Цветомузыкальное устройство на лампах дневного света

Цветомузыкальное устройство на лампах дневного света

В литературе было опубликовано несколько описаний различных приставок к усилителям низкой частоты, позволяющих сопровождать речь и музыку цветовыми эффектами. Но все эти конструкции обладают рядом недостатков.

Один из них заключается в том, что лампы накаливания, которые используются на выходе цветомузыкальных установок, имеют неравномерный спектр светового излучения, поэтому даже при полном накале спектр лампы в области синего света значительно слабее, чем красного. С изменением накала меняется не только интенсивность излучения, но и его спектральный состав. Чтобы получить одинаковую яркость различных цветов, необходимо применять лампы разной мощности. К тому же лампы накаливания имеют сильную нелинейность зависимости между излучаемой световой мощностью и потребляемой электрической.

Второй недостаток устройств подобного типа — малая выходная мощность. Действительно, чтобы зажечь три лампы по 100 вт, требуется очень мощный усилитель и соответствующий источник питания. Причем, в случае использования усилителя переменного тока возникает необходимость применения трех мощных выходных трансформаторов.

И, наконец, третий недостаток — эффект мигания. Он заключается в том, что интенсивность излучения каждого канала, а значит и суммарная интенсивность пропорциональны громкости звука. Это приводит к очень резким колебаниям силы света, неблагоприятно действующим на зрителей.

Предлагаемая конструкция приставки для цветомузыки позволяет если не полностью устранить, то в значительной мере уменьшить указанные недостатки. Схема установки здесь

Первая проблема решается путем замены ламп накаливания лампами дневного света, спектральный состав светового излучения которых практически не зависит от интенсивности. Метод управления лампой дневного света при помощи электромагнитного поля высокой частоты (порядка 20 Мгц) неприменим из-за создаваемых радиопомех, магнитные же усилители пока мало применяются радиолюбителями. Поэтому был выбран метод управления интенсивностью свечения с помощью усилителя постоянного тока.

Выходная лампа усилителя должна иметь анодный ток порядка 0,24 — 0,3 А. Этому требованию удовлетворяет лампа ГУ-50 или две соединенные параллельно лампы 6П3С.

Проблема постоянной суммарной интенсивности света может быть решена несколькими методами:

  • вводится белый фоновый свет, яркость которого падает при увеличении яркости цветных источников;
  • в качестве фона используется один из основных цветов, например, зеленый, которому придается доминирующее значение; в режиме молчания его интенсивность максимальна. Когда возрастает интенсивность других цветов, фоновый цвет слабеет;
  • все три основных цвета (красный, зеленый, синий) в режиме молчания имеют половину максимальной интенсивности. Повышение напряжения в каком-либо участке спектра приводит к увеличению яркости соответствующего цвета и одновременному уменьшению яркости двух других, так, чтобы суммарная интенсивность света оставалась постоянной. При создании описываемой системы был выбран последний метод.

Предварительный усилитель низкой частоты и фильтры звуковых частот выполнены по обычным схемам, поэтому описания их и принципиальные схемы в данной статье не приводятся.

Выходная часть, схема которой приведена на рисунке, состоит из трех одинаковых каналов, в каждый из которых входит диодный детектор (Д103), дифференциальный усилитель (6Н1П), оконечный усилитель (ГУ-50) и люминесцентная лампа типа ЛДЦ-30, окрашенная в один из цветов. Выпрямители общие для всех трех каналов.

Напряжение звуковой частоты с выхода фильтра подается на соответствующий детектор. Постоянная составляющая напряжения на выходе детектора, примерно равная амплитуде входного напряжения, усиливается дифференциальным усилителем (Л4, Л5 или Л6). С выходов каждого усилителя снимаются два напряжения, одно из которых увеличивается, другое уменьшается пропорционально входному напряжению, подаваемому на детектор. Эти напряжения и компенсирующее напряжение —180 в поступают на составленные из резисторов сумматоры, выходы которых присоединены к управляющим сеткам оконечных ламп ГУ-50. На каждый сумматор подаются увеличивающееся напряжение своего канала и уменьшающиеся напряжения двух других каналов. В итоге для интенсивности свечения люминесцентной лампы каждого канала можно получить выражение:

Ia = K (2a — b — c) + Io
Ib = K (-a -+2b — c) + Io
Ic = K (-a — b + 2c) + Io

где К — общий коэффициент усиления; Io — интенсивность свечения люминесцентной лампы при отсутствии сигнала.

Из полученных выражений видно, что суммарная интенсивность свечения всех трех ламп Ia + Ib + Ic = 3 Io постоянна и не зависит от входных напряжений a, b и с.

Сопротивления резисторов каждого сумматора выбираются так, чтобы рабочая точка Iо при отсутствии сигнала соответствовала середине линейного участка характеристики, выражающей зависимость яркости свечения люминесцентной лампы от потребляемой мощности, что соответствует току через лампу, равному 150 мА для ламп типа ЛДЦ-30. Напряжение смещения на управляющих сетках ГУ-50 должно быть при этом равно —30 в.

Лампы ГУ-50 включены триодами с целью уменьшения их внутреннего сопротивления и предотвращения перегрева экранных сеток ламп в случае, если лампа ЛДЦ-30 по какой-либо причине не зажжется. Для надежного зажигания ламп ЛДЦ-30 кроме постоянного напряжения +300 В на них дополнительно подается пульсирующее напряжение с амплитудой —360 в. Напряжение накала на отрицательный электрод каждой люминесцентной лампы подается от отдельной накальной обмотки. Постоянное напряжение 300 в для питания всей установки подается от бестрансформаторного выпрямителя, выполненного на мощных диодах Д302, включенных по мостовой схеме. Нити накала всех усилительных ламп соединены последовательно и питаются от сети через конденсатор емкостью 10 мкф.

Силовой трансформатор используется только для получения напряжения накала люминесцентных ламп и отрицательных напряжений —180 в и —360 в. Такая схема питания позволяет применить силовой трансформатор мощностью порядка 40 вт. Ввиду использования бестрансформаторного выпрямителя подключение цветомузыкальной приставки к радиоприемнику или магнитофону должно производиться через трансформатор низкой частоты. При напряжении сети 127 В применяются люминесцентные лампы, рассчитанные на 127 в.

В статье не указывается, какие выбираются цвета и каким частотам звукового диапазона они соответствуют, так как понятие низких, средних и высоких частот существенно зависит от звуковой программы. Большинство зрителей высказывается за общепринятое соответствие: низкие частоты — красный цвет, средние — зеленый или желтый, а высокие — синий.

19dx.ru — R0WBH

Личный блог Гладышева Дмитрия

Цветомузыка в люминесцентном светильнике

Я уже публиковал ранее статью о светодиодной цветомузыке на Arduino. Некоторое время та конструкция проработала у меня на полке, а затем была разобрана по причине необходимости использовать Arduino в других поделках. Также большим минусом было то, что использовалось аж 10 цифровых портов микроконтроллера. Прошёл год, у меня появилась Raspberry Pi и я стал искать различные варианты её применения. А так как это миникомпьютер с настоящей операционной системой и поддержкой многозадачности, то и не составляет большого труда совмещать множество различных функций в одном устройстве. Так родилась идея сделать вторую версию цветомузыки с управлением от Raspberry Pi. Также была решена проблема с корпусом — светодиоды я решил разместить в люминисцентном светильнике, которые обычно висят во всяких учреждениях на потолке (у меня же он висит на стене ).

Управлять светодиодами будем по шине I2C. Это позволит обойтись всего двумя парами проводов. Для реализации задумки понадобятся следующие компоненты:

  • Raspberry Pi (модель B);
  • 10 светодиодов;
  • 2 микросхемы PCF8574;
  • 10 резисторов по 470 Ом;
  • макетная плата.

Из всего этого необходимо собрать следующую схему:

Так как Raspberry Pi уже имеет подтягивающие резисторы на шине I2C, то в нашей схеме они не нужны.

Микросхема PCF8574 является расширителем шины I2C на 8 портов. Ниже представлена её распиновка:

Обязательно надо подключать светодиоды к ней по схеме с общим катодом (как на рисунке)! Так как по даташиту максимальная сила тока на выводе составляет всего 0.1 мА по высокому уровню, и 20 мА по низкому. То есть светодиоды у нас будут светиться когда на выводах присутствует логический 0. Это обязательно необходимо учесть при разработке программы управления.

Резисторы R11 и R12 нужны для подтягивания шины I2C и должны присутствовать в единственном экземпляре. Т.е. если у вас к I2C подключены ещё несколько устройств, то резисторы должны быть только в одном.

Контакты A0, A1, A2 определяют адрес микросхемы на шине:

Вход Адрес на шине I2C
A2 A1 A0 DEC HEX
32 0x20
1 33 0x21
1 34 0x22
1 1 35 0x23
1 36 0x24
1 1 37 0x25
1 1 38 0x26
1 1 1 39 0x27

Всё это я спаял на макетной плате. Получилось вот такое вот устройство:

Светодиоды с резисторами вставил в отверстия в кабельканале 10×15. Получившуюся конструкцию разместил между лампами.

Кстати, ЭПРА я вынес наружу ещё давно. Комплектная сгорела, а новая не вошла — расстояние между лампами оказалось меньше. Здесь же это пошло мне на руку — линейка со светодиодами свободно разместилась в светильнике.

Выводы SDA и SCL от микросхем подключаем к контактам Raspberry Pi. Оттуда же можно взять и питание.

Теперь необходимо настроить интерфейс I2C на Raspberry Pi. Для этого открываем (по SSH или через сам RPi под рутом) файл /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf и закомментируем две строчки:

Открываем файл /etc/modules и добавляем в его конец строку:

Затем, установим необходимые пакеты:

При подключенной схеме вводим команду

либо (если Raspberry Pi первой ревизии)

Должна появиться таблица с адресами устройств на шине I2C:

Наши микросхемы занимают адреса 0x20 и 0x24, что соответствует таблице адресов PCF8574 приведённой ранее.

Создаём на Raspberry Pi файл для программы управления:

и записываем в него следующее:

В строках 8-10 указаны порт, на котором RPi будет принимать данные от плагина визуализации, а также адреса микросхем PCF8574 в 16-ричном виде. Даём скрипту права на выполнение:

Осталось добавить его в автозагрузку. Для этого я просто добавил следующую строку в файл /etc/rc.local

Для ручного запуска вводим ещё раз эту же самую команду в консоли.

На этом всё. Ставим плагин (ссылки в конце статьи) к Winamp или AIMP, указываем в настройках порт и IP-адрес RPi и вперёд Компьютер и Raspberry Pi естественно должны быть соединены в сеть через роутер/свитч, либо напрямую.

Для открытия настроек плагина в AIMP просто щёлкните по чёрному полю визуализации.

А вот как это выглядит на видео:


Цветомузыка, цветомузыкальное оборудование своими руками. Схема ЦМУ, конструкция, описание сборки и наладки

Как самому сделать цвето-музыку. Оригинальная конструкция цвето-музыкальной системы. Можно задать вопрос автору приставки (10+)

Структурная схема

Цветомузыкальная приставка (ЦМУ) состоит из следующих блоков. S1 — Схема АРУ. Автоматическая регулировка усиления нужна для того, чтобы устройство работало вне зависимости от уровня входного сигнала. S2 — Полосовой фильтр, разделяющий сигнал на три полосы: верхние, средние и нижние частоты. S3 — Стробоскоп. Он предназначен для создания специальных визуальных эффектов. S4 — драйверы люминесцентных ламп, обеспечивающий, чтобы яркость свечения ламп была пропорциональна входному сигналу. Для каждого канала собирается отдельный драйвер.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Устройство спроектировано для одного канала. Для работы от стереофонического сигнала можно сделать два таких устройства и формировать цветовую гамму независимо для каждого канала, или на вход подать сигнал от обоих каналов через резисторы 5 кОм на каждый канал.

Питание

Для питания устройства используется источник с выходами:

  • стабилизированное +15V (1 А),
  • стабилизированное -15V (1 А),
  • стабилизированное +1V (маломощный),
  • нестабилизированное +60V (2 А),
  • общий провод.

Схема источника питания нами не приводится. Обычно используется блоки, в которых нет выхода 1V. Далее приводится схема получения такого напряжения.

На транзисторе собран аналог регулируемого стабилитрона, который установлен в параметрический стабилизатор напряжения.

Транзистор VT1 — КТ503.

Резисторы R1 — 2 кОм.

Резистор R5 — подстроечный 400 Ом. Этим резистором устанавливается выходное напряжение. После полной сборки схемы этим резистором устанавливается такое выходное напряжение, чтобы при отсутствии сигнала лампы чуть-чуть светились.

Схема устройства и его наладка описаны здесь

Есть только три тонкости.

Во-первых, на входе надо поставить конденсатор 1 мкФ.

Во-вторых, используя данное устройство в цветомузыке, нужно установить правильное время реакции. Если оно будет слишком маленьким, то суммарная яркость свечения всех ламп будет все время одинаковой, она будет только перераспределяться между каналами. Это не очень правильно, так как хотелось бы, чтобы всплески громкости отмечались всплесками яркости. Если же время реакции будет слишком большим, то интенсивные всплески будут перегружать систему, а во во время тихих периодов лампы вообще не будут гореть. За время реакции отвечает конденсатор C1 и резисторы R5, R6. Их нужно подобрать. Начинать стоит с емкости C1 — 500 мкФ, R5, R6 — 2 кОм.

Во-третьих, если на входе совсем нет сигнала, то на выходе должен быть тоже ноль. АРУ не должна стараться усиливать всякие шумы и помехи. То есть нужно ограничивать максимально возможное усиление устройства, чтобы слишком не усиливать малые сигналы. Это делается с помощью регулировки резистора R3. Сначала настроим АРУ так, как описано в статье по ссылке. Далее подключаем ее к источнику сигнала, от которого она будет работать, включаем его, но сигнал не подаем, например, включаем CD-проигрыватель, но не вставляем в него диск. Резистором R3 добиваемся, чтобы на выходе был нулевой сигнал. Теперь включаем музыку или подаем на вход сигнал от звукового генератора. С помощью резистора R4 получаем на выходе сигнал 3 вольта.

Трехполосный фильтр

Принцип работы фильтра прост. На микросхе D1 реализован фильтр верхних частот (частота среза 5 кГц), на микросхеме D3 — фильтр нижних частот (частота среза 500 Гц). Оба фильтра — двухполюсные фильтры Баттерворта. На микросхеме D2 — реализован инвертирующий сумматор. Диоды выпрямителей включены таким образом, чтобы на выходе сумматора напряжение было равно усредненному входному напряжению, минус сумма усредненной величины высокочастотной и низкочастотной составляющих. Таким образом мы получим величину сигнала в средней полосе частот.

На выходе фильтров формируется отрицательное напряжение, смещенное на + 1V. Далее в схемах драйвера организовано ограничение входного напряжения снизу, так что управляющее напряжение будет в интервале от 0 до +1 вольта. Причем 0 — означает максимальную яркость, а 1 — минимальную.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Здравствуйте! У меня к Вам будет несколько вопросов по цветомузыкальной приставке. Вопрос 1 — каковы номиналы конденсаторов C10. C9 в драйвере ЦМУ. Вопрос 2 — если подключить лампу дневного света — модели Т8-220V36WC13. Рабочее напряжение этой лампы 95-100 В, рабочий ток этой лампы 0,36-0,38А. То какое расчетное напряжение должно быть на обмотке L2 трансформатора драйвера? Ка Читать ответ.

Транзисторный УМЗЧ высокого качества. Усилитель мощности низкой, звуко.
Высококачественный УМЗЧ на биполярных транзисторах. Схема для сборки своими рука.

Дроссель, катушка индуктивности. Принцип работы. Математическая модель.
Катушка индуктивности, дроссель в электронных схемах. Принцип работы. Применение.

Микроконтроллеры — пример простейшей схемы, образец применения. Фузы (.
Самая первая Ваша схема на микро-контроллере. Простой пример. Что такой фузы.

Инвертирующий импульсный преобразователь напряжения, источник питания.
Как работает инвертирующий стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание.

ЦВЕТОМУЗЫКА

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.

Светодиодная лента для ЦМУ

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.

Схема микрофона с усилителем

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:

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.

Цветомузыка светодиод мигает под басы

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.

Подключение трансформатора на звук

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.

Транзисторы на радиаторе

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.

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.

Схема цветомузыки на тиристорах

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.

Цветомузыка на тиристорах 2

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:

Цветомузыка 2 канала LED

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:

Светофильтры для ЦМУ

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

Цветомузыка на 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 цветомузыкальную приставку.

Originally posted 2019-02-04 22:22:18. Republished by Blog Post Promoter

Цветомузыка своими руками.
Различные схемы цветомузыкальных автоматов.

Принцип работы цветомузыкального автомата.

Структурно, любая цветомузыкальная(светомузыкальная) установка состоит из трех элементов. Блока управления, блока усиления мощности и выходного оптического устройства.

В качестве выходного оптического устройства можно использовать гирлянды, можно оформить его в виде экрана(классический вариант) или применить электрические светильники направленного действия — прожектора, фары.
Т. е. подходят любые средства, позволяющие создавать определенный набор красочных световых эффектов.

Блок усиления мощности — это усилитель(усилители) на транзисторах с тиристорными регуляторами на выходе. От параметров элементов использованых в нем зависит напряжение и мощность источников света выходного оптического устройства.

Блок управления контролирует интенсивность света, и чередование цветов. В сложных специальных установках, предназначенных для оформления сцены во время различных видов шоу — цирковых, театральных и эстрадных представлений этот блок управляется вручную.
Соответствено, требуется участие как минимум — одного, а максимум — группы операторов-осветителей.

Если блок управления контролируется непосредственно музыкой, работает по какой — либо заданной программе, то цветомузыкальная установка считается — автоматической.
Именно такого рода «цветомузыки» обычно собирают своими руками начинающие конструкторы — радиолюбители, на протяжении 50-ти последних лет.

Самая простая (и популярная) схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н.

Это самая простая и пожалуй, самая популярная схема цветомузыкальной приставки, на тиристорах.
Тридцать лет назад я впервые увидел вблизи полноценную, работающую «светомузыку». Ее собрал мой однокласник, с помощью старшего брата. Это была именно эта схема. Несомненным ее достоинством является простота, при достаточно явном разделение режимов работы всех трех каналов. Лампы не мигают одновременно, красный канал низких частот устойчиво моргает в ритм с ударными, средний — зеленый откликается в диапазоне человеческого голоса, высокочастотный синий реагирует на все остальное тонкое — звенящее и пищащее.

Недостаток один — необходим предварительный усилитель мощности на 1-2 ватта. Моему товарищу приходилось почти «на полную» врубать свою «Электронику» для того, что бы добиться достаточно устойчивой работы устройства. В качестве входного трансформатора был использован понижающий тр-р от радиоточки. Вместо него можно использовать любой малогабаритный понижающий сетевой транс. Например, с 220 до 12 вольт. Только подключать его нужно наоборот — низковольтной обмоткой на вход усилителя. Резисторы любые, мощностью от 0,5 ватт. Конденсаторы тоже любые, вместо тиристоров КУ202Н можно взять КУ202М.

Схема «цветомузыки» на тиристорах КУ202Н, с активными частотными фильтрами и усилителем тока.

Схема предназначена для работы от линейного звукового выхода(яркость ламп не зависит от уровня громкости).
Рассмотрим подробнее, как она работает.
Звуковой сигнал подается с линейного выхода на первичную обмотку разделительного трансформатора. С вторичной обмотки трансформатора сигнал поступает на активные фильтры, через резисторы R1, R2, R3 регулирующие его уровень.
Раздельная регулировка необходима для настройки качественной работы устройства, путем выравнивания уровня яркости, каждого из трех каналов.

С помощью фильтров происходит разделение сигналов по частоте — на три канала. По первому каналу идет самая низкочастотная составляющая сигнала — фильтр обрезает все частоты выше 800 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R9. Номиналы конденсаторов С2 и С4 в схеме указаны — 1 мкФ, но как показала практика — их емкость следует увеличить, минимум, до 5 мкф.

Фильтр второго канала настроен на среднюю частоту — примерно от 500, до 2000 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R15. Номиналы конденсаторов С5 и С7 в схеме указаны — 0,015 мкФ, но их емкость следует увеличить, до 0,33 — 0,47 мкф.

По третьему, высокочастотному каналу проходит все что выше 1500(до 5000) гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R22. Номиналы конденсаторов С8 и С10 в схеме указаны — 1000пФ, но их емкость следует увеличить, до 0,01 мкФ.

Далее, сигналы каждого канала в отдельности детектируются(используются германиевые транзисторы серии д9), усиливаются и подаются на оконечный каскад.
Оконечный каскад выполняется на мощных транзисторах, либо на тиристорах. В данном случае, это тиристоры КУ202Н.

Далее, идет оптическое устройство, конструкция и внешний которого зависит от фантазии конструктора, а начинка(лампы, светодиоды) — от рабочего напряжения и максимальной мощности выходного каскада.
В нашем случае — это лампы накаливания 220в, 60вт(если установить тиристоры на радиаторы — до 10 шт на канал).

Порядок сборки схемы.

О деталях приставки.
Транзисторы КТ315 можно заменить другими кремниевыми n-p-n транзисторами со статическим коэффициентом усиления не менее 50. Постоянные резисторы – МЛТ-0,5, переменные и подстроечные – СП-1, СПО-0,5. Конденсаторы – любого типа.
Трансформатор Т1 с коэффициентом 1:1, поэтому можно использовать любой с подходящим количеством витков. При самостоятельном изготовлении можно использовать магнитопровод Ш10х10, а обмотки намотать проводом ПЭВ-1 0,1-0,15 по 150-300 витков каждая.

Диодный мост для питания тиристоров(220в) выбирают исходя из предпологаемой мощности нагрузки, минимум — 2А. Если количество ламп на каждый канал увеличить — соответственно возрастет потребляемый ток.
Для питания транзисторов(12в) можно использовать любой стабилизированный блок питания расчитанный на рабочий ток минимум — 250 мА(а лучше — больше).

Сначала, каждый канал цветомузыки собирается в отдельности на макетной плате.
Причем, сборку начинают с выходного каскада. Собрав выходной каскад проверяют его работоспособность, подав на его вход сигнал достаточного уровня.
Если этот каскад отрабатывает нормально, — собирают активный фильтр. Далее — проверяют снова работоспособность того, что получилось.
В итоге, после испытания имеем — реально работающий канал.

Подобным образом необходимо собрать и отстроить все три канала. Подобное занудство гарантирует безусловную работоспособность устройства после «чистовой» сборки на монтажной плате, если работа проведена без ошибок и с применением «испытанных» деталей.

Возможный вариант печатного монтажа(для текстолита с односторонним фольгированием). Если использовать более габаритные конденсаторе в канале самых низких частот, расстояния между отверстиями и проводниками придется изменить. Применение текстолита с двухсторонним фольгированием может быть более технологичным вариантом — поможет избавиться от навесных проводов-перемычек.

Вместо тиристоров можно использовать и более»продвинутые» полупроводниковые приборы, например — оптосимисторы, не меняя при этом особенно схему. Это дает отличную гальваническую развязку между высоко и низковольтными цепями — такой элемент, как разделительный входной трансформатор становится необязательным. Вместо него, лучше поставить дополнительный предварительный усилительный каскад(на КТ315), что в свою очередь позволит снизить требования к транзисторам(по коэффициенту усиления). Необходимость в диодном мосте для выпрямления переменного напряжения, отпадает само собой.
Придется подобрать величину сопротивления резисторов ограничивающих ток входа оптосимисторов(R12, R18, R25). Например, для оптосимисторов ТСО132-10 при напряжении 12в, потребуются резисторы на 200 — 240 Ом.

Реально собранная светомузыка в процессе настройки
(19.10. 2015).

Она же — в корпусе, без крышки.(21. 10. 2015).

В работе.(27. 12. 2015).

В темноте.(27. 12. 2015).

Схема «бегущие огни».

Автомат «бегущие огни» — еще одно популярное устройство. Его основным предназначением изначально было создание цветовых эффектов, для оформления диско — вечеринок Так что, хотя и с небольшой натяжкой, «бегущие огни» тоже можно отнести к разряду «цветомузык».
Схема на логических элементах И-НЕ и триггерах, дает возможность регулировать частоту переключений(скорость «бегущего огня») вручную.

Схема выполнена на двух триггерах микросхемы D2(К155ТМ2) и дешифраторах управления на D1(К155ЛА3), а скорость переключения задаются частотой мультивибратора на микросхеме D3(К155ЛА3). Частота импульсов на выходе мультивибратора на D3 зависит от постоянной времени частотозадающей цепи R10-R11-С6. Скорость переключения ламп можно регулировать при помощи переменного резистора R10. Уменьшая его сопротивление можно увеличивать скорость переключения, увеличивая — снижать.

Питающий трансформатор Тр1 понижающий с напряжением на первичной обмотке 220в, вторичной 6-8 в, мощностью от 5 ватт. Напряжение 5 вольт для питания микросхем получается с помощью стабилизатора КРЕН5А, или его аналога. Транзисторы — КТ315Б, тиристоры — КУ202Н, конденсаторы и резисторы — любого типа.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Простые схемы цветомузыки на светодиодах и светодиодных лентах для сборки своими руками

Неисчерпаемый потенциал светодиодов в очередной раз раскрылся в конструировании новых и модернизации уже имеющихся цветомузыкальных приставок. 30 лет назад пиком моды считалась цветомузыка, собранная из разноцветных лампочек на 220 вольт, подключенных к кассетному магнитофону. Сейчас ситуация изменилась и функцию магнитофона теперь выполняет любое мультимедийное устройство, а вместо ламп накаливания устанавливают сверхъяркие светодиоды или светодиодные ленты.

Преимущества светодиодов перед лампочками в цветомузыкальных приставках неоспоримы:

  • широкая цветовая гамма и более насыщенный свет;
  • различные варианты исполнения (дискретные элементы, модули, RGB-ленты, линейки);
  • высокая скорость срабатывания;
  • низкое энергопотребление.

Как сделать цветомузыку с помощью простой электронной схемы и заставить светодиоды мигать от источника звуковой частоты? Какие варианты преобразования звукового сигнала существуют? Эти и другие вопросы рассмотрим на конкретных примерах.

Простейшая схема с одним светодиодом

Для начала следует разобраться с простой схемой цветомузыки, собранной на одном биполярном транзисторе, резисторе и светодиоде. Питание на неё можно подавать от источника постоянного тока напряжением от 6 до 12 вольт. Работает данная цветомузыка на одном транзисторе по принципу усилительного каскада с общим эмиттером. Возмущающее воздействие в виде сигнала с изменяющейся частотой и амплитудой поступает на базу VT1. Как только амплитуда колебаний превышает некоторое пороговое значение, транзистор открывается и светодиод вспыхивает.

Недостаток данной простейшей схемы состоит в том, что темп мигания светодиода полностью зависит от уровня звукового сигнала. Другими словами, полноценный цветомузыкальный эффект будет наблюдаться только на одном уровне громкости. Снижение громкости приведёт к редкому подмигиванию, а увеличение – к почти постоянному свечению.

Схема с одноцветной светодиодной лентой

Простейшая вышеприведенная цветомузыка на транзисторе может быть собрана с использованием светодиодной ленты в нагрузке. Для этого нужно увеличить напряжение питания до 12В, подобрать транзистор с наибольшим током коллектора превышающим ток нагрузки и пересчитать номинал резистора. Такая простейшая цветомузыка из светодиодной ленты прекрасно подойдёт начинающим радиолюбителям для сборки своими руками даже дома.

Простая трёхканальная схема

Избавиться от недостатков предыдущей схемы позволяет трёхканальный преобразователь звука. Самая простая схема цветомузыки с разделением звукового диапазона на три части показана на рисунке. Питается она постоянным напряжением 9В и может засветить один или два светодиода в каждом канале. Состоит схема из трёх независимых усилительных каскадов, собранных на транзисторах КТ315 (КТ3102), в нагрузку которых включены светодиоды разного цвета. В качестве элемента для предварительного усиления можно использовать небольшой сетевой трансформатор понижающего типа.

Входной сигнал подаётся на вторичную обмотку трансформатора, который выполняет две функции: гальванически развязывает два устройства и усиливает звук с линейного выхода. Далее сигнал поступает на три параллельно включенных фильтра, собранных на базе RC-цепей. Каждый из них работает в определённой полосе частот, которая зависит от номиналов резисторов и конденсаторов. Низкочастотный фильтр пропускает звуковые колебания частотой до 300 Гц, о чем свидетельствует мигание красного светодиода. Через фильтр средних частот проходит звук в диапазоне 300-6000 Гц, что проявляется в мерцании синего светодиода. Высокочастотный фильтр пропускает сигнал, частота которого больше 6000 Гц, что соответствует зелёному светодиоду. Каждый фильтр оснащен подстроечным резистором. С их помощью можно задать равномерное свечение всех светодиодов, независимо от музыкального жанра. На выходе схемы все три отфильтрованных сигнала усиливаются транзисторами.

Если питание схемы осуществляется от низковольтного источника постоянного тока, то трансформатор можно смело заменить однокаскадным транзисторным усилителем. Во-первых, гальваническая развязка теряет практический смысл. Во-вторых, трансформатор в несколько раз проигрывает схеме, показанной на рисунке, по массе, размерам и себестоимости. Схема простого усилителя звуковой частоты состоит из транзистора КТ3102, двух конденсаторов, отсекающих постоянную составляющую, и резисторов, обеспечивающих транзистору режим с общим эмиттером. С помощью подстроечного резистора можно добиться общего усиления слабого входного сигнала.

В случае когда необходимо усилить сигнал с микрофона, ко входу предыдущей схемы подключают электретный микрофон, подавая на него потенциал от источника питания. Схема двухкаскадного предварительного усилителя показана на рисунке. В данном случае подстроечный резистор стоит на выходе первого усилительного каскада, что даёт больше возможностей для регулировки чувствительности. Конденсаторы С1-С3 пропускают полезную составляющую и отсекают постоянный ток. Для реализации подойдёт любой электретный микрофон, для нормальной работы которого достаточно смещения 1,5В.

Цветомузыка с RGB светодиодной лентой

Следующая схема цветомузыкальной приставки работает от 12 вольт и может устанавливаться в автомобиле. Она совместила в себе основные функции ранее рассмотренных схемотехнических решений и способна работать в режиме цветомузыки и светильника.

Первый режим достигается за счёт бесконтактного управления RGB-лентой при помощи микрофона, а второй – за счёт одновременного свечения красного, зелёного и синего светодиодов на полную мощность. Выбор режима осуществляется при помощи переключателя, размещенного на плате. Теперь остановимся подробно на том, как сделать цветомузыку, которая отлично подойдет даже для установки в авто, и какие детали для этого потребуются.

Структурная схема

Чтобы понять, как работает данная цветомузыкальная приставка, сначала рассмотрим её структурную схему. Она поможет проследить полный путь прохождения сигнала. Источником электрического сигнала является микрофон, который преобразует звуковые колебания от фонограммы. Т.к. этот сигнал чрезмерно мал, его необходимо усилить при помощи транзистора или операционного усилителя. Далее следует автоматический регулятор уровня (АРУ), который удерживает колебания звука в разумных пределах и подготавливает его к дальнейшей обработке. Фильтры разделяют сигнал на три составляющие, каждая из которых работает только в одном частотном диапазоне. В конце остаётся только усилить подготовленный токовый сигнал, для чего используют транзисторы, работающие в ключевом режиме.

Принципиальная схема

На основании структурных блоков, можно перейти к рассмотрению принципиальной схемы. Её общий вид представлен на рисунке. Для ограничения тока потребления и стабилизации питающего напряжения установлен резистор R12 и конденсатор С9. Для задания напряжения смещения микрофона установлены R1, R2, C1. Конденсатор Cfc подбирается индивидуально к конкретной модели микрофона в процессе наладки. Он нужен для того, чтобы немного приглушить сигнал той частоты, которая превалирует в работе микрофона. Обычно снижают влияние высокочастотной составляющей.

Нестабильное напряжение автомобильной сети может оказывать влияние на работу цветомузыки. Поэтому наиболее правильно подключать самодельные электронные устройства через стабилизатор на 12В.

Звуковые колебания в микрофоне преобразуются в электрический сигнал и через С2 поступают на прямой вход операционного усилителя DA1.1. с его выхода сигнал следует на вход операционного усилителя DA1.2, снабженного цепью обратной связи. Сопротивления резисторов R5, R6 и R10, R11 задают коэффициент усиления DA1.1, DA1.2 равный 11. Элементы цепи ОС: VD1, VD2, C4, C5, R8, R9 и VT1 вместе с DA1.2 входят в состав АРУ. В момент возникновения на выходе DA1.2 сигнала слишком большой амплитуды транзистор VT1 открывается и через С4 замыкает входной сигнал на общий провод. Это приводит к мгновенному снижению напряжения на выходе.

Затем стабилизированный переменный ток звуковой частоты проходит через отсекающий конденсатор С8, после чего разделяется на три RC-фильтра: R13, C10 (НЧ), R14, C11, C12 (СЧ), R15, C13 (ВЧ). Чтобы цветомузыка на светодиодах светила достаточно ярко, нужно усилить выходной ток до соответствующего значения. Для ленты с потреблением до 0,5А на каждый канал подойдут транзисторы средней мощности типа КТ817 или импортный BD139 без монтажа на радиатор. Если собираемая светомузыка своими руками предполагает нагрузку около 1А, то транзисторам потребуется принудительное охлаждение.

В коллекторах каждого выходного транзистора (параллельно выходу) стоят диоды D6-D8, катоды которых объединены между собой и выведены на переключатель SA1 (White light). Второй контакт переключателя соединён с общим проводом (GND). Пока SA1 разомкнут, схема работает в режиме цветомузыки. При замыкании контактов переключателя все светодиоды в ленте зажигаются на полную яркость, образуя в сумме белый поток света.

Печатная плата и детали сборки

Для изготовления печатной платы понадобится односторонний текстолит размером 50 на 90 мм и готовый файл .lay, который можно скачать здесь. Для наглядности плата показана со стороны радиоэлементов. Перед выводом на печать необходимо задать её зеркальное отображение. В слое М1 показаны 3 перемычки, размещаемые на стороне деталей. Для сборки цветомузыки из светодиодной ленты своими руками понадобятся доступные и недорогие компоненты. Микрофон электретного типа, подойдет в защитном корпусе со старой аудио аппаратуры. Светомузыка собрана на микросхеме TL072 в DIP8 корпусе. Конденсаторы, независимо от типа, должны иметь запас по напряжению и быть рассчитаны на 16В или 25В. При необходимости конструкция платы позволяет установить выходные транзисторы на небольшие радиаторы. С краю запаивают клеммную колодку на 6 позиций для подачи питания, подключения RGB светодиодной ленты и переключателя. Полный перечень элементов приведен в таблице. В заключение хочется отметить, что количество выходных каналов в самодельной цветомузыкальной приставке можно увеличивать сколь угодно раз. Для этого нужно разбить весь частотный диапазон на большее количество секторов и пересчитать полосу пропускания каждого RC-фильтра. К выходам дополнительных усилителей подключить светодиоды промежуточных цветов: фиолетового, бирюзового, оранжевого. От такого усовершенствования цветомузыка своими руками станет только краше.