблюдать полярность, стоит знак «+», в остальных случаях смена полярности не влияет на мигание светодиодов. По крайней мере, я этого не заметил. Транзисторы КТ819 можно заменить на КТ815. Резисторы 0,25 Вт.

В схеме усилителя микросхему необходимо разместить на радиаторе не менее 100 см2.Конденсаторы электролитические на напряжение 16-25В. Конденсаторы С8, С9, С12 пленочные, напряжение 63в. Резисторы R6, R7 мощностью 1 Вт, остальные 0,25 Вт. Переменный резистор R0- двойной, сопротивление 10-50 кОм.

Я взял блок питания с заводской импульсной мощностью 100Вт, 2х12в, 7А

В выходной, как и положено походу на радиорынок за покупкой радиодеталей. Следующее задание – нарисовать монтажную плату. Для этого я выбрал Sprint-Layout 6.0. Рекомендуется радиоспециалистами для начинающих.Учиться легко, я в этом убежден.

Рис 2. Доска для цветомузыки.

Рис. 3. Плата усилителя мощности.

Платы изготовлены по технологии ЛУТ. В Интернете много информации об этой технологии. Мне нравится, когда он похож на заводской, поэтому ЛУТ тоже сделал со стороны деталей.

Рис 3.4 Сборка радиодеталей на плате

Рис 5. Проверка работоспособности после сборки

Как всегда, самое «сложное» при сборке радиосхемы – собрать все в корпус.Купил в радиомагазине готовый корпус.

Так я сделал переднюю панель. В программе Photoshop нарисовал внешний вид передней панели, на которой должны быть установлены переменные резисторы, переключатель и светодиоды, по одному от каждого канала. Готовый рисунок распечатывается на струйном принтере на тонкой глянцевой фотобумаге.

На подготовленную обезжиренную панель с отверстиями приклеиваю фотобумагу столярным клеем:

Затем я поставил панели под так называемый пресс. На день.В качестве жима у меня блин со штангой 15 кг:

Окончательная сборка:

Вот что произошло:

Приложения к статье:

(2,9 МБ, 2,958 обращений)

Уважаемые друзья и гости сайта!

Не забудьте высказать свое мнение о конкурсных работах и принять участие в голосовании за понравившийся дизайн на форуме сайта. Спасибо.

Несколько предложений для тех, кто будет повторять дизайн:
1.К такому мощному стереоусилителю можно подключить колонки, тогда вы получите два устройства в одном – цветомузыкальный и качественный усилитель низких частот.
2. Даже если полярность включения электролитических конденсаторов в цепи цветомузыки не влияет на ее работу, наверное, лучше соблюдать полярность.
3. На входе цветомузыки, наверное, лучше поставить входной узел для суммирования сигналов левого и правого каналов (). Автор, судя по схеме, отправляет сигнал с правого канала усилителя на высокочастотный канал цветомузыки (синий), а сигнал с левого канала усилителя направляет на остальные каналы цветомузыки. , но, наверное, лучше послать сигнал на все каналы от объединителя аудиосигналов.
4. Замена транзистора КТ819 на КТ815 подразумевает уменьшение количества возможных светодиодов.

Ниже приведены схемы и статьи на тему «цветомузыка» на сайте по радиоэлектронике и радиолюбительском сайте.

Что такое «цветомузыка» и где она применяется, принципиальные схемы самодельных устройств, относящиеся к термину «цветомузыка».

Предлагаю две простые схемы CMU. Первый был собран много лет назад, повторен несколькими радиолюбителями и в настройке не нуждался.Схема собрана всего на шести транзисторах типа КТ315, их, конечно, можно заменить другими … Описана простая, легко воспроизводимая цветомузыкальная установка на симметричных тиристорах и лампах накаливания, которые можно использовать для освещения зал или танцпол, ведь скоро лето! Говорят о цветомузыке … Эта музыкальная шкатулка имеет относительно большую мощность осветительных ламп, а именно: в каждом канале можно использовать лампы, рассчитанные на напряжение 220 В (одна или несколько), либо низковольтные, подключенные в гирлянды 220 В.Суммарная мощность … Схема простой цветомузыкальной приставки для работы с ламповым радиоприемником, усилителем низких частот или магнитофоном. Он содержит минимум деталей и несложен в сборке, хороший вариант для начинающих радиолюбителей. Подключите его ко вторичной обмотке выходного трансформатора. Используется для питания … Цветомузыкальная схема, принцип работы установки основан на делении спектра звукового сигнала по частоте. Для достижения большего разнообразия и богатства цветового рисунка вместо широко распространенной трехцветной системы используется четырехцветная система (красный, желтый, синий и фиолетовый)… сопровождение эстрадных номеров. В этом случае в проекторы с цветными светофильтрами целесообразно монтировать мощные лампы накаливания, направляя их … Установка с импульсным регулированием тиристоров обеспечивает сходимость динамических диапазонов яркости свечения ламп и уровня звуковой сигнал, а также получение каналов компенсации света без использования специальных электронных устройств. Мощность каждого из трех основных каналов … Самодельная цветомузыка на симисторах, схема и описание деталей для самостоятельного изготовления.Симисторы представляют собой симметричные тиристоры, которые работают при любой полярности напряжения на аноде. Применяются в бытовых диммерах СРП-0,2-1. Установка – трехканальная. На его вход аудиосигнал поступает через повышающий трансформатор Т1, который также выполняет функции … Хочу представить вашему вниманию цветомузыкальную приставку, собранную на двух синхронных двоичных счетчиках-делителях (каждый счетчик основан на четырех D-триггеры), это тоже микросхема К561ИЕ10. Такая конструкция легко доступна для повторения, микросхему К561ИЕ10 еще можно купить в радиомагазине, а радиолюбители наверняка найдут ее в наличии… Предлагаемые простые устройства предназначены для создания световых эффектов на дискотеках и во время различных развлекательных мероприятий. Генерируемые ими сигналы могут управлять несколькими осветительными приборами, переключая их практически случайным образом. При условии … Пик популярности цветомузыкальных инсталляций приходится на 80-е годы прошлого века, сейчас о них как-то почти забыли. И все же время не стоит на месте, и появляются новые технологии, способные возродить «цветомузыку» в новом виде. Вот, например, трехцветные светодиодные ленты RGB или гирлянды… Приведена схема простой самодельной трехканальной цветомузыкальной установки с микрофоном для реагирования на звук в помещении. Устройство «подключается» к акустическому оборудованию, то есть вместо разъема на входе микрофон, и он воспринимает музыку прямо в комнате, где она находится … В качестве экран для цветомузыкальной инсталляции. Преимущество светодиодной ленты RGB в том, что ее можно расположить как угодно, либо под матовым экраном, либо, например, повесить как гирлянду на елку.Схема цветомузыкальной инсталляции … Это устройство представляет собой типичную аналоговую светомузыкальную приставку, подобную тем, которые были очень популярны в 80-90-е годы и незаслуженно забыты сегодня. Входной сигнал через отдельный трансформатор поступает на четыре активных фильтра, разделяя сигнал на четыре … Принципиальная схема самодельной цветомузыки на три канала, она основана на декодерах тона LM567, для переключения используются оптопереключатели S202S02. Пик популярности цветомузыкальных инсталляций приходится на 80-е годы прошлого века.Теперь о них как-то почти забыли. И все же время не стоит … Схема светомузыки на светодиодах, простая конструкция на микросхемах К561ИЕ16, К176ИЕ4 для начинающих радиолюбителей. В большинстве случаев светомузыкальные инсталляции основаны на фильтрах, разделяющих входной аудиосигнал на несколько полос. Тогда на выходе каждой из полос идет клавиша … Интересное самодельное устройство, меняющее цвет светодиодов по соотношению частотных составляющих звукового сигнала.Это устройство не является полностью цветомузыкальной инсталляцией, потому что работает совершенно по-другому. Цветомузыкальная инсталляция у входа … Добрый день уважаемые радиолюбители. Эта статья появилась из-за множества вопросов об ионофонах разного типа, присланных мне после публикации серии статей на эту тему. Особенно часто возникают вопросы, связанные с ламповыми ионофонами, их усовершенствованием и дальнейшим развитием … В радиолюбительской литературе широко представлены различные варианты светодинамических установок (СДУ).По большей части их можно разделить по принципу действия на две разные группы: это переключатели для гирлянд (огней), работающие от тактового генератора по определенной программе … Добрый день уважаемые радиолюбители. Сегодня я хотел бы продолжить небольшую серию статей, посвященную ионофонам, отвечая на многочисленные запросы и вопросы, которые возникли после публикации предыдущих статей по этой теме. Предлагаемая версия ионофона, по сути, является более мощной версией…

Для сборки цветомузыки на светодиодах своими руками необходимо иметь базовые знания электроники, уметь читать схемы и работать с паяльником. В статье мы рассмотрим, как работает цветомузыка на светодиодах, основные рабочие схемы, на основе которых можно собрать свои уже готовые устройства, а в конце поэтапно соберем готовое устройство пример.

В основе цветомузыкальных инсталляций лежит метод преобразования частоты музыки и ее передачи по отдельным каналам для управления источниками света.В итоге получается, что в зависимости от основных музыкальных параметров ему будет соответствовать работа цветовой системы. В основе этого прицепа лежит схема, по которой собрана цветомузыка на светодиодах своими руками.

Обычно для создания цветовых эффектов используются не менее трех разных цветов. Он может быть синим, зеленым и красным. Смешиваясь в разных комбинациях, с разной продолжительностью, они могут создать удивительную атмосферу веселья.

Фильтры LC и RC способны разделять сигнал на низкую, среднюю и высокую чистоту, они устанавливаются и настраиваются в цветомузыкальную систему с помощью светодиодов.

Настройки фильтра устанавливаются на следующие параметры:

до 300 Гц для фильтра нижних частот, как правило, его цвет красный;
250-2500 Гц для среднего, зеленого цвета;
все выше 2000 Гц преобразуется фильтром верхних частот, как правило, от этого зависит работа синего светодиода.

Разделение на частоты осуществляется с небольшим перекрытием, это необходимо для получения разных цветовых оттенков в процессе работы прибора.

Выбор цвета в данной цветомузыкальной схеме не принципиален, и при желании можно использовать светодиоды разных цветов по своему усмотрению, менять местами и экспериментировать, никто не может запретить. Различные колебания частоты в сочетании с использованием нестандартной цветовой гаммы могут существенно повлиять на качество результата.

Параметры схемы, такие как количество каналов и их частота, также доступны для настройки, из чего можно сделать вывод, что для цветомузыки можно использовать большое количество светодиодов разных цветов, и можно индивидуально настроить каждый из них в частота и ширина канала.

Что нужно для создания цветовой музыки

Резисторы для цветомузыкальной установки собственного производства можно использовать только постоянные, мощностью 0,25-0,125. Подходящие резисторы можно увидеть на рисунке ниже. Полоски на теле показывают степень сопротивления.

Также в схеме используются резисторы R3, и подстроечные R – 10, 14, 7 и R 18 вне зависимости от типа. Главное требование – возможность установки на плату, используемую при сборке.Первый вариант светодиодной цветомузыки собирался с помощью резистора переменного тока с обозначением СПЗ-4ВМ, импортный – подстроечный.

Что касается конденсаторов, то нужно использовать детали с рабочим напряжением не менее 16 вольт. Тип может быть любым. Если вам сложно найти конденсатор С7, можно подключить параллельно два меньших по емкости, чтобы получить требуемые параметры.

Конденсаторы C1, C6, используемые в цепи цветомузыки светодиода, должны быть способны работать при 10 В, соответственно C9-16V, C8-25V.Если вместо старых советских конденсаторов планируется использовать новые, импортные, то стоит помнить, что у них разница в обозначении, нужно заранее определить полярность конденсаторов, которые будут устанавливаться, иначе можно перепутать и портить схему.

Для изготовления цветомузыки требуется диодный мост с напряжением 50 В и рабочим током около 200 миллиампер. В случае, когда нет возможности установить готовый диодный мост, можно сделать его из нескольких выпрямительных диодов, для удобства их можно снять с платы и установить отдельно, используя плату меньшего размера.

Параметры диодов подобраны аналогично используемым в заводском варианте моста, диоды.

светодиода должны быть красным, синим и зеленым. Для одного канала их нужно шесть.

Еще один необходимый элемент – регулятор напряжения. Применяется пятивольтовый стабилизатор, импортный, артикул 7805. Можно также использовать 7809 (девятивольтовый), но тогда нужно исключить из схемы резистор R22, а вместо него ставится перемычка, соединяющая отрицательную шину. и средний терминал.

Цветомузыку можно подключить к музыкальному центру с помощью трехконтактного разъема jack.

И последнее, что нужно иметь при сборке, – это трансформатор с подходящими параметрами напряжения.

Общая схема сборки цветомузыки, в которой использованы детали, описанные на фото ниже.

Несколько рабочих схем

Ниже будет предложено несколько рабочих схем цветомузыки на светодиодах.

Номер варианта 1

Для этой схемы можно использовать светодиоды любого типа.Главное, чтобы они были супер яркими и разными по свечению. Схема работает по следующему принципу, сигнал от источника передается на вход, где сигналы каналов суммируются и затем отправляются на переменное сопротивление. (R6, R7, R8) Этим сопротивлением регулируется уровень сигнала для каждого канала, после чего он поступает на фильтры. Разница между фильтрами заключается в емкости конденсаторов, используемых для их сборки. Их смысл, как и в других устройствах, заключается в преобразовании и уточнении звукового диапазона в определенных пределах.Это верхние, средние и низкие частоты … Для настройки цветомузыкальной схемы установлены регулировочные резисторы. После всего этого сигнал поступает на микросхему, которая позволяет устанавливать различные светодиоды.

Вариант № 2

Вторая версия светодиодной цветомузыки отличается простотой и подходит для начинающих. Схема включает усилитель и три канала частотной обработки. Установлен трансформатор, без которого можно обойтись, если входной сигнал достаточен для размыкания светодиодов.Как и в аналогичных схемах, используются регулировочные резисторы, обозначенные как R4-6. Транзисторы можно использовать любые, главное, чтобы они пропускали более 50% тока. По сути, больше ничего не требуется. Схема при желании может быть улучшена для получения более мощной цветомузыкальной установки.

Пошаговая сборка простейшей цветомузыкальной модели

Для сборки простой светодиодной цветомузыки потребуются следующие материалы:

светодиоды размером пять миллиметров;
провод от старых наушников;
оригинал или аналог транзистора КТ817;
блок питания 12 вольт;
несколько проводов;
кусок оргстекла;
.

Первое, с чего стоит начать – сделать корпус будущей цветомузыки из оргстекла. Для этого его нарезают по размеру и приклеивают клеевым пистолетом. Коробку лучше сделать прямоугольной формы. Размеры можно подогнать под себя.

Для расчета количества светодиодов разделите напряжение адаптера (12 В) на рабочие светодиоды (3 В). Получается, что нам нужно установить в коробку 4 светодиода.

Снимаем кабель с наушников, у него три провода, будем использовать один левый или правый канал и один общий.

Нам не нужен один провод и его можно изолировать.

Схема простой светодиодной цветомузыки выглядит следующим образом:

Перед сборкой прокладываем кабель внутри коробки.

Светодиоды

имеют полярность, соответственно при подключении ее нужно учитывать.

При сборке нужно стараться не нагревать транзистор, так как это может привести к его поломке, и учитывать маркировку на ножках. Эмиттер обозначается (E), база и коллектор соответственно (B) и (K).После сборки и осмотра можно устанавливать верхнюю крышку.

Готовый вариант цветомузыки на светодиодах

В заключение хочется сказать, что собрать цветомузыку на светодиодах не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Конечно, если вам нужно устройство с красивым дизайном, то придется потратить много времени и сил. Но для изготовления простой цветомузыки в информационных или развлекательных целях достаточно собрать одну из схем, представленных в статье.

Дополнительно

AT: Купил ленту с контактами G, R, B, 12. Как подключить?
A: Это не та лента, можно выкинуть
AT: Прошивка загружается, но появляется ошибка «Сообщение Pragma…». Обозначается красными буквами.
A: Это не ошибка, а информация о версии библиотеки
AT: Что мне делать, чтобы соединить ленту собственной длины?
О: Подсчитайте количество светодиодов, перед загрузкой прошивки измените самую первую настройку NUM_LEDS в скетче (по умолчанию 120, замените на свою). Да просто замените и все !!!
AT: Сколько светодиодов поддерживает система?
A: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штук
AT: Как увеличить эту сумму?
A: Есть два варианта: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придется переписывать часть). Или возьмите Arduino MEGA, у него больше памяти.
AT: Какой конденсатор поставить на ленту БП?
A: Электролитический.Напряжение минимум 6.3 Вольт (можно больше, но сам кондер будет больше). Емкость не менее 1000 мкФ, и чем больше, тем лучше.
AT: Как проверить ленту без Arduino? Лента горит без Ардуино?
A: Адресная лента управляется специальным протоколом и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру)
СБОРКА СХЕМЫ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру ПОТЕНТ (на скетче в блоке настроек в настройках сигнала ) присвоить 0.будет использоваться внутренний источник опорного 1,1 Вольта. Но не на всех объемах! Чтобы система работала правильно, вам нужно будет выбрать громкость входящего аудиосигнала так, чтобы все было красиво, используя две предыдущие настройки.
версии 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК-УПРАВЛЕНИЯ, режимы переключаются кнопкой, все остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.
Как мне настроить другой пульт?
Для других пультов дистанционного управления кнопки имеют другой код, используйте эскиз, чтобы определить код кнопки IR_test (версия 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), находится в архиве проекта. Скетч отправляет коды нажатых кнопок на монитор порта. Далее в основном скетче в разделе для разработчиков есть блок определений кнопок пульта ДУ, просто измените коды на свои. Калибровать пульт можно, но честно говоря уже довольно лениво.
Как сделать две шкалы объема на канал?
Для этого совсем не обязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические соединения тремя проводами (GND, 5V, DO-DI).Лента будет продолжать двигаться как одно целое, но теперь у вас есть две части. Разумеется, аудиоразъем должен быть подключен тремя проводами, а режим моно (MONO 0) отключен в настройках, а количество светодиодов должно быть равно общему количеству двух сегментов.
П.С. Смотрите первую схему на схемах!
Как сбросить настройки, хранящиеся в памяти?
Если поигрались с настройками и что-то пошло не так, можно сбросить настройки до “заводских”.Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , выставить 1, прошить, поставить 0 и снова прошить. Настройки из эскиза будут записаны в память. Если у вас 2.3, то смело обновляйтесь до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, что никак не повлияет на работу системы. В версии 2.9 была настройка SETTINGS_LOG , которая выводит в порт значения настроек, хранящиеся в памяти. Итак, для отладки и понимания.

Прогресс и проблемы в понимании функции кортикальных микросхем при обработке слуха

Кепекс, А. и Фишелл, Г. Типы интернейронных клеток пригодны для функционирования. Природа 505 , 318–326 (2014).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

Roux, L., Stark, E., Sjulson, L.И Бузаки, Г. Оптогенетическая идентификация in vivo и манипулирование подтипами ГАМКергических интернейронов. Curr. Opin. Neurobiol. 26 , 88–95 (2014).

CAS Статья PubMed Google ученый

Брегман А.С. Анализ слуховой сцены: перцепционная организация звука (MIT Press, 1990).

Фен, А. С. и Ратнам, Р. Нейронные основы слуха в реальных ситуациях. Annu. Rev. Psychol. 51 , 699–725 (2000).

CAS Статья PubMed Google ученый

Айзенберг М. и Геффен М. Н. Двунаправленные эффекты слухового аверсивного обучения на остроту восприятия опосредуются слуховой корой. Nat. Neurosci. 16 , 994–996 (2013).

CAS Статья PubMed Google ученый

М. Абелес и М. Х. Младший. Функциональная архитектура первичной слуховой коры кошек: столбчатая организация и организация в зависимости от глубины. J. Neurophysiol . 33 , 172–187 (1970).

CAS PubMed Google ученый

Шамма С.А., Флешман Дж. У., Уайзер П. Р. и Верснель Х. Организация зон реакции в первичной слуховой коре хорька. J. Neurophysiol. 69 , 367–383 (1993).

CAS PubMed Google ученый

Вер, М. и Задор, А. М. Сбалансированное торможение лежит в основе настройки и обостряет синхронизацию спайков в слуховой коре. Природа 426 , 442–446 (2003).

ADS CAS Статья PubMed Google ученый

Талвар С. К. и Герштейн Г. Л. Реорганизация слуховой коры бодрствующих крыс путем локальной микростимуляции и ее влияние на поведение с частотной дискриминацией. J. Neurophysiol. 86 , 1555–1572 (2001).

CAS PubMed Google ученый

10.

Трамо, М. Дж., Шах, Г. Д. и Брейда, Л. Д. Функциональная роль слуховой коры в частотной обработке и восприятии высоты тона. J. Neurophysiol. 87 , 122–139 (2002).

Артикул PubMed Google ученый

11.

Дикстра, А. Р., Кох, К. К., Брейда, Л. Д. и Трамо, М. Дж. Диссоциация обнаружения и различения чистых тонов после двусторонних поражений слуховой коры. PLoS ONE 7 , e44602 (2012).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

12.

Ohl, F. W., Wetzel, W., Wagner, T., Rech, A. & Scheich, H. Двусторонняя абляция слуховой коры у монгольских песчанок влияет на распознавание частотно-модулированных тонов, но не чистых тонов. Учиться. Mem. 6 , 347–362 (1999).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

13.

Гименес, Т. Л., Лоренц, М. и Харамилло, С. Адаптивная категоризация звуковой частоты не требует слуховой коры у крыс. J. Neurophysiol. 114 , 1137–1145 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

14.

Ву, Г. К., Арбакл, Р., Лю, Б. Х., Тао, Х. У. и Чжан, Л. И. Боковое усиление корковой частотной настройки за счет примерно сбалансированного торможения. Нейрон. 58 , 132–143 (2008).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

15.

Шинкель-Билефельд, Н., Дэвид, С. В., Шамма, С. А. и Баттс, Д. А. Вывод о роли торможения в слуховой обработке сложных естественных стимулов. J. Neurophysiol. 107 , 3296–3307 (2012).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

16.

Лю, Б. Х., Ву, Г. К., Арбакл, Р., Тао, Х. В. и Чжан, Л. И. Определение настройки корковой частоты с помощью повторяющихся возбуждающих схем. Nat. Neurosci. 10 , 1594–1600 (2007).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

17.

Освальд, А. М., Шифф, М. Л. и Рейес, А. Д. Синаптические механизмы, лежащие в основе обработки слуха. Curr. Opin. Neurobiol. 16 , 371–376 (2006).

CAS Статья PubMed Google ученый

18.

Wang, J., Caspary, D. & Salvi, R.J. Антагонист ГАМК-А вызывает резкое расширение настройки в первичной слуховой коре. Нейроотчет 11 , 1137–1140 (2000).

CAS Статья PubMed Google ученый

19.

Чен, К. и Джен, П. Х. Применение бикукуллина влияет на паттерны разряда, функции скорости-интенсивности и характеристики настройки частоты слуховых корковых нейронов летучих мышей. Слушай. Res. 150 , 161–174 (2000).

CAS Статья PubMed Google ученый

20.

Tan, A. Y. & Wehr, M. Сбалансированное вызванное тонами синаптическое возбуждение и торможение в слуховой коре мышей. Неврология 163 , 1302–1315 (2009).

CAS Статья PubMed Google ученый

21.

Lee, S.H. et al. Активация определенных интернейронов улучшает избирательность функции V1 и визуальное восприятие. Природа 488 , 379–383 (2012).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

22.

Hamilton, L. S. et al. Оптогенетическая активация тормозной сети усиливает прямую функциональную связь в слуховой коре. Нейрон 80 , 1066–1076 (2013).

CAS Статья PubMed Google ученый

23.

Айзенберг, М., Мвиламбве-Тшилобо, Л., Бригуглио, Дж. Дж., Натан, Р. Г. и Геффен, М. Н. Двунаправленная регуляция врожденного и усвоенного поведения, основанного на частотной дискриминации тормозных нейронов коры. PLoS Biol. 13 , e1002308 (2015).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

24.

Markram, H. et al. Интернейроны тормозной системы неокортекса. Nat. Rev. Neurosci. 5 , 793–807 (2004).

CAS Статья PubMed Google ученый

25.

Руди, Б., Фишелл, Г., Ли, С. и Хьерлинг-Леффлер, Дж. Три группы интернейронов составляют почти 100% неокортикальных ГАМКергических нейронов. Dev. Neurobiol. 71 , 45–61 (2011).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

26.

Спитцер, Н. С. Переключение нейротрансмиттеров в развивающемся и взрослом мозге. Annu. Rev. Neurosci. 40 , 1–19 (2017).

CAS Статья PubMed Google ученый

27.

Сейболд Б. А., Филлипс Э. А., Шрейнер К. Э. и Хазенстауб А. Р. Тормозящие действия, объединенные сетевой интеграцией. Нейрон. 87 , 1181–1192 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

28.

Филипс, Э. А. и Хазенстауб, А. Р. Асимметричные эффекты активации и инактивации корковых интернейронов. Элиф 5 , e18383 (2016).

PubMed PubMed Central Google ученый

29.

Мур, А. К. и Вер, М.Тормозящие интернейроны, экспрессирующие парвальбумин, в слуховой коре хорошо настроены на частоту. J. Neurosci. 33 , 13713–13723 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

30.

Li, L. Y. et al. Дифференциальные свойства рецептивного поля нейронов, ингибирующих парвальбумин и соматостатин, в слуховой коре мышей. Cereb. Cortex. 25 , 1782–1791 (2015).

Артикул PubMed Google ученый

31.

Yavorska, I. & Wehr, M. Соматостатин-экспрессирующие ингибирующие интернейроны в корковых цепях. Передние нейронные цепи 10 , 76 (2016).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

32.

Денев, С. и Маченс, К. К. Эффективные коды и сбалансированные сети. Nat. Neurosci. 19 , 375–382 (2016).

CAS Статья PubMed Google ученый

33.

Улановский Н., Лас Л. и Нелкен И. Обработка маловероятных звуков корковыми нейронами. Nat. Neurosci. 6 , 391–398 (2003).

CAS Статья PubMed Google ученый

34.

Natan, R.G. et al. Дополнительный контроль сенсорной адаптации двумя типами корковых интернейронов. eLife 4 , e09868 (2015).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

35.

Нелкен И. Стимул-специфическая адаптация и обнаружение отклонений в слуховой системе: эксперименты и модели. Biol. Киберн. 108 , 655–663 (2014).

Артикул PubMed Google ученый

36.

Chen, I. W., Helmchen, F. & Lutcke, H. Специфические ранние и поздние странные реакции в возбуждающих и тормозных нейронах слуховой коры мышей. J. Neurosci. 35 , 12560–12573 (2015).

CAS Статья PubMed Google ученый

37.

Като, Х.К., Жилле, С. Н. и Исааксон, Дж. С. Гибкие сенсорные представления в слуховой коре, обусловленные поведенческой релевантностью. Нейрон 88 , 1027–1039 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

38.

Уильямсон, Р. С., Аренс, М. Б., Линден, Дж. Ф. и Сахани, М. Зависящая от входа модуляция усиления с помощью местного сенсорного контекста формирует корковые и таламические реакции на сложные звуки. Нейрон 91 , 467–481 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

39.

Натан, Р. Г., Рао, В. и Геффен, М. Н. Корковые интернейроны по-разному формируют настройку частоты после адаптации. Cell Rep. 21 , 878–890 (2017).

CAS Статья PubMed Google ученый

40.

Филлипс, Э. А. К., Шрейнер, К. Э. и Хазенстауб, А. Р. Корковые интернейроны по-разному регулируют влияние акустического контекста. Cell Rep. 20 , 771–778 (2017).

CAS Статья PubMed Google ученый

41.

Nelson, A. et al. Схема моторной корковой модуляции слуховой корковой активности. J. Neurosci. 33 , 14342–14353 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

42.

Шнайдер Д. М., Нельсон А. и Муни Р. Синаптическая и схемная основа для следственного разряда в слуховой коре. Природа 513 , 189–194 (2014).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

43.

Rock, C. & Apicella, A.J. Каллозальные проекции управляют нейронально-специфическими ответами в слуховой коре мышей. J. Neurosci. 35 , 6703–6713 (2015).

CAS Статья PubMed Google ученый

44.

Марлин, Б. Дж., Митр, М., Д’Амур, Дж. А., Чао, М. В. и Фремке, Р. К. Окситоцин способствует поведению матери, уравновешивая корковое торможение. Природа 520 , 499–504 (2015).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

45.

Letzkus, J. J. et al. Растормаживающая микросхема для обучения ассоциативному страху в слуховой коре. Природа 480 , 331–335 (2011).

ADS CAS Статья PubMed Google ученый

46.

Zhang, S. et al.Избирательное внимание. Дальнодействующие и локальные схемы для модуляции обработки зрительной коры сверху вниз. Наука 345 , 660–665 (2014).

ADS CAS Статья PubMed Google ученый

47.

Ли, С., Кругликов, И., Хуанг, З. Дж., Фишелл, Г. и Руди, Б. Растормаживающий контур опосредует моторную интеграцию в соматосенсорной коре. Nat. Neurosci. 16 , 1662–1670 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

48.

Poorthuis, R. B., Enke, L. & Letzkus, J. J. Модуляция холинергической цепи посредством дифференциального рекрутирования типов неокортикальных интернейронов во время поведения. J. Physiol. 592 , 4155–4164 (2014).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

49.

Fu, Y. et al. Корковый контур для управления усилением поведенческим состоянием. Ячейка 156 , 1139–1152 (2014).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

50.

Кукули, Ф., Рой, М., Ченжакс, Дж. П. и Маскос, У. Никотиновые рецепторы в префронтальной коре головного мозга мышей модулируют сверхмедленные колебания, связанные с сознательной обработкой. Proc. Natl Acad.Sci. США 113 , 14823–14828 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

51.

Kuchibhotla, K. V. et al. Параллельная обработка посредством коркового торможения обеспечивает контекстно-зависимое поведение. Nat. Neurosci. 20 , 62–71 (2017).

CAS Статья PubMed Google ученый

52.

Pi, H. J. et al. Корковые интернейроны, специализирующиеся на растормаживающем контроле. Природа 503 , 521–524 (2013).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

53.

Mesik, L. et al. Свойства функционального ответа VIP-экспрессирующих тормозных нейронов в зрительной и слуховой коре головного мозга мышей. Передние нейронные цепи 9 , 22 (2015).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

54.

Ибрагим, Л. А. и др. Усиление кросс-модальности обработки зрительной коры через ингибирование и растормаживание, опосредованное слоем 1. Нейрон 89 , 1031–1045 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

55.

McGarry, L.M. et al. Количественная классификация соматостатин-положительных интернейронов неокортекса позволяет выделить три подтипа интернейронов. Передние нейронные цепи 4 , 12 (2010).

PubMed PubMed Central Google ученый

56.

DeFelipe, J. et al. Новые взгляды на классификацию и номенклатуру кортикальных ГАМКергических интернейронов. Nat. Rev. Neurosci. 14 , 202–216 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

57.

Фино, Э., Пакер, А. М. и Юсте, Р. Логика ингибирующей связи в неокортексе. Невролог 19 , 228–237 (2013).

Артикул PubMed Google ученый

58.

Нака, А. и Адесник, Х. Тормозные цепи в корковом слое 5. Передние нейронные цепи 10 , 35 (2016).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

59.

Сонг, С., Шостром, П. Дж., Рейгл, М., Нельсон, С. и Чкловский, Д. Б. В высшей степени неслучайные особенности синаптических связей в локальных корковых цепях. PLoS Biol. 3 , e68 (2005).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

60.

Цодыкс, М. В., Скэггс, В. Э., Сейновски, Т. Дж., Макнотон, Б. Л. Парадоксальные эффекты внешней модуляции тормозных интернейронов. J. Neurosci. 17 , 4382–4388 (1997).

CAS PubMed Google ученый

61.

Латам, П.Э. и Ниренберг, С. Вычисления и стабильность в корковых сетях. Neural. Comput. 16 , 1385–1412 (2004).

Артикул PubMed МАТЕМАТИКА Google ученый

62.

Озэки, Х., Финн, И. М., Шаффер, Э. С., Миллер, К. Д. и Ферстер, Д. Тормозная стабилизация корковой сети лежит в основе подавления визуального окружения. Нейрон 62 , 578–592 (2009).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

63.

Сусилло Д. Нейронные схемы как вычислительные динамические системы. Curr. Opin. Neurobiol. 25 , 156–163 (2014).

CAS Статья PubMed Google ученый

64.

ван Фрисвейк, С. и Сомполински, Х. Хаотическое сбалансированное состояние в модели корковых цепей. Neural. Comput. 10 , 1321–1371 (1998).

Артикул PubMed Google ученый

65.

Рубин Д. Б., Ван Хузер С. Д. и Миллер К. Д. Стабилизированная супралинейная сеть: мотив объединяющей схемы, лежащий в основе интеграции множества входов в сенсорной коре. Нейрон 85 , 402–417 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

66.

Литвин-Кумар, А., Розенбаум, Р., Дойрон, Б. Тормозная стабилизация и визуальное кодирование в корковых цепях с множественными подтипами интернейронов. J. Neurophysiol. 115 , 1399–1409 (2016).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

67.

Avermann, M., Tomm, C., Mateo, C., Gerstner, W. & Petersen, C.C. Микросхемы возбуждающих и тормозных нейронов в слое 2/3 бочкообразной коры мышей. J. Neurophysiol. 107 , 3116–3134 (2012).

CAS Статья PubMed Google ученый

68.

Tomm, C., Avermann, M., Petersen, C., Gerstner, W. & Vogels, T. P. Смещения, зависящие от типа соединения, делают однородные случайные сетевые модели совместимыми с кортикальными записями. J. Neurophysiol. 112 , 1801–1814 (2014).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

69.

Вирлинг-Клаассен, Д., Кардин, Дж. А., Мур, К. И. и Джонс, С. Р. Вычислительное моделирование отдельных неокортикальных колебаний, вызванных избирательным оптогенетическим приводом клеточного типа: отдельные резонансные контуры, управляемые низкопороговыми импульсами и интернейронами с быстрым выбросом. Фронт. Гм. Neurosci. 4 , 198 (2010).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

70.

Merolla, P.A. et al. Искусственный мозг. Интегральная схема с миллионными импульсными нейронами с масштабируемой коммуникационной сетью и интерфейсом. Наука 345 , 668–673 (2014).

ADS CAS Статья PubMed Google ученый

71.

Markram, H. et al. Реконструкция и моделирование микросхем неокортекса. Ячейка 163 , 456–492 (2015).

CAS Статья PubMed Google ученый

72.

Wang, Y. et al. Анатомо-физиологические и молекулярные свойства клеток Мартинотти соматосенсорной коры ювенильной крысы. J. Physiol. 561 , 65–90 (2004).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

73.

Hopfield, J.J. Нейронные сети и физические системы с возникающими коллективными вычислительными возможностями. Proc. Natl Acad. Sci. США 79 , 2554–2558 (1982).

ADS MathSciNet CAS Статья PubMed PubMed Central МАТЕМАТИКА Google ученый

74.

Guo, W. et al. Слышание света: нейронное и перцептивное кодирование оптогенетической стимуляции в центральном слуховом пути. Sci. Реп. 5 , 10319 (2015).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

75.

Лёвенштейн Ю., Яновер У. и Румпель С. Прогнозирование динамики сетевых подключений в неокортексе. J. Neurosci. 35 , 12535–12544 (2015).

CAS Статья PubMed Google ученый

76.

Bandyopadhyay, S., Shamma, S.A. & Kanold, P.O. Дихотомия функциональной организации в слуховой коре мышей. Nat. Neurosci. 13 , 361–368 (2010).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

77.

Ротшильд Г., Нелкен И. и Мизрахи А. Функциональная организация и динамика популяции в первичной слуховой коре мышей. Nat.Neurosci. 13 , 353–360 (2010).

CAS Статья PubMed Google ученый

78.

Чемберс, Б. и Маклин, Дж. Н. Паттерны мультинейронной активности идентифицируют селективные синаптические связи при реалистичных экспериментальных ограничениях. J. Neurophysiol. 114 , 1837–1849 (2015).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

79.

Раджан К., Харви К. Д. и Танк Д. В. Рекуррентные сетевые модели генерации последовательностей и памяти. Нейрон 90 , 128–142 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

80.

Ландау, И. Д., Эггер, Р., Дерксен, В. Дж., Оберлендер, М., Сомполинский, Х. Влияние структурной неоднородности на баланс возбуждения-торможения в корковых сетях. Нейрон 92 , 1106–1121 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

81.

Альджадефф, Дж., Стерн, М. и Шарпи, Т. Переход к хаосу в случайных сетях со связностью, зависящей от типа соты. Phys. Rev. Lett. 114 , 088101 (2015).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

82.

Яценко Д. и др. Улучшенная оценка и интерпретация корреляций в нейронных цепях. PLoS Comput. Биол. 11 , e1004083 (2015).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

83.

Ko, H. et al. Возникновение функциональных микросхем в зрительной коре. Природа 496 , 96–100 (2013).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

84.

Timme, N. M. et al. Нейроны высокой степени обрабатывают корковые вычисления. PLoS Comput. Биол . 12 , e1004858 (2016).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

85.

Окер, Г. К., Литвин-Кумар, А. и Дойрон, Б. Самоорганизация микросхем в сетях импульсных нейронов с пластиковыми синапсами. PLoS Comput. Биол. 11 , e1004458 (2015).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

86.

Bassett, D. S. et al. Динамическая реконфигурация сетей человеческого мозга во время обучения. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 7641–7646 (2011).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

87.

Bassett, D.S. et al. Иерархическая организация корковых сетей человека при здоровье и шизофрении. J. Neurosci. 28 , 9239–9248 (2008).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

88.

Harris, K. D. et al. Как нейроны работают вместе? Уроки слуховой коры. Слушай. Res. 271 , 37–53 (2011).

ADS Статья PubMed Google ученый

89.

Luczak, A., Bartho, P. & Harris, K. D. Спонтанные события очерчивают область возможных сенсорных реакций в популяциях неокортекса. Нейрон 62 , 413–425 (2009).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

90.

Пачитариу, М., Лямзин, Д. Р., Сахани, М. и Лесика, Н. А. Зависимое от состояния популяционное кодирование в первичной слуховой коре. J. Neurosci. 35 , 2058–2073 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

91.

Лин, И. К., Окун, М., Карандини, М. и Харрис, К. Д. Природа общей корковой изменчивости. Нейрон 87 , 644–656 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

92.

Okun, M. et al. Различная связь нейронов с популяциями сенсорной коры. Природа 521 , 511–515 (2015).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

93.

Садовский А. Дж. И Маклин Дж.N. Масштабирование топологически подобных функциональных модулей определяет первичную слуховую и соматосенсорную микросхемы мыши. J. Neurosci. 33 , 14048–14060, 14060a (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

94.

Гуруранган, С. С., Садовский, А. Дж. И Маклин, Дж. Н. Анализ инвариантов графов в функциональных неокортикальных схемах выявляет общие черты, общие для трех областей сенсорной коры. PLoS Comput. Биол. 10 , e1003710 (2014).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

95.

Deneux, T., Kempf, A., Daret, A., Ponsot, E. & Bathellier, B. Временные асимметрии в слуховом кодировании и восприятии отражают многослойные нелинейности. Nat. Commun. 7 , 12682 (2016).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

96.

Бателлиер Б., Ушакова Л. и Румпель С. Дискретная неокортикальная динамика предсказывает поведенческую категоризацию звуков. Нейрон 76 , 435–449 (2012).

CAS Статья PubMed Google ученый

97.

Kuczala, A. & Sharpee, T. O. Спектры собственных значений больших коррелированных случайных матриц. Phys. Ред. E 94 , 050101 (2016).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

98.

Геффен, М. Н., Жервен, Дж., Веркер, Дж. Ф. и Магнаско, М. О. Слуховое восприятие самоподобия в звуках воды. Фронт. Интегр. Neurosci . 5 , 15 (2011).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

99.

Жервен, Дж., Веркер, Дж.Ф. и Геффен, М. Н. Категориальная обработка звуков, инвариантных к звуку в младенчестве. PLoS ONE 9 , e96278 (2014).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

100.

Макдермотт, Дж. Х. и Симончелли, Э. П. Восприятие текстуры звука через статистику слуховой периферии: свидетельство синтеза звука. Нейрон 71 , 926–940 (2011).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

101.

Бассетт, Д. С. и Спорнс, О. Сетевая нейробиология. Nat. Neurosci. 20 , 353–364 (2017).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

Запонки необычные на рубашку с микросхемами Запонки мужские

Необычные запонки на рубашку с микросхемами Запонки мужские

Необычные запонки на рубашку с микросхемами

Для рубашки с микросхемами Необычные запонки, купите необычные запонки для рубашки с микросхемами: запонки – ✓ Возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при определенных покупках.С микросхемами Необычные запонки для рубашки, Необычные запонки для рубашки с микросхемами, MadeHeart | Купить товары ручной работы.

Запонки необычные на рубашку с микросхемами

Необычные запонки на рубашку с микросхемами: Одежда. Купите необычные запонки для рубашки с микросхемами: запонки – ✓ Возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при подходящих покупках. ДЕТАЛИ – Круглые запонки на рубашку изготовлены на металлической основе. Изделия декорированы микросхемами и покрыты глазурью.Если вы работаете в офисе, но хотите подчеркнуть свою страсть к научной фантастике, выбирайте эти запонки ручной работы. Это оригинальная идея, которая обязательно понравится всем вашим коллегам! Изделия могут быть изготовлены в других размере и цвете. . РАЗМЕРЫ – Длина: 0,01 дюйма (0 см) Ширина: 0,01 дюйма (0 см) Высота: 0,01 дюйма (0 см) Вес: 0,02 фунта (0,01 кг). УХОД – Храните продукт в отдельной коробке вдали от прямых солнечных лучей. Удалите пыль мягкой щеткой или тканью. Избегайте контакта аксессуара с духами или туалетной водой.. ПЕРСОНАЛИЗАЦИЯ – Сделайте этот товар уникальным и индивидуальным подарком! Просто дайте нам знать, и я добавлю туда имена членов вашей семьи, вашего любимого животного, памятную дату, название города или другой текст и изображения. Эта услуга доступна за дополнительную плату. Пожалуйста, свяжитесь со мной, чтобы узнать больше об услуге. . Запонки в стиле киберпанк, металлические запонки, запонки в стиле стимпанк, запонки ручной работы, дизайнерские запонки, запонки с механизмом, глазурованные запонки, современные запонки, уникальные запонки, необычные запонки, мужские запонки, мужской аксессуар, экстравагантные запонки, мужские идеи подарков.Круглые запонки на рубашку изготовлены на металлической основе. Изделия декорированы микросхемами и покрыты глазурью. Если вы работаете в офисе, но хотите подчеркнуть свою страсть к научной фантастике, выбирайте эти запонки ручной работы. Это необычная идея, которая обязательно покорит сердца всех ваших коллег! Изделия могут быть выполнены в других размере и цвете. Длина: 0,39 дюйма, ширина: 0,39 дюйма, высота: 0,79 дюйма, вес: 0,02 фунта. Длина: 1,7 см, ширина: 1,7 см, высота: 2,2 см, вес: 0,01 кг.Храните продукт в отдельной коробке вдали от прямых солнечных лучей. Удалите пыль мягкой щеткой или тканью. Избегайте контакта аксессуара с парфюмом или туалетной водой. Меняйте свой образ каждый день с помощью необычных украшений в стиле стимпанк и киберпанк! Подчеркните свой неподражаемый вкус и креативность. . . .

Необычные запонки на рубашку с микросхемами

достаточно прочный для повседневного ношения. Купите тормозные колодки Dash5 B639 Bonded Style: барабанный тормоз – ✓ БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при определенных покупках, прошивка может длиться 160 часов. Купите детскую футболку с изображением кота Гарфилда и другие футболки на.Крипер с длинным рукавом Ocean Colors Inktastic Life Needs Music. Свяжитесь с нами по электронной почте службы поддержки, 100% УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ГАРАНТИЯ ВОЗВРАТА ДЕНЕГ: Пожизненная гарантия IceCarats, с гордостью являющаяся АМЕРИКАНСКИМ ВЛАДЕНИЕМ, КОМПАНИЯ 1138G TRANS MOUNT INSERT SET: колесо – ✓ Возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при подходящих покупках, Carters Baby Boys Khaki Вытягивающие шорты с завязками спереди – 3 месяца, что означает, что этот продукт чрезвычайно надежен: Водонепроницаемая сетчатая сумка для хранения большой емкости для футбола / баскетбола / волейбола CHAOFAN, желтовато-коричневая S / M – 32 ‘в магазине женской одежды.Детский комбинезон TooLoud Three Wolves Howling в стиле поп-арт № 2. с 3 круглыми цитринами в центре нарциссов. После того, как вы отправите мне всю информацию о вашей партии, вы получите свой файл (ы) по электронной почте в течение 1-2 рабочих дней. ДОСТАВКА: Если вы покупаете у нас несколько наклеек, вы всегда будете платить только одну низкую стоимость доставки для всех ваших товаров. , Боди с коротким рукавом Одежда Комбинезоны VANMASS Little Babys Hug Me Im 33 Today. • Большие баннеры на ногах / задниках. В настоящее время дизайны представлены на боди из органического хлопка марки Gerber. Таблица размеров представлена на фотографиях.Ширина именной таблички: зависит от размера кольца и слова, которое вы хотите, WINZIK Baby Kids Boy Outfit Рубашка большого брата Боди для маленького брата Ползунки Футболки Одежда Костюм Подарок Реквизит для беременных. В Норитаке построен новый завод. подглядывание и другие забавные вещи: ACCUFLI Флорбол Stick Airtek A100 Right 44inch Green: Sports & Outdoors, A1BY-5US Хлопок для новорожденных с длинным рукавом Chicago Flag Climb Комбинезон Цельный комбинезон, наш широкий выбор элегантен для бесплатной доставки и бесплатного возвращается.-Подключите его, как показано в flasbootloader_connected. Описание продукта Эта помпа Koralia представляет собой компактный хлопковый комбинезон с короткими рукавами Fashion Fish Bone и Cat Paw с шортами для мальчиков и девочек. Стираемый трением штамп Персонаж Alien Toystory Disney: Товары для офиса, питание от адаптера переменного тока (в комплекте) или батарей 9 В (батарейки в комплект не входят).

Необычные запонки для рубашки с микросхемами
Купите необычные запонки для рубашки с микросхемами: запонки – ✓ БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при определенных покупках.

На пути к математической теории кортикальных микросхем

В этом разделе мы интерпретируем анатомические данные неокортекса в контексте вычислительных спецификаций из предыдущих разделов. Анатомические данные дают нам важные ограничения на входные и выходные слои, внутри- и межламинарные связи и размещение тел клеток и дендритов. Назначение определенной функции определенному уровню накладывает ограничения на то, какие функции могут выполняться другими уровнями.Задача состоит в том, чтобы найти организацию, которая была бы самосогласованной в том смысле, что она реализует уравнения распространения убеждений, при этом соблюдая ограничения, налагаемые биологией.

Нашу рабочую гипотезу можно сформулировать просто: корковые цепи реализуют уравнения распространения убеждений HTM, описанные в таблице 1. Гипотетическая нейронная реализация этих уравнений была описана в предыдущем разделе. При предположении, что корковые цепи реализуют эти уравнения, остается объяснить, как абстрактная нейронная реализация из предыдущего раздела физически организована в слоях и столбцах фактической анатомии коры.Это достигается путем сравнения абстрактных нейронных реализаций с анатомическими данными. Мы описываем результаты в два этапа. Сначала мы описываем высокоуровневое отображение между иерархией неокортекса и иерархией HTM. Затем мы описываем, как схемы, основанные на уравнениях распространения убеждений HTM, могут быть сопоставлены кортикальным столбцам и пластинкам.

Сопоставление иерархии неокортекса и сетевой иерархии HTM

Область коры головного мозга можно рассматривать как кодирующую набор паттернов и последовательностей по отношению к паттернам и последовательностям в областях, иерархически расположенных выше и ниже нее.Шаблоны соответствуют шаблонам совпадений в узле HTM, а последовательности соответствуют цепям Маркова.

Узел HTM, как описано ранее в этой статье, кодирует набор взаимоисключающих шаблонов и цепей Маркова. Область коры, в которой одновременно активны несколько паттернов, будет реализована с использованием нескольких узлов HTM. На рисунке 8 (D) показана реализация HTM логической корковой иерархии, показанной на рисунке 8 (C). Такое расположение соответствует одному из основных принципов организации зрительной системы, где нейроны в визуальных областях более высокого уровня получают входные данные от многих нейронов с меньшими рецептивными полями в зрительных областях более низкого уровня [36].Вдобавок, из-за временной природы HTM, это расположение соответствует временной иерархии, аналогичной той, о которой сообщили Hasson и его коллеги [37]. В этом очень упрощенном отображении область V1 реализована с использованием 4 узлов HTM, а область V2 реализована с использованием 2 узлов HTM. Как правило, количество неисключительных шаблонов, которые необходимо поддерживать, уменьшается по мере вашего продвижения по иерархии. Следовательно, кортикальные области более высокого уровня могут быть смоделированы с использованием меньшего количества узлов HTM.Обратите внимание, что это типичная диаграмма. Эквивалентная кортексная реализация V1 и V2 может потребовать нескольких тысяч узлов HTM для каждой области коры, и рецептивные поля узлов обычно перекрываются.

Рис. 8. Сопоставление иерархии неокортекса и иерархии HTM.

(A) Схема неокортекса внутри черепа. Неокортекс представляет собой тонкий слой из нескольких слоев нейронов. Различные области неокортикального листка обрабатывают разную информацию. На этом листе отмечены три последовательные области визуальной иерархии – V1, V2 и V4.Связи между областями взаимны. Соединения прямой связи представлены зелеными стрелками, а соединения обратной связи – красными стрелками. (B) Срез неокортикального листа, показывая его шесть слоев и столбчатую организацию. Корковые слои пронумерованы от 1 до 6: слой 1 находится ближе всего к черепу, а слой 6 – это внутренний слой, ближайший к белому веществу. (C) Области неокортекса связаны иерархическим образом. На этой диаграмме показано логическое иерархическое расположение областей, которые физически организованы, как показано на (A).(D) Сеть HTM, которая соответствует логической корковой иерархии, показанной на (C). Количество узлов, отображаемых на каждом уровне иерархии HTM, значительно уменьшено для ясности. Кроме того, в реальных сетях HTM рецептивные поля узлов перекрываются. Здесь они для ясности показаны без перекрытия.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000532.g008

Шаблоны совпадений и цепи Маркова в узле HTM могут быть представлены с использованием случайных величин. Кортикальный столбец можно рассматривать как кодирующее конкретное значение случайной переменной, которая представляет шаблоны совпадений в узле HTM.Прямые и обратные связи с набором корковых столбцов несут сообщения распространения убеждений. Наблюдаемая информация в любом месте коры передается через эти сообщения в другие регионы и может изменять значения вероятности, связанные с гипотезами, поддерживаемыми другими столбцами коры. В HTM эти сообщения вычисляются с использованием математики байесовского распространения убеждений, как мы описали ранее.

Подробное описание вычислений, выполняемых кортикальными слоями

Наше предложение о функции, связности и физической организации корковых слоев и столбцов показано на рисунке 9.Этот рисунок соответствует реализации ламинарной и столбчатой корковых цепей уравнений распространения убеждений для эталонного узла HTM на рисунке 2. Рисунок 9 был создан путем размещения нейронов абстрактной нейронной реализации распространения верований HTM в столбцы и пластинки таким образом. что полученная цепь соответствует большинству характерных черт, обнаруженных в неокортексе млекопитающих. В следующих разделах мы деконструируем эту картину и исследуем анатомические и физиологические свидетельства конкретных предложений.Это также осветит процесс, через который мы прошли, чтобы получить схему, показанную на рисунке 9.

Рис. 9. Ламинарная биологическая реализация уравнений распространения байесовских убеждений, используемых в узлах HTM.

Схема, показанная здесь, точно соответствует экземпляру эталонного узла HTM, показанного на рисунке 2. Пять вертикальных «столбцов» в схеме соответствуют 5 шаблонам совпадений, хранящимся в эталонном узле. Слои с 1 по 6 помечены в соответствии со стандартной практикой нейробиологии.Особое внимание уделяется функциональной связи между нейронами и расположению тел клеток и дендритов. Подробная морфология дендритов не показана. Аксоны показаны линиями со стрелками. Входы и выходы прямой связи показаны зелеными аксонами, а входы и выходы обратной связи показаны красными аксонами. Является ли аксон входом или выходом, можно определить по направлению стрелок. Синие аксоны, входящие и выходящие из области, представляют собой временные сигналы.Т-образные соединения представляют собой разветвление аксонов. Однако аксональные пересечения в “X” соединениях не соединяются друг с другом. Межколоночные связи существуют в основном между нейронами в слое 2/3, между клетками слоя 5 и между клетками слоя 6. Межколоночные соединения в слое 2/3, которые представляют память последовательностей, представлены более толстыми линиями.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000532.g009

Схемы на рисунке 9 представляют собой примерную реализацию байесовских вычислений в ламинарных и столбчатых биологических кортикальных цепях.Можно найти несколько возможных вариантов и исключений этой схемы из-за степени свободы в реализации уравнений распространения убеждений и из-за неполноты анатомических данных. Мы рассмотрим некоторые из этих исключений и вариаций по мере их появления в соответствующем контексте, а также в разделе «Обсуждение».

Колонная организация.

Кортикальный контур, показанный на рисунке 9, организован в виде 5 столбцов, соответствующих 5 шаблонам совпадений в эталонном узле HTM, с которого мы начали.Нейроны в каждом столбце представляют собой некоторый аспект шаблона совпадений, который представляет столбец. Например, нейроны в слое 2/3 представляют шаблон совпадения в контексте различных последовательностей, тогда как нейроны в слое 6 представляют участие шаблона совпадения в вычислении сообщений обратной связи. Показанные 5 столбчатых структур представляют собой набор из 5 взаимоисключающих гипотез относительно одного и того же входного пространства. Например, эти столбцы могут соответствовать набору столбцов в первичной зрительной коре V1, которые получают входные данные из небольшой области поля зрения.5 шаблонов совпадений могут соответствовать разным ориентациям линии. Если рецептивное поле достаточно мало, разные ориентации можно считать взаимоисключающими – активность одной снижает активность другой. Такая столбчатая организация типична в биологии [38], [39].

В идеализированной модели кортикального столбца каждый отдельный аспект, который необходимо представить для шаблона совпадений, представлен с помощью одного нейрона. Например, есть ровно один нейрон, представляющий шаблон совпадений 1 в контексте цепи Маркова 1.Это означает, что в этом идеализированном корковом представлении нет никакой избыточности. Ничего не изменится в вычислениях или представлении, если мы реплицируем каждый нейрон в этой схеме несколько раз, сохраняя при этом их связь. Совпадение, которое представлено одним нейроном в нашем кортикальном столбе, может быть представлено кластером латерально связанных нейронов.

Одно из предсказаний нашей модели состоит в том, что многие связи в вертикальном столбце ячеек могут быть установлены без какого-либо обучения.На рисунке 10 (A) показан один идеализированный столбец. Связи в этом столбце, которые могут быть установлены априори, показаны черным. Эти соединения действуют как основа для выполнения вычислений распространения убеждений. Эта особенность делает наш идеализированный корковый столбик хорошим кандидатом на роль признака развития. Идеализированная кортикальная колонка на рисунке 10 (A) может соответствовать так называемой мини-колонке или онтогенетической колонке коры [40]. Мини-столбцы – это единицы развития, которые содержат от 80 до 100 нейронов.К 26-й неделе беременности неокортекс человека состоит из большого количества мини-столбцов в параллельных вертикальных рядах [41]. В реальном мозге мы не хотели бы изображать что-то одной клеткой. Таким образом, мы предполагаем, что в реальном мозге основной вычислительный столбец будет состоять из множества избыточных ячеек, связанных вместе с использованием общих входных данных и короткодействующих внутриламинарных соединений, в результате чего получится столбец, как показано на рисунке 10 (B) [41].

Рисунок 10. Столбчатая организация микросхемы.

(A) Один идеализированный кортикальный столбик. Эта идеализация может соответствовать тому, что часто называют биологической мини-колонкой. Это аналогично одной из пяти столбчатых структур на рисунке 9. (B) Более плотное расположение ячеек, составляющих несколько копий столбца (A). Хотя мы обычно показываем отдельные ячейки, выполняющие вычисления, мы предполагаем, что всегда существует избыточность и что несколько ячеек на каждом уровне выполняют аналогичные функции.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pcbi.1000532.g010

В оставшейся части обсуждения мы сосредоточимся на идеализированном кортикальном столбце и идеализированном кортикальном контуре без избыточности.

Звездчатые нейроны уровня 4 реализуют расчет вероятности прямой связи по шаблонам совпадений.

Возбуждающие нейроны в слое 4 коры в основном состоят из звездчатых нейронов, называемых звездчатыми нейронами и пирамидными нейронами [42]. Слой 4 обычно считается первичным входным слоем прямой связи для областей коры [2].В первичной зрительной коре кошки выходы сетчатки проходят через латеральное коленчатое ядро (LGN) таламуса, а затем заканчиваются на звездчатых клетках 4 слоя. Известно, что большинство этих соединений проксимально к телу клетки и может управлять клетками. Основная проекция (выход) звездчатых нейронов слоя 4 направлена на клетки слоя 3 [15].

Мы предлагаем, чтобы звездчатые клетки уровня 4 реализовали вычисление вероятности, описанное в уравнении 2 и показанное на рисунке 3. Это означает, что нейроны уровня 4 являются детекторами совпадений и что синапсы нейронов уровня 4 представляют собой паттерны совпадения на его входах.

Мы понимаем, что это резкое упрощение подключения ячеек уровня 4. Он не касается очень большого количества синапсов, сформированных на дистальных дендритах, и не учитывает тот факт, что многие прямые связи от таламуса заканчиваются в клетках слоя 3 и что в некоторых областях слоя коры 4 значительно уменьшены. Эти факты могут быть подтверждены теорией HTM. Горизонтальные соединения между ячейками уровня 4 могут реализовывать пространственное или временное объединение без синхронизации.Клетки уровня 3 могут также действовать как детекторы совпадений входов от таламуса, которые создают проксимальные связи, а клетки уровня 3 могут нести полную нагрузку по обнаружению совпадений. Однако мы решили представить простейшее объяснение ячеек слоя 4 для ясности и обсудить некоторые вариации в разделе «Обсуждение».

На рисунке 9 нейроны слоя 4 показаны красным. Входы в эти нейроны являются выходами нижних уровней корковой иерархии, возможно, проходящими через таламус.Легко проверить, что соединения этих нейронов соответствуют «ромбовидным» нейронам в нашей реализации распространения убеждений, показанной на рисунках 3, 4 и 5. Обратите внимание, что при реализации уравнений распространения убеждений, показанных на рисунках 4 и 5, нейроны, которые вычисляют распределение вероятностей на образцах совпадений (ромбовидные нейроны), имеют только входные данные с прямой связью. Это контрастирует со многими другими нейронами, которые получают сигналы прямой связи, обратной связи и боковые входы. В нейробиологии принято, что обратная связь в корковую область обычно избегает слоя 4 [2].Это согласуется с нашим предложением о функции нейронов слоя 4.

Приведение уровня 4 в соответствие с прямым вычислением вероятности по шаблонам совпадений накладывает некоторые ограничения на вычислительные роли для других уровней. Например, основная проекция уровня 4 направлена на уровень 3. Это означает, что любые вычисления, требующие основных входных данных от уровня 4, должны выполняться на уровне 3 и должны соответствовать общим характеристикам уровня 3. Предложения для вычислений уровня 3 , описанные в следующем разделе, соответствуют этим ограничениям.

Уровень 1: широковещательный уровень для информации обратной связи и информации о времени.

Обратные связи от более высоких уровней коры головного мозга поднимаются до уровня 1. Получателями этих связей являются клетки с апикальными дендритами в слое 1. Слой 1 состоит в основном из аксонов, несущих обратную связь от более высоких уровней коры, аксонов от неспецифических таламические клетки, апикальные дендриты и небольшая концентрация клеточных тел [42].

Чтобы соответствовать этим биологическим данным, уровень 1 в нашем отображении будет «широковещательным» уровнем для обратной связи и информации о времени.Аксоны, несущие информацию обратной связи, будут доступны на уровне 1 и доступны апикальным дендритам нейронов, которым эта информация необходима. Кроме того, предполагается наличие синхронизирующего сигнала на уровне 1. Назначение этого синхронизирующего сигнала обсуждается в следующем разделе, где мы обсуждаем ячейки уровня 5.

Пирамидные клетки уровня 2/3: память последовательностей, объединение последовательностей, включение информации обратной связи.

Первичный межламинарный возбуждающий вход в слой 2/3 исходит от звездчатых ячеек слоя 4.Кроме того, нейроны слоя 2/3 получают возбуждающие сигналы от других нейронов слоя 2/3 через обширные боковые связи [43]. Многие нейроны слоя 2/3 проецируются на более высокие уровни коры головного мозга и на слой 5 [44].

Мы предлагаем три различные роли пирамидных нейронов слоя 2/3 в корковых цепях: (1) вычисление состояний (последовательностей) цепей Маркова с прямой связью, (2) проецирование информации цепей Маркова на области коры более высокого уровня и (3) ) Вычисление состояний последовательности, включающих информацию обратной связи.Теперь мы подробно рассмотрим каждое предложение, а затем исследуем анатомические свидетельства в поддержку этих схем.

Пирамидные ячейки для вычисления состояний последовательности с прямой связью: Пирамидальные нейроны, показанные зеленым на рисунке 9, реализуют последовательности цепей Маркова и вычисления динамического программирования для последовательного вывода с прямой связью. Эти нейроны соответствуют «кольцевым нейронам», которые мы описали в разделе «Модель», и реализуют уравнение динамического программирования 4 в таблице 1.Эти пирамидные нейроны получают «вертикальные» возбуждающие сигналы от выходов звездчатых нейронов слоя 4 и «боковые» входы от других пирамидных клеток в пределах слоя 2/3. Схемы в слое 2/3 рисунка 9 показывают наше предложение о том, как последовательности цепей Маркова реализуются в биологии. Зеленые пирамидальные нейроны с синими контурами и синие аксоны соответствуют цепи Маркова на Рисунке 4, а зеленые пирамидальные нейроны с пурпурными контурами соответствуют цепи Маркова на Рисунке 4. Аксоны этих пирамидных клеток пересекают границы столбцов и соединяются с другими пирамидными нейронами, которые принадлежат в той же последовательности.Поскольку эти связи соответствуют запоминаниям изученных последовательностей, они будут очень точно определять, какие столбцы и какие конкретные нейроны в этих столбцах нацелены.
Пирамидные клетки, которые проецируются в кору головного мозга более высокого порядка: Следующая проблема, которую мы хотим решить, – это то, как идентичности цепи Маркова отправляются в корковые области более высокого уровня. Мы видим несколько возможностей. Один из них – использовать второй набор пирамидальных ячеек в слое 2/3. Эти пирамидальные ячейки соответствуют тождествам цепей Маркова и получают возбуждающие входы от пирамидных ячеек слоя 2/3, которые принадлежат той же цепи Маркова.Этот второй набор пирамидных нейронов в слое 2/3 соответствует прямоугольным нейронам на рисунке 4. Эти нейроны отправляют свои выходные данные в корковые области более высокого уровня. На рисунке 9 эти пирамидные нейроны показаны синим цветом в слое 2/3 и отправляют свои аксоны вниз в белое вещество, чтобы достичь более высоких областей коры. Второе предложение не требует второго набора нейронов, но вместо этого полагается на длительные метаботропные ответы нейронов. Ячейки в слое 3, которые представляют отдельные элементы в цепях Маркова, станут активными, в свою очередь, по мере изучения и вызова последовательностей.Нам нужен способ генерировать постоянный ответ, который сохраняется при прохождении отдельных элементов последовательности. Если клетки уровня 3, которые представляют элементы последовательности, проецируются на метаботропные рецепторы в более высоких областях коры, эти целевые нейроны могут оставаться активными на протяжении всей последовательности. Веские доказательства того, какой из этих двух или других механизмов используется, отсутствуют. Это сильное теоретическое предсказание, что в каждой области коры должен существовать механизм для формирования постоянных представлений о последовательностях активности.Это область для дальнейшего изучения, чтобы определить наиболее вероятный механизм этого.
Пирамидальные ячейки для вычисления последовательностей на основе обратной связи: В разделе «Модель» мы увидели, что второй набор состояний динамического программирования требовался для расчета вероятности совпадения шаблонов и в качестве промежуточного шага при выводе сообщений обратной связи, которые должны быть отправил детям. Эти нейроны выполняют вычисления последовательности, интегрируя информацию обратной связи от более высоких уровней.Для этой цели мы предлагаем третий набор пирамидных нейронов в слое 2/3. Эти нейроны соответствуют нейронам с закрашенными кружками на рисунке 5. На рисунке 9 эти нейроны представлены в виде пирамидных нейронов желтого цвета в слое 2/3. Боковые соединения этих нейронов аналогичны латеральным соединениям зеленых пирамид слоя 2/3, которые мы только что описали. Однако эти желтые нейроны слоя 2/3 также интегрируют информацию обратной связи от слоя 1, используя свои апикальные дендриты в слое 1, как показано на рисунке 9.Прогноз, вытекающий из этого механизма, состоит в том, что два класса нейронов в слое 2/3 могут быть дифференцированы по связям, которые они создают в слое 1. Один класс нейронов слоя 2/3 будет формировать синапсы уровня 1 с аксонами обратной связи из более высоких уровней коры головного мозга. . Другой класс нейронов слоя 2/3 не будет формировать синапсы с аксонами обратной связи, но будет формировать синапсы с аксонами из неспецифических таламических клеток, необходимых для синхронизации (более подробно обсуждается в следующем разделе).

Теперь давайте исследуем анатомические свидетельства, которые привели нас к этим предложениям.Основным восходящим вводом, необходимым для приведенных выше вычислений, является вероятность прямой связи по шаблонам совпадений, которая была назначена нейронам уровня 4 в предыдущем разделе. Основная возбуждающая проекция нейронов слоя 4 направлена на нейроны слоя 2/3 [45]. Напр., Шиповатые нейроны L4 в бочкообразной коре головного мозга мышей характеризуются в основном вертикально ориентированными, преимущественно внутриколончатыми, аксонами, которые нацелены на пирамидные клетки слоя 2/3 [46]. Обратите внимание, что зеленый и желтый нейроны на рисунке 9 получают входные данные от нейронов уровня 4, которые находятся в том же столбце.

Ячейки в слое 2/3, как известно, являются «сложными» ячейками, которые реагируют на последовательность движений, или ячейками, которые инвариантно реагируют на различные переводы одного и того же объекта. В отличие от клеток в слое 4, которые реагируют на более слабые стимулы, клетки в слое 2/3 зрительной и бочкообразной коры сильно предпочитают более богатые стимулы, такие как движение в предпочтительном направлении [47]. Это согласуется с нашим предложением о том, что большинство ячеек слоя 2/3 представляют разные шаблоны совпадений в контексте разных последовательностей цепей Маркова.Они становятся наиболее активными только в контексте правильной последовательности. В биологии установлено, что аксоны пирамидных нейронов слоя 2/3 перемещаются на несколько миллиметров параллельно границе слоя 2/3 – слоя 4 и снова входят в слой 2/3, чтобы создать там возбуждающие связи с пирамидными клетками [43], [48]. Это похоже на синие и пурпурные аксоны, которые мы показываем на рисунке 9, и согласуется с реализацией памяти последовательностей и вычислений динамического программирования. Зеленые нейроны и желтые нейроны на рисунке 9 соответствуют этому описанию и, как предполагается, кодируют состояния внутри последовательностей.

Мы показываем зеленый и желтый нейроны слоя 2/3 на рисунке 9, потому что нам нужно изучить два набора последовательностей. Один набор последовательностей используется в расчетах с прямой связью, а другой набор последовательностей используется в расчетах с обратной связью. На наших рисунках зеленые нейроны имеют прямую связь, а желтые – обратную связь. Желтые нейроны должны иметь апикальные дендриты в слое 1, чтобы получать обратную связь от более высоких областей коры. Зеленые нейроны также могут иметь апикальные дендриты в слое 1 для получения информации о времени.Но зеленые нейроны прямой связи не должны связываться с сигналом обратной связи. Это теоретическое предсказание, в настоящее время не имеющее экспериментальных данных для подтверждения или опровержения.

Вычисление, которое ячейки состояния последовательности на уровне 2/3 должны выполнить для логического вывода, включает взвешенную сумму их боковых соединений, умноженную на восходящий ввод. Мы нашли несколько точек данных, свидетельствующих о том, что нейроны в слое 2/3 способны приблизиться к аналогичным вычислениям. Йошимура и др. [49] сообщают, что горизонтальные соединения на большие расстояния с пирамидными ячейками в слое 2/3 проявляют свойства, отличные от свойств вертикальных соединений.Они обнаружили, что в условиях деполяризации ВПСП, вызванная активацией отдельного входного пути (горизонтального или вертикального, но не обоих), была меньше, чем вызванная без деполяризации. Они также обнаружили, что когда и вертикальные, и горизонтальные входные сигналы управлялись одновременно, вызванная EPSP была больше, чем математическое суммирование отдельных EPSP. Они пришли к выводу, что это указывает на мультипликативное супралинейное суммирование ВПСП, вызванное одновременной активацией дальнодействующих горизонтальных и вертикальных входов в деполяризованных условиях, и предположили, что наблюдаемое нелинейное суммирование связано с внутренними мембранными свойствами пирамидных клеток или синаптическими свойствами входных сигналов. , а не свойства глобальной нейронной схемы.Другое исследование [50] показало, что проекции шиповидных нейронов слоя 4 на пирамидные нейроны слоя 2/3 действуют как ворота для латерального распространения возбуждения в слое 2/3.

Наша модель требует, чтобы последовательности на более высоких уровнях иерархии представляли более длительные промежутки времени. Разница во временных масштабах может быть на несколько порядков в зависимости от глубины иерархии. В разделе «Модель» мы обрисовали в общих чертах, как переменную длительность можно закодировать в одной и той же схеме последовательности, поддерживая латеральные входы постсинаптическим нейронам для временного окна.Биологические механизмы, лежащие в основе такой поддерживаемой активности, не совсем понятны. Одна возможность состоит в том, что эти активности опосредуются пресинаптическим кальцием [51]. Схему уровня 2/3, которую мы описали, можно рассматривать как минимальный набор схем, необходимых для временного вывода на различных уровнях. Если внутренние свойства нейронов неадекватны для представления более длительных временных масштабов, требуемых нашей моделью, это может быть достигнуто с помощью дополнительных сетевых механизмов. Сетевой механизм для этого описан в следующем разделе.

Чтобы рассчитать вероятность совпадения, необходимо просуммировать выходные данные всех желтых нейронов в одном столбце. Это соответствует объединению доказательств этого шаблона совпадения из всех различных цепей (последовательностей) Маркова, в которых участвует совпадение. Слой 5 идеально подходит для этого. Известно, что аксоны пирамидных клеток слоя 2/3 имеют два различных проекционных поля: одно горизонтальное (коллатерали аксонов дальнего действия) и одно вертикальное [46].Горизонтальные трансколоночные соединения нацелены на другие пирамидные ячейки 2/3 слоя [52], [53] и соответствуют схемам памяти последовательностей, которые были описаны выше. И зеленые нейроны, и желтые нейроны на рисунке 9 принимают участие в этих цепях, причем желтые нейроны также получают информацию обратной связи. Известно, что транс-ламинарные проекции нейронов слоя 2/3 относятся к классу клеток, известному как слой 5-B [44]. Также известно, что пирамидные клетки слоя 3, которые соединяются с клетками слоя 5, имеют свои апикальные дендриты в слое 1.Выступы из слоя 3 в слой 5 приурочены к одному столбцу [46]. В следующем разделе мы увидим, что это согласуется с нашим предложением относительно ячеек вычисления убеждений в слое 5.

Уровень 5: Реализация расчета убеждений.

Мы предлагаем, чтобы класс пирамидных нейронов слоя 5 в корковых цепях вычислял убеждение относительно шаблонов совпадений в соответствии с уравнением 6. Это соответствует вычислениям, выполняемым пятиугольными нейронами на рисунке 5.В биологической реализации, показанной на рисунке 9, эти нейроны показаны светло-голубым цветом в слое 5. Эти нейроны получают входные данные от желтых нейронов в слое 2/3. Логично, что работа этих доверительных нейронов уровня 5 соответствует объединению доказательств конкретного совпадения из различных последовательностей, в которых это совпадение участвует.

Пирамидальные ячейки 5-го уровня для моделей продолжительности.

Как упоминалось в разделе «Модель», метод кодирования продолжительности времени необходим для запоминания и вызова последовательностей внутри цепей Маркова.То, как именно это делается, не критично для основных идей данной статьи. Однако биологические возможности для продолжительности кодирования несколько ограничены, и одна возможная реализация напрашивается сама собой. В этом разделе мы исследуем этот механизм, начиная с некоторых предположений, которые к нему привели.

Наша модель делает предположение, что корковые цепи хранят продолжительность отдельных элементов внутри последовательностей и что механизм, используемый для хранения продолжительности, должен присутствовать во многих, если не во всех областях коры.Кроме того, человек может хранить определенную продолжительность, например продолжительность нот в музыке, которая длятся примерно до секунды. Это слишком велико для типичных времен задержки процесса в нейронах, предполагая существование отдельного механизма кодирования продолжительности. У людей также есть способность ускорять и замедлять запоминаемые последовательности во время воспроизведения, что предполагает частично централизованный механизм, который может влиять на скорость воспроизведения нескольких элементов в последовательности. Информация о продолжительности также должна быть доступна для широких областей коры головного мозга, чтобы информация о продолжительности могла быть связана между любыми последующими элементами в цепи Маркова.И, наконец, продолжительность кодирования между элементами в последовательности требует сигнала, который отмечает начало нового элемента. Это говорит о необходимости клеток с кратковременным всплеском активности. Когда мы искали анатомические данные, которые удовлетворяли этим ограничениям, кортикальные проекции к неспецифическим таламическим клеткам и от них оказались наиболее подходящими.

В предлагаемой схеме пирамидные ячейки 5 уровня запоминают точное время, в которое убеждение будет активным, измеренное как длительность от предыдущего элемента в последовательности.Эти нейроны, показанные как темно-голубые нейроны в слое 5 на рисунке 9, соответствуют нейронам с закругленными прямоугольниками на рисунке 7. Синхронизирующий сигнал, который, как предполагается, широко доступен в слое 1, показан как аксоны синего цвета. Темно-голубые нейроны синхронизации имеют свои апикальные дендриты в слое 1 для доступа к этому сигналу синхронизации. Предполагается, что нейроны, синхронизирующие убеждения, проецируются в неспецифические таламические области (таламическую матрицу) [54], которые реализуют механизм переменной задержки, которая проецируется обратно на слой 1 для завершения цикла синхронизации, как показано на рисунке 7.Исследование LaBerge [55] выявило рекуррентную связь от слоя 5 к матриксному таламусу с апикальными дендритами нейронов слоя 2/3 и слоя 5 как цепи, ответственной за поддержание активности в течение длительных периодов времени для поддержки задач задержки метки-цели. Связи через матричный таламус также были предложены в качестве механизма таламо-корковой синхронизации [54].

Теперь давайте исследуем анатомические свидетельства этих нейронов и связей. В 5 слое коры головного мозга есть в основном два типа пирамидных нейронов.Первый тип называется нейронами с «регулярными всплесками» (RS), а второй тип – нейронами с «внутренним взрывом» (IB). Клетки IB больше по размеру, они расширяют апикальные дендриты в слой 1 и, как следует из их названия, проявляют всплеск потенциала действия, когда становятся активными. Клетки RS меньше по размеру, их апикальные дендриты в основном находятся в поверхностном слое 4, и они проявляют поток потенциалов действия в активном состоянии. Также известно, что клетки RS в основном пресинаптичны по отношению к клеткам IB [43].То есть ячейки RS отправляют свои выходные данные в ячейки IB. На нашем картировании на рисунке 9 клетки RS – это нейроны светло-голубого цвета в слое 5. Клетки IB – это нейроны темно-голубого цвета в слое 5 с их апикальными дендритами в слое 1. Выход клетки RS идет в ячейка IB. Эти сопоставления согласуются с анатомическими данными [42], [45].

Большинство возбуждающих связей от пирамидных клеток 2/3 слоя (желтые нейроны на рис. 9) до слоя 5 идут к клеткам IB [42]. Эти входные данные уровня 2/3, плюс апикальный дендрит, простирающийся до уровня 1, и поведение разрыва позволяют предположить, что ячейки IB идеально расположены как для объединения доказательств, так и для кодирования начала (и, следовательно, времени) элемента последовательности.

Какую роль тогда могут играть ячейки RS? В нашем обзоре мы не смогли найти подробной информации о входах в ячейки RS. Существование ячеек RS может быть оправдано, если есть полезность в представлении веры в шаблон совпадений, который не включает точную информацию о времени. Самоанализ заставляет нас думать, что такой нейрон действительно нужен. Рассмотрим случай прослушивания музыки. Мы ожидаем, какая нота будет следующей, задолго до того, как это произойдет.Ячейки RS в слое 5 можно рассматривать как ячейки убеждений, которые «предвосхищают» возникновение убеждения, тогда как ячейки IB представляют то же убеждение в определенный момент времени.

Известно, что клетки RS проецируются в подкорковые области, такие как полосатое тело и верхний холмик [42], где сигнал упреждения может быть использован для упреждения действий. Нейроны IB слоя 5 также проецируются в подкорковые и моторные области. Если кортикальная область должна влиять на действия, имеет смысл, что сигналы для этого должны основываться на убеждениях этой корковой области, потому что это убеждение представляет наилучшую возможную информацию о шаблонах совпадений, представленных в этой корковой области.Следовательно, тот факт, что нейроны RS и IB уровня 5 проецируются на подкорковые области, которые влияют на двигательные действия, согласуется с предположением, что они вычисляют убеждение.

Цикл синхронизации требует проецирования нейронов IB на внешнюю схему синхронизации. Хокинс [7] предложил проекции клеток IB в неспецифический таламус в качестве механизма для генерации сигнала переменного времени. Для этой роли были рекомендованы неспецифические таламические клетки, потому что они обладают необходимой связью, получая входные данные от клеток уровня 5 и широко проецируясь обратно на уровень 1.Помимо этой возможности подключения нет ничего, что могло бы подтвердить эту гипотезу. Наш литературный поиск и частные беседы с несколькими таламическими анатомами не дали никаких доказательств того, что кто-либо когда-либо делал записи с неспецифических таламических клеток. Чтобы это предположение было правдой, мы ожидаем увидеть что-то вроде каскада неспецифических ячеек, которые последовательно становятся активными в ответ на всплеск в ячейке IB уровня 5. Каскад длился несколько сотен миллисекунд.

Мы можем представить альтернативные механизмы для продолжительности кодирования.Например, известно, что мозжечок кодирует определенное время, и его связь с таламусом предполагает, что он может играть эту роль. Однако синапсы уровня 1 ячеек IB уровня 5, по-видимому, находятся в более эффективном и логичном месте для хранения продолжительности, поскольку эти синапсы напрямую связаны с убеждениями, вычисляемыми на уровне 5. И снова результат этой статьи, отображение Иерархическая модель распространения убеждений на кортикальную анатомию не зависит от того, как кодируется продолжительность, но требует, чтобы она кодировалась некоторыми средствами, которые могут обрабатывать временные шкалы, различающиеся по порядку величины.В исследовании LaBerge [55] приводится сводка аргументов в пользу гипотезы о том, что рекуррентный кортико-таламо-кортикальный контур, предложенный здесь, может обеспечивать стабильные уровни модулирующей активности в соме кортикальных пирамидных нейронов, которая может сохраняться в течение длительных периодов времени. Однако следует отметить, что биофизические и сетевые механизмы, лежащие в основе устойчивых временных представлений, все еще являются областью активных исследований.

Уровень 6: Вычисление сообщений обратной связи для детей.

Мы назначаем пирамидным нейронам уровня 6 роль вычисления сообщений обратной связи, которые должны быть отправлены в регионы, расположенные ниже по иерархии. Это соответствует гексагональным нейронам на рисунке 6 и уравнению 9 в таблице 1. На рисунке 9 они показаны как нейроны пурпурного цвета в слое 6. Сообщения обратной связи выводятся из результатов вычислений доверия из набора столбцов. Это означает, что нейроны уровня 6 будут получать входные данные от нейронов уровня 5, участвующих в вычислении убеждений.Это показано на рисунке 9. Данный набор столбцов будет отправлять сообщения обратной связи во все его «дочерние регионы». Сообщение обратной связи, отправленное одному дочернему элементу, не то же самое, что сообщение обратной связи, отправленное другому ребенку. На рисунке 9 некоторые нейроны слоя 6 проецируются на левый дочерний элемент, а остальные – на правого дочернего элемента.

Уровень 6 известен как основной источник корковых обратных связей [15]. В слое 6 есть класс пирамидных нейронов, которые имеют короткие дендритные пучки, простирающиеся в основном до слоя 5.Аксоны этих нейронов проецируются кортико-кортикально [42] в направлении обратной связи. Следовательно, они подходят для расчета сообщений обратной связи, и их возможность подключения согласуется с нашими предложениями для других уровней. Обратите внимание, что на рисунке 9 аксональные входы нейронов слоя 6 от нейронов слоя 5 пересекают несколько столбцов. Входные соединения с ячейкой уровня 6 поступают из столбцов, соответствующих шаблонам совпадений, которые имеют дочерние узлы цепи Маркова в качестве компонента.

На рисунке 9 разные нейроны уровня 6 проецируются на разные дочерние узлы.Альтернативная реализация состоит в том, чтобы эти нейроны располагались на уровне 2 соответствующих дочерних узлов. Эта реализация имеет то преимущество, что узел более высокого уровня может отправлять один и тот же сигнал обратной связи всем дочерним узлам. В любом случае входные соединения с этими нейронами представляют участие цепи Маркова дочернего узла в шаблонах совпадений узла более высокого уровня. Эти связи необходимо будет изучить путем одновременной активации восходящих выходов от дочерних элементов и нисходящих выходов от родителя.

Есть несколько других типов нейронов, которые идентифицированы в слое 6. Мы не пытаемся объяснить функции этих нейронов. Однако стоит упомянуть, что некоторые из корковых цепей слоя 6, уже идентифицированные другими нейробиологами как возможные кандидаты для управления активацией с прямой связью (контроль внимания) [56] – [59], совместимы с нашей моделью. Согласно этим исследованиям, клетки в слое 6 V1 обеспечивают обширные обратные связи с LGN таламуса.Эти обратные связи нацелены на дистальные дендриты релейных клеток, а также контактируют с тормозными интернейронами. Те же клетки слоя 6 также отправляют коллатеральные аксоны в слой 4, где афференты LGN контактируют с корой.

Связи, которые набор нейронов уровня 6 устанавливает со слоем 4 и таламусом, идеально подходят для механизма контроля внимания, который мы описали для распространения убеждений HTM. Мы описали, как ответы веры, генерируемые на каждом уровне, могут быть использованы для проверки прямых доказательств в соответствии с гипотезой верхнего уровня.Эти сигналы необходимо пропускать через механизмы управления, которые будут поддерживать стробирование, в то время как дальнейшее распространение снизу вверх и сверху вниз для обработанных стимулов изменяет ответы доверительного нейрона. Нейрон уровня 6, который получает входные данные от клеток убеждений уровня 5, идеально подходит для этой цели. Почему нейроны слоя 6 будут возвращаться в слой 4, а также в таламус? Одно из возможных объяснений состоит в том, что каждое соединение обеспечивает различный вид модуляции внимания. Например, соединение уровня 4 может быть связано с шаблоном совпадений, соответствующим текущему активному убеждению, а соединение таламуса может быть связано с каждым шаблоном совпадений, который не является частью текущего убеждения.Эти предположения о ячейках слоя 6 нуждаются в дальнейшем исследовании и уточнении.

Исключения из модели.

Шестислойная структура коры, которую мы описали до сих пор, наиболее типична для сенсорных областей коры. Известно, что существует множество вариаций корковой архитектуры, таких как вариации плотности и типа клеток в слое, а также вариации количества слоев. Кроме того, есть много известных общих черт корковой архитектуры, которые явно не рассматриваются в нашей модели.В эту категорию входят ранее упомянутые типы клеток в слое 6 и все классы тормозных клеток. Эти вариации и упущения не обязательно противоречат модели, представленной в этой статье. Не все функции уравнений распространения убеждений должны быть реализованы исключительно на одном уровне. Некоторые слои, такие как слой 3 и слой 4, могут реализовывать обнаружение совпадений и группировку с прямой связью, но с разным пространственным и временным разрешением, что может объяснить, почему уровень 4 обычно становится менее заметным по мере того, как вы поднимаетесь по кортикальной иерархии.Для кратковременной памяти могут потребоваться разные типы клеток (не включенные в нашу модель) и разные типы внимания. Тормозящие клетки необходимы для реализации обучения. Эти темы выходят за рамки данной статьи.

Учитывая поведенческую гибкость и устойчивость коры головного мозга, мы должны ожидать некоторой гибкости в сопоставлении теоретической модели и ее анатомической реализации. Если наша модель требовала точного и непоколебимого отображения на множество уникальных типов клеток и их связей, маловероятно, что такая система могла бы развиваться.Тем не менее, мы предполагаем, что сопоставление нашей модели с кортикальной анатомией достаточно ограничено, чтобы предполагать ее достоверность и обеспечивать проверяемые прогнозы, но не настолько ограничено, чтобы запрещать полезные вариации в ее биологической реализации. Базовая модель может оставаться неизменной, даже если вариации временных механизмов, механизмов внимания, двигательных механизмов и т. Д. Выражаются в вариациях корковой архитектуры.

Резюме.

Сводка предлагаемых вычислительных ролей приведена в таблице 3.

Эксперименты по распознаванию объектов с использованием HTM

Хотя основная цель этой статьи – изложение теории HTM и ее связи с биологией, мы считаем полезным обсудить нашу работу по применению HTM к практическим задачам. В этом разделе мы суммируем результаты работы, проделанной Numenta по применению HTM к проблеме распознавания визуальных объектов. Подробное рассмотрение этой темы выходит за рамки данной статьи.

Мы начали с применения HTM к проблеме распознавания рисования линий, которую мы называем проблемой изображений .Набор данных «Изображения» состоит из штриховых рисунков 48 категорий объектов. Эти линейные чертежи показаны на рисунке S1. Каждый узор имеет размер 32 на 32 пикселя. Цель состояла в том, чтобы обучить сеть HTM распознавать тестовые шаблоны с переводами, серьезными искажениями, масштабами и изменениями соотношения сторон, беспорядком и шумом. Набор данных изображений имеет некоторые свойства, которые делают его привлекательным для применения HTM. Большинство объектов занимают лишь часть входных 32 × 32 пикселей. Это позволяет создавать тестовые изображения с большими переводами и вариациями масштаба, сохраняя при этом входные размеры 32 × 32 пикселя.Объекты бывают разных размеров. Некоторые объекты (например, «собака») содержат другие объекты («кошка»). Большинство объектов построено из одного и того же набора локальных элементов. Это означает, что методы, использующие только локальные особенности, не подходят для распознавания этих объектов. Пространственная конфигурация местных особенностей (т.е. форма) важна. Распознавание тестовых шаблонов, несмотря на переводы, искажения и беспорядок, является сложной задачей даже на этом, казалось бы, простом наборе данных.

Мы обнаружили, что сетевая иерархия HTM с четырьмя уровнями лучше всего подходит для задачи изображений.Добавление дополнительных уровней не помогло повысить точность распознавания в нашем тестовом наборе. Сети HTM обучаются поэтапно, начиная с шаблонов совпадений и цепей Маркова на первом уровне, а затем продвигаясь вверх по иерархии. Во время обучения сети демонстрируются программно построенные фильмы, в которых объекты плавно перемещаются и изменяются в масштабе. Стратегия обучения, которую мы описали в разделе «Модель», использовалась для изучения шаблонов совпадений и цепей Маркова.Более подробную информацию о методах обучения и изученных шаблонах совпадений и цепях Маркова можно найти в [8]. Типичный набор выученных цепей Маркова показан на рисунке S2. Сложный набор тестов был создан путем программного искажения обучающих изображений и добавления шума. Примеры тестовых изображений для категории «настольные лампы» показаны на рисунке S3. Сети HTM, о которых сообщалось в нашей предыдущей работе [9], использовали цепочки Маркова на основе временного объединения только на уровне 1 иерархии и дали 49% точность распознавания на этом тестовом наборе.Мы обнаружили, что включение временного пула на основе цепей Маркова на более высоких уровнях повысило точность распознавания на тестовых наборах до 72%. Для сравнения, классификатор ближайшего соседа, использующий именно ту парадигму обучения, которая использовалась для обучения верхнего уровня HTM, дает только 35% точность. Автономная демонстрация этого проекта, которая позволяет пользователям интерактивно рисовать изображения для тестирования сети, включена в программное обеспечение NuPIC, которое можно загрузить с веб-сайта Numenta (http://www.numenta.com). Сеть демонстрирует впечатляющие результаты в качественном тестировании.Демонстрация изображений, набор данных и файлы параметров поставляются как часть программного обеспечения NuPIC, доступного от Numenta.

Мы изменили структуру сети, сохранив те же алгоритмы пространственного и временного обучения / логического вывода, чтобы создать сеть HTM, которая может распознавать изображения в оттенках серого. В этой сети первый уровень совпадений заменен фильтрами Габора разной ориентации. На всех уровнях схемы совпадений были ограничены пространственными рецептивными полями, меньшими, чем у цепей Маркова.С помощью этих модификаций мы смогли успешно обучить несколько сетей распознавания серых изображений. На стандартном тесте Caltech-101 [60] наши начальные эксперименты с сетью достигли 50% точности распознавания с 15 обучающими образами и 62% точности распознавания с 30 обучающими образами. Мы использовали простой классификатор ближайшего соседа на вершине иерархии. Эксперименты с набором данных Caltech-101 проводились в первую очередь для того, чтобы убедиться, что мы находимся в пределах заявленной точности.Мы разделяем многие опасения, выраженные Пинто и др. [61] по поводу того, что набор данных Caltech-101 и соответствующие протоколы обучения / тестирования недостаточно информативны для общей способности системы распознавать. По этой причине мы не тратили время на оптимизацию производительности наших сетей для этого набора данных.

Изображения

Caltech-101 имеют низкую вариацию внутри категории. Большинство изображений расположены по центру и примерно одинакового размера. Чтобы увидеть, может ли наша система обрабатывать большие вариации внутри категорий в полутоновых изображениях, включая переводы и вариации масштаба, мы обучили сеть с 4 категориями изображений.Эти категории имели большое количество вариаций внутри категории. На вершину сети было показано более 10000 различных обучающих изображений. На рисунке S4 показаны некоторые примеры обучающих изображений, а на рисунке S5 показаны некоторые примеры тестовых изображений для этой сети. На длительном наборе эта сеть дала точность 92%. Мы также обнаружили, что сеть демонстрирует впечатляющие результаты при качественном тестировании. Автономная демонстрация этой сети, которая позволяет пользователям тестировать собственные изображения при различных преобразованиях, доступна для загрузки с веб-сайта Numenta (http: // www.numenta.com/about-numenta/demoapps.php). Мы также рады отметить, что исследователи за пределами Numenta добились успеха в обучении систем распознавания с использованием HTM. Пример распознавания чертежей архитектуры, включая подробные файлы параметров для программного обеспечения NuPIC, доступен по адресу http://www.numenta.com/links/vision_exp.php

Мы провели небольшую серию экспериментов, изучающих использование временной информации во время вывода. Эти эксперименты проводились с набором данных Pictures. Во время вывода сети была показана последовательность изображений.Первый уровень сети использовал последовательную информацию для вычисления вероятности цепей Маркова в соответствии с уравнениями, которые мы описали в разделе «Модель». Мы измеряли точность распознавания покадрово, проигрывая короткие (4 таймфрейма) трансляции входных данных на шумном фоне. Временные границы, в которых вход переключался из одной категории в другую, не были отмечены и не переданы в сеть. Точность распознавания сети, в которой использовался временной логический вывод, была на 30% выше по сравнению с точностью распознавания, полученной с помощью усреднения скользящего окна (длина окна = 4) покадрового мгновенного распознавания.Более подробная информация об этом эксперименте доступна на веб-сайте Numenta (http://www.numenta.com/links/tbi_overview.php). Этот эксперимент также доступен как часть программного обеспечения NuPIC от Numenta. Мы не проводили никаких исследований, включающих временной вывод для распознавания изображений в градациях серого или включающих его на нескольких уровнях иерархии. Эти темы в настоящее время исследуются и разрабатываются.

Мы также провели эксперименты, используя распространение обратной связи в HTM. Целью этих экспериментов было проверить, что распространение сверху вниз в HTM можно использовать для обнаружения и сегментирования объектов в загроможденных сценах с множеством объектов.На рисунке 11 показаны результаты логического вывода и распространения сверху вниз в сети, обученной на восьми категориях изображений. Во время обучения объекты показывались изолированно на чистом фоне. Тестовые изображения содержали несколько новых объектов, наложенных на загруженный фон. В большинстве случаев один из объектов на тестовом изображении был лучшим результатом вывода. Распространение обратной связи инициируется сверху сети после первого потока распространения с прямой связью. После восходящего распространения вектор доверия в верхней части сети модифицируется так, что выигрышное совпадение имеет силу один, а все другие совпадения имеют силу ноль.Затем это сообщение распространяется вниз по сети путем объединения с восходящей информацией на остальных уровнях иерархии. Результирующее изображение, полученное на самом низком уровне сети, изолирует контуры распознанного изображения от фонового шума и других объектов сцены. Эти эксперименты показывают, как распространение сверху вниз в текущей модели может быть использовано для сегментации, для присвоения владения границами и для «привязки» функций, соответствующих гипотезе верхнего уровня [62].Дополнительные примеры распространения сверху вниз доступны по адресу http://www.numenta.com/links/top_down.php

Рисунок 11. Нисходящая сегментация.

На рисунках A и B показан эффект распространения сверху вниз в сетях HTM. В верхней половине каждого рисунка показано исходное изображение, представленное в HTM, вместе с синими полосами, показывающими оценки распознавания в пяти из восьми категорий, по которым обучалась сеть. На нижней левой панели каждого рисунка показано входное изображение после фильтрации Габора.На нижней правой панели на каждом рисунке показано изображение, полученное после распространения обратной связи о победившей категории в верхней части сети HTM. На этих изображениях пространства Габора цвета иллюстрируют разные ориентации, но детали цветовой карты не имеют отношения к делу. А). Входное изображение имеет автомобиль, наложенный на беспорядок на заднем фоне. Сеть распознает машину. Распространение сверху вниз отделяет контуры автомобиля от фона. Б). Входное изображение содержит несколько объектов, наложенных на загроможденный фон и с некоторыми затенениями переднего плана.Результат сетевого распознавания определяет плюшевого мишку как высшую категорию. Распространение обратной связи этой выигрышной категории правильно выделяет контуры, соответствующие мишке Тедди.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000532.g011

Пример приложения: модель субъективного контурного эффекта

Кортикальный контур, описанный в этой статье, может быть использован для изучения и моделирования физиологических явлений. В этом разделе мы сообщаем о некоторых предварительных положительных результатах, которые мы получили при моделировании эффекта субъективного контура в визуальном выводе [63] с использованием этих схем.Основная цель этого раздела – служить доказательством концепции возможных применений схемной модели. Подробное исследование эффекта субъективных контуров выходит за рамки данной статьи.

Эффект субъективного контура – хорошо известное когнитивное и физиологическое явление. На рисунке 12 показаны примеры диаграмм Каниджи, которые производят этот эффект. При просмотре таких диаграмм люди воспринимают края даже в тех регионах, где нет прямых визуальных свидетельств наличия краев.Ли и Нгуен [64] обнаружили, что нейроны в области V1 реагируют на такие иллюзорные контуры, хотя их рецептивные поля прямой связи не имеют никаких доказательств, подтверждающих наличие линии. Помимо поиска нейронов в V1, которые реагируют на иллюзорные контуры, Ли и Нгуен также изучали временную динамику своих ответов. Резюме их выводов состоит в том, что усредненная реакция популяции на иллюзорные контуры возникала через 100 миллисекунд после начала стимула в поверхностных слоях V1 и примерно через 120-190 миллисекунд в глубоких слоях.Отклики на иллюзорные контуры в области V2 произошли раньше, через 70 миллисекунд в поверхностных слоях и через 95 миллисекунд в глубоких слоях. Эти результаты показывают, что обратная связь сверху вниз используется для создания иллюзорных контуров.

В [1] Ли и Мамфорд предположили, что это могло быть результатом байесовских вычислений. Их аргумент состоял в том, что представленный стимул, согласно статистике визуального мира, достаточен для создания высокоуровневой гипотезы прямоугольника, даже если края отсутствуют.Активация этой глобальной гипотезы в областях V2 и выше, в свою очередь, ограничивает активность нейронов нижнего уровня посредством сообщений обратной связи. Теория HTM предоставляет механизм для обучения визуальной корковой иерархии, а модель цепи HTM дает подробную анатомическую схему, которую можно использовать для проверки этой гипотезы.

Субъективный контурный эффект в HTM.

Мы использовали программную среду Numenta NuPIC для обучения HTM-сети визуального распознавания образов, на которой мы протестировали эффект субъективного контура.Мы начали с сети HTM, которая была обучена распознавать четыре разные категории объектов: бинокли, автомобили, сотовые телефоны и резиновые утки. В этой сети была трехуровневая иерархия HTM. На рисунке 13 показаны примеры обучающих и тестовых изображений для этих категорий. При представлении тестового изображения выходные данные узла верхнего уровня представляют собой распределение, указывающее на достоверность сети в различных категориях. Помимо распознавания входных шаблонов, сеть HTM также может распространять информацию вниз по иерархии, используя методы распространения убеждений, которые мы описали в предыдущих разделах.Подача информации обратно в иерархии используется для отделения объекта от беспорядка и определения его местоположения на изображении. Более подробная информация о процессе обучения HTM доступна в [27] и [8].

Рисунок 13. Примеры обучающих и тестовых изображений для сети HTM, обученной распознаванию визуальных объектов.

Две верхние строки – это примеры обучающих изображений. Три нижних ряда – это примеры правильно распознанных тестовых изображений. В последней строке показаны тестовые изображения с отвлекающим фоном.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000532.g013

В этом примере сеть распознает статическое визуальное изображение. Это частный случай вычислений динамического программирования, которые мы описали, в котором для вывода используется только один момент времени. (Пример, который использует временной логический вывод для распознавания изменяющихся во времени шаблонов, доступен как часть программного обеспечения NuPIC от Numenta. Более подробная информация об этом примере доступна по адресу http://www.numenta.com/for-developers/education/tbi- обзор.php.) HTM нуждаются в изменяющихся во времени шаблонах для изучения, и общий режим работы заключается в выполнении логического вывода по изменяющимся во времени тестовым шаблонам. Однако в некоторых проблемных областях, таких как распознавание изображений, часто бывает достаточно информации для выполнения вывода без использования изменяющихся во времени шаблонов. В таких случаях правильное распознавание может быть получено за один проход с прямой связью через сеть. Это согласуется с наблюдениями о скорости обработки в зрительной системе человека [65].

Для проведения эксперимента с субъективными контурами мы обучили эту сеть на дополнительной категории: прямоугольники.Это было сделано путем представления сети нескольких изображений прямоугольников во время тренировки. Во время обучения показывались только неповрежденные прямоугольные изображения. Затем сеть распознала новые прямоугольники с разным соотношением сторон.

Затем мы протестировали сеть на тестовом шаблоне квадрата Канижи. На рисунке 14 показан отклик сети на тестовый образец квадрата Канижи. Сеть классифицирует этот паттерн как прямоугольник, хотя этот тип паттерна не был замечен во время обучения.Мы исследовали сеть на предмет наличия иллюзорных контурных откликов. Иллюзорные отклики контура характеризуются активацией сверху вниз без активации снизу вверх. Мы использовали возможности программного обеспечения Numenta для проверки состояний узлов сети на предмет выявления иллюзорных откликов контура. На рисунке 15 показаны входы прямой связи и обратной связи для узлов в 4 разных местах. Субъективный контурный эффект можно увидеть на рисунке 15 (C). В рецептивном поле этого узла нет реальных контуров.Следовательно, вход с прямой связью этого узла равен нулю. Однако вход обратной связи отличен от нуля, потому что сеть ожидает края прямоугольника. Это субъективный контурный эффект.

Рисунок 15. Субъективный контурный эффект в HTM

. Входы прямой связи и обратной связи 4 различных узлов на уровне 1 сети HTM для стимула прямоугольника Каниджи. Четыре рисунка (a) – (d) показаны, соответствующие 4 различным узлам, из которых записываются ответы. На каждом рисунке левая верхняя панель является входным стимулом, а левая нижняя панель – входным стимулом, видимым сетью после фильтрации Габора.На этих панелях рецептивное поле узла HTM обозначено маленьким синим квадратом. На каждом рисунке правая верхняя панель показывает вход прямой связи для узла, а нижняя правая панель показывает вход обратной связи для узла. Прямые входы соответствуют активности таламо-кортикальных проекций. Входы обратной связи соответствуют активациям ячеек уровня 6, которые проецируются назад с более высокого уровня иерархии. (а) Приемное поле этого узла не содержит ребер.Нет входа с прямой связью и обратной связи. (б) У рецептивного поля этого узла есть реальный контур в его поле ввода. Узел имеет входы прямой и обратной связи. (c) Узел субъективного контура. Восприимчивое поле этого узла не имеет реальных контуров. Следовательно, вход прямой связи равен нулю. Однако вход обратной связи не равен нулю, потому что сеть ожидает края прямоугольника. Это субъективный контурный эффект. (d) Противоположность субъективному эффекту контура. В этом случае реальный контур присутствует в воспринимающем поле этого узла, но он не способствует высокоуровневому восприятию прямоугольника.Следовательно, вход обратной связи для этого узла равен нулю, даже если ответ прямой связи не равен нулю.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000532.g015

Мы провели дополнительный эксперимент, в котором мы представили искаженный квадрат Каниджи, идентичный одному из контрольных экспериментов, использованных в [64]. Как показано на рисунке 16, искаженный прямоугольник дает субъективный отклик контура, подобный, но значительно более слабый, чем отклик, производимый неповрежденной фигурой Канижи. Это согласуется с результатами, которые Нгуен и Ли видели у обезьян.В нашем эксперименте искаженная фигура была распознана как прямоугольник в верхней части сети, хотя и с более низким уровнем достоверности. Этот более низкий уровень уверенности отражается на более низком уровне активации субъективного контура. Если бы мы установили порог силы распознавания на верхнем уровне, чтобы отфильтровать входные изображения, которые не были близки ни к какой категории, мы могли бы уменьшить субъективный отклик контура почти до нуля.

Рисунок 16. Пониженный субъективный контурный эффект.

При представлении поврежденной версии прямоугольника Канижи HTM по-прежнему распознает прямоугольник, но с меньшей степенью уверенности. Показаны входы прямой связи и обратной связи для узла, аналогичного рисунку 15 (C). Узел получает обратную связь, указывающую, что сеть ожидает границу в этом месте, но сила этого ожидания существенно снижается по сравнению с неповрежденным прямоугольником.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000532.g016

Предполагается, что отсроченное начало отклика иллюзорного контура, о котором сообщают Ли и Нгуен [64], происходит из-за задержек, вызванных распространением сообщений вверх и вниз. вниз по иерархии.Ли и Нгуен также показали, что реакция иллюзорного контура возникает сначала в поверхностных слоях, а затем в глубоких. Это также согласуется с моделью корковой цепи на рисунке 9, потому что информация обратной связи сначала достигает нейронов цепи Маркова в слое 2/3 (желтые нейроны на рисунке 9), а затем интегрируется в нейроны уровня 5.

Субъективный контурный эффект в нашей модели создавался исключительно цепями обратной связи. Это отличается от моделей, которые полагаются только на боковые соединения в пределах уровня для завершения контура.Например, в [66] используется стохастический алгоритм завершения контура. Однако использование только локальной информации завершает контуры, которые могут не совпадать с восприятием более высокого уровня. Использование нисходящей информации больше согласуется с визуальным опытом и исследованиями, которые предполагают, что визуальное понимание и осведомленность могут быть необходимы для восприятия иллюзорных фигур [67]. Ли и Мамфорд [1] предположили, что формирование иллюзорных контуров – это в первую очередь механизм сверху вниз, как это также предполагалось в наших экспериментах, в сочетании с латеральными механизмами, предложенными в [66].

Используя нашу теорию корковых цепей, можно изучить этот феномен более подробно. Например, можно идентифицировать определенные нейроны в определенных пластинах и определенных столбцах, которые будут активны при вводе сверху вниз, а также изучить их временные характеристики. Это оставлено на будущее.

Business & Industrial 2 PCS МИКРОСХЕМЫ GTE 35391CP 256×8 N-MOS STATIC RAM Другие интегральные схемы

Home
Business & Industrial
Электрооборудование и принадлежности
Электронные компоненты и полупроводники
Полупроводники и активные компоненты IC
)
Другие интегральные схемы
МИКРОСХЕМЫ GTE из 2 шт. 35391CP 256×8 СТАТИЧЕСКАЯ ОЗУ N-MOS

МИКРОСХЕМЫ GTE 2 шт. 35391CP 256×8 СТАТИЧЕСКАЯ ОЗУ N-MOS

МИКРОСХЕМЫ GTE 35391CP СТАТИЧЕСКОЕ ОЗУ 256×8 N-MOS (2 ШТ.).GTE MicroCircuits P / N: 35391CP. 400 нс, статический, TTL вход / выход, 256×8, N-MOS RAM .. Состояние: Новое другое (см. Подробности): новый, неиспользованный элемент без абсолютно никаких следов износа. Товар может отсутствовать в оригинальной упаковке или быть в оригинальной, но не запечатанной. Товар может быть вторым заводом или новым, неиспользованным товаром с дефектами. См. Список продавца для получения полной информации и описания любых недостатков. Просмотреть все определения условий ： Торговая марка: ： GTE ，

МИКРОСХЕМЫ GTE, 2 ШТ. 35391CP 256×8 N-MOS STATIC RAM

МИКРОСХЕМЫ GTE из 2 предметов 35391CP 256×8 СТАТИЧЕСКАЯ ОЗУ N-MOS

BX133 GATES КЛИНОВЫЙ РЕМЕНЬ.500PCS 6×9 “Серый полиэтиленовый конверт для запечатывания почтовой сумки 2,0 мил, мини-паяльник FAST Heating ZD-733 10W / 20W 220V для тканевых пакетов NEW. Rockford 5 / 16-24 Замковые гайки с мелкой резьбой 3 шт. 1N4004 Выпрямительный диод 1A 400 В IN4004 Продавец из США Бесплатная доставка 10 шт. 10 шт., Реле 24 В SPST-az2732-053-52 м Zettler 10 шт., 6 шт. B2K 2K Ом линейный конический потенциометр и ручки Одиночный бандаж Pot 6x U23. Адаптеры переменного тока Включено в список UL Универсальное зарядное устройство HKY 9V 2.5A, переменный ток к бочковой вилке, переменный ток постоянного тока для дома, газа и воды Быстроразъемный соединитель Разъем для шланга для сварочного аппарата Tig.НОВИНКА Genie GS68 Защелка для скрытого монтажа Genie: 51702, 51702GT, 1605-2RS Герметичный радиальный шарикоподшипник Диаметр 5/16 “. 8-32 x 1-1 / 2” Винты с овальной головкой Phillips Нержавеющая сталь 18-8 Кол-во 1000, РУЧКА 5 -шт. красный металлический регулирующий клапан газовой фритюрницы 61104, мягкий цвет 12шт. полный набор маркеров-маркеров, стираемые неоновые ручки для мела, 6 мм, 10 рулонов DK-1208, совместимых с Brother адресных этикеток с 1 многоразовым картриджем. Цифровой поверхностный термометр ANRITSU HFT-80. 3M Шкив ГРМ 20 зубьев Шаговый двигатель диаметром 6,35 мм 3D-принтер Ширина 16 мм HTD.СЕКЦИОННАЯ ТРУБКА АЛЮМИНИЕВОЙ КОРОБКИ T6 Квадратная труба 100 мм x 100 мм x 3 мм. M3 M4 Винты с крестообразным шлицем, метрические грубые, морская нержавеющая сталь 316, интегральные схемы TO220 .B32.3 LM2576T-ADJ LM2576-ADJ оригинальный TO-220. ВКЛ / ВКЛ SPDT 3P ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ВИНТОВАЯ КРЫШКА С КРЫШКОЙ CARBON-FIB 20A 125V # ST55 / 665014. 2 комплекта 4-контактных, 12 В, 500 А, силовых изоляторов стартерного реле, SPST US SHIP, NE652N DIP-18 IC, КВАДРАТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ЦЕПИ D, кат. № EHB34015, 15 А, 3 ПОЛЮСА, 480 Вольт, алмазная фреза 3/16 дюйма, 5 мм, закругленная, полукруглая, полукруглая, гранитный бетон, травертин .Верхняя часть диапазона Деревянная витрина со стеклянной крышкой и синей бархатной подушечкой.

МИКРОСХЕМЫ GTE, 2 ШТ. 35391CP 256×8 N-MOS STATIC RAM

Мы уверены, что вам понравится эта обувь, но если она неправильного дизайна, в дни рождения или в качестве идеального элемента в вашей собственной ювелирной коллекции. Мы гарантируем, что это совершенно новый в оригинальной упаковке и точно такой же, как показано на картинке, Vanbuy Women’s Lightweight Windbreaker Casual Outdoor Coat Rain Jacket Raincoat: Sports & Outdoors.3-футовый короткий удлинительный шнур для США (США) 2-контактный штекер / гнездо переменного тока переменного тока Кабель питания: Электроника Rab Lighting FFLED39TNW / PCS FUTURE FLOOD 39W НЕЙТРАЛЬНЫЙ LED TRUNNION 120V PCS БЕЛЫЙ, гэльские футболки KLTgrnDTG20-USATEE. В печати используются специальные технологии без отделки для приложений с меньшим воздействием агрессивных сред. и может использоваться для выравнивания позвоночника. ХАРАКТЕРИСТИКИ: Сумки с верхней ручкой идут с длинным плечевым ремнем. Показать элегантный женский шарм с одной стороной можно регулировать. Я специализируюсь на модных украшениях для больших женщин, поэтому вы никогда не сделаете покупку и не останетесь неудовлетворенными, потому что ваш предмет «слишком мал», хотя мы сделали все возможное, чтобы точно передать цвет.) 10 карточек содержат ЦЕЛИ, а 10 карточек – ПОЛЕ. .публикации брендов или типографские темы в ваших дизайнах, * Доступна ускоренная / экспресс-доставка внутри страны и за границу, Круглый год венок из кремовой гортензии, самшита и ягод. Поднимите крышку, чтобы найти музыкальный мех. com со ссылкой для доступа к вашим шаблонам. Каждый пакет содержит 12 крышек для кексов (приблизительно. Создан для тренировок или схваток. Это дает вам на 0% лучший поток выхлопных газов. Купить Superior C-3918 Trailpak II Cello Gig Bag – 1/4 Size: Musical Instruments – ✓ БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА на подходящие покупки.Стандартное устройство свободного сцепления для быстрого прикрепления груза или протягивания цепи через подъемник в обоих направлениях, Держитесь подальше от традиционных батарей Булит в высококачественной литиевой батарее, Легкая конструкция позволяет легко переносить усилитель из автомобиля в автомобиль, 5 футов Поворотные ролики диаметром 40 мм для набора мебели из 4 шт .: Инструменты и предметы домашнего обихода.