Светомузыкальная установка на светодиодах

Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками.

05 Июн 2016г | Раздел: Радио для дома

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Практически у каждого начинающего радиолюбителя, да и не только, возникало желание собрать цветомузыкальную приставку или бегущий огонь, чтобы разнообразить прослушивание музыки в вечернее время или в праздничные дни. В этой статье речь пойдет о простой цветомузыкальной приставке, собранной на светодиодах, которую под силу собрать даже начинающему радиолюбителю.

1. Принцип действия цветомузыкальных приставок.

Работа цветомузыкальных приставок (ЦМП, ЦМУ или СДУ) основана на частотном разделении спектра звукового сигнала с последующей передачей его по отдельным каналам низких, средних и высоких частот, где каждый из каналов управляет своим источником света, яркость которого определяется колебаниями звукового сигнала. Конечным результатом работы приставки является получение цветовой гаммы, соответствующей воспроизводимому музыкальному произведению.

Для получения полной гаммы цветов и максимального количества цветовых оттенков в цветомузыкальных приставках используются, как минимум, три цвета:

Разделение частотного спектра звукового сигнала происходит с помощью LC- и RC-фильтров, где каждый фильтр настроен на свою сравнительно узкую полосу частот и пропускает через себя только колебания этого участка звукового диапазона:

1. Фильтр низких частот (ФНЧ) пропускает колебания частотой до 300 Гц и цвет его источника света выбирают красным;
2. Фильтр средних частот (ФСЧ) пропускает 250 – 2500 Гц и цвет его источника света выбирают зеленым или желтым;
3. Фильтр высших частот (ФВЧ) пропускает от 2500 Гц и выше, и цвет его источника света выбирают синим.

Каких-либо принципиальных правил для выбора полосы пропускания или цвета свечения ламп не существует, поэтому каждый радиолюбитель может применять цвета исходя из особенностей своего восприятия цвета, а также по своему усмотрению изменять число каналов и ширину полосы частот.

2. Принципиальная схема цветомузыкальной приставки.

На рисунке ниже предоставлена схема простой четырехканальной цветомузыкальной приставки, собранной на светодиодах. Приставка состоит из усилителя входного сигнала, четырех каналов и блока питания, обеспечивающего питание приставки от сети переменного тока.

Сигнал звуковой частоты подается на контакты ПК, ЛК и Общий разъема Х1, и через резисторы R1 и R2 попадает на переменный резистор R3, являющийся регулятором уровня входного сигнала. От среднего вывода переменного резистора R3 звуковой сигнал через конденсатор С1 и резистор R4 поступает на вход предварительного усилителя, собранного на транзисторах VT1 и VT2. Применение усилителя позволило использовать приставку практически с любым источником звукового сигнала.

С выхода усилителя звуковой сигнал подается на верхние выводы подстроечных резисторов R7,R10, R14, R18, являющиеся нагрузкой усилителя и выполняющие функцию регулировки (подстройки) входного сигнала отдельно по каждому каналу, а также устанавливают нужную яркость светодиодов канала. От средних выводов подстроечных резисторов звуковой сигнал поступает на входы четырех каналов, каждый из которых работает в своей полосе звукового диапазона. Схематично все каналы выполнены одинаково и различаются лишь RC-фильтрами.

На канал высших частот сигнал подается от среднего вывода резистора R7.
Полосовой фильтр канала образован конденсатором С2 и пропускает только спектр верхних частот звукового сигнала. Низкие и средние частоты через фильтр не проходят, так как сопротивление конденсатора для этих частот велико.

Проходя конденсатор, сигнал верхних частот детектируется диодом VD1 и подается на базу транзистора VT3. Появляющееся на базе транзистора отрицательное напряжение открывает его, и группа синих светодиодов HL1HL6, включенных в его коллекторную цепь, зажигаются. И чем больше амплитуда входного сигнала, тем сильнее открывается транзистор, тем ярче горят светодиоды. Для ограничения максимального тока через светодиоды последовательно с ними включены резисторы R8 и R9. При отсутствии этих резисторов светодиоды могут выйти из строя.

На канал средних частот сигнал подается от среднего вывода резистора R10.
Полосовой фильтр канала образован контуром С3R11С4, который для низких и высших частот оказывает значительное сопротивление, поэтому на базу транзистора VT4 поступают лишь колебания средних частот. В коллекторную цепь транзистора включены светодиоды HL7HL12 зеленого цвета.

На канал низких частот сигнал подается со среднего вывода резистора R18.
Фильтр канала образован контуром С6R19С7, который ослабляет сигналы средних и высших частот и поэтому на базу транзистора VT6 поступают лишь колебания низких частот. Нагрузкой канала являются светодиоды HL19HL24 красного цвета.

Для разнообразия цветовой гаммы в цветомузыкальную приставку добавлен канал желтого цвета. Фильтр канала образован контуром R15C5 и работает в частотном диапазоне ближе к низким частотам. Входной сигнал на фильтр поступает с резистора R14.

Питается цветомузыкальная приставка постоянным напряжением . Блок питания приставки состоит из трансформатора Т1, диодного моста, выполненного на диодах VD5VD8, микросхемного стабилизатора напряжения DA1 типа КРЕН5, резистора R22 и двух оксидных конденсаторов С8 и С9.

Переменное напряжение, выпрямленное диодным мостом, сглаживается оксидным конденсатором С8 и поступает на стабилизатор напряжения КРЕН5. С вывода 3 микросхемы стабилизированное напряжение 9В подается в схему приставки.

Для получения выходного напряжения 9В между минусовой шиной блока питания и выводом 2 микросхемы включен резистор R22. Изменением величины сопротивления этого резистора добиваются нужного выходного напряжения на выводе 3 микросхемы.

3. Детали.

В приставке могут быть использованы любые постоянные резисторы мощностью 0,25 – 0,125 Вт. На рисунке ниже показаны номиналы резисторов, у которых для обозначения величины сопротивления используют цветные полоски:

Переменный резистор R3 и подстроечные резисторы R7, R10, R14, R18 любого типа, лишь бы подходили под размер печатной платы. В авторском варианте конструкции использовался отечественный переменный резистор типа СП3-4ВМ, подстроечные резисторы импортного производства.

Подробнее о резисторах можно почитать здесь и здесь.

Постоянные конденсаторы могут быть любого типа, и рассчитаны на рабочее напряжение не ниже 16 В. При возникновении трудности с приобретением конденсатора С7 емкостью 0,3 мкФ его можно составить из двух соединенных параллельно емкостью 0,22 мкФ и 0,1 мкФ.

Оксидные конденсаторы С1 и С6 должны иметь рабочее напряжение не ниже 10 В, конденсатор С9 не ниже 16 В, а конденсатор С8 не ниже 25 В.

Оксидные конденсаторы С1, С6, С8 и С9 имеют полярность, поэтому при монтаже на макетную или печатную плату это необходимо учитывать: у конденсаторов Советского производства на корпусе обозначают положительный вывод, у современных отечественных и импортных конденсаторов обозначают отрицательный вывод.

Диоды VD1 – VD4 любые из серии Д9. На корпусе диода со стороны анода наносится цветная полоска, определяющая букву диода.

В качестве выпрямителя, собранного на диодах VD5 – VD8, используется готовый миниатюрный диодный мост, рассчитанный на напряжение 50В и ток не менее 200 mA.

Если вместо готового моста использовать выпрямительные диоды, придется немного подкорректировать печатную плату, или диодный мост вообще вынести за пределы основной платы приставки и собрать на отдельной небольшой плате.

Для самостоятельной сборки моста диоды берутся с теми же параметрами, что и заводской мост. Также подойдут любые выпрямительные диоды из серии КД105, КД106, КД208, КД209, КД221, Д229, КД204, КД205, 1N4001 – 1N4007. Если использовать диоды из серии КД209 или 1N4001 – 1N4007, то мост можно собрать прямо со стороны печатного монтажа непосредственно на контактных площадках платы.

Светодиоды обычные с желтым, красным, синим и зеленым цветом свечения. В каждом канале используется по 6 штук:

Транзисторы VT1 и VT2 из серии КТ361 с любым буквенным индексом.

Транзисторы VT3, VT4, VT5, VT6 из серии КТ502 с любым буквенным индексом.

Стабилизатор напряжения типа КРЕН5А с любым буквенным индексом (импортный аналог 7805). Если использовать девятивольтовые КРЕН8А или КРЕН8Г (импортный аналог 7809), то резистор R22 не ставится. Вместо резистора на плате устанавливается перемычка, которая соединит средний вывод микросхемы с минусовой шиной, или при изготовлении платы этот резистор вообще не предусматривается.

Для соединения приставки с источником звукового сигнала применен разъем типа «джек» на три контакта. Кабель взят от компьютерной мыши.

Трансформатор питания – готовый или самодельный мощностью не менее 5 Вт с напряжением на вторичной обмотке 12 – 15 В при токе нагрузки 200 mA.

В дополнение к статье посмотрите первую часть видеоролика, где показывается начальный этап сборки цветомузыкальной приставки

На этом первая часть заканчивается.
Если Вы соблазнились сделать цветомузыку на светодиодах, тогда подбирайте детали и обязательно проверьте исправность диодов и транзисторов, например, мультиметром. А во второй части произведем окончательную сборку и настройку цветомузыкальной приставки.
Удачи!

Литература:
1. И. Андрианов «Приставки к радиоприемным устройствам».
2. Радио 1990 №8, Б. Сергеев «Простые цветомузыкальные приставки».
3. Руководство по эксплуатации радиоконструктора «Старт».

Цветомузыка. Что может быть проще?

Вы начинающий радиолюбитель и вам нечем заняться? Хотите что-нибудь спаять, но не можете определиться с выбором? Делаем цветомузыку! Устроим дома дискотеку и будем зажигать, но сначала включим паяльник и немного попаяем. Не хотим дискотеку, просто поставим возле компьютера в уголок, пусть моргает под музыку.

Цветомузыкальная установка позволяет получать цветные вспышки в такт с исполняемой мелодией. Для начала возьмём транзистор, светодиод, резистор и источник питания 9В. Подключим источник звука и подадим напряжение


1-ая схема

И что мы видим? Светодиод мигает в ритм музыки. Но мигает надоедливо под уровень громкости. И тут встаёт вопрос разделения звуковой частоты. В этом нам помогут фильтры из конденсаторов и резисторов. Они пропускают только определённую частоту, и получается, что светодиод будет мигать только под определённые звуки


2-ая схема

На схеме приведён пример простой цветомузыки. Но это только небольшая приставка, с незначительной яркостью. Она состоит из трёх каналов и предусилителя. Звук подаётся с линейного выхода или усилителя НЧ на трансформатор, который нужен для усиления звука и гальванической развязки. Подойдёт сетевой малогабаритный, на вторичную обмотку которого подаётся звуковой сигнал. Можно обойтись без него, если входного сигнала достаточно для вспыхивания светодиодов. Резисторами R4-R6 регулируется вспыхивание светодиодов. Далее идут фильтры, каждый из которых настроен на свою полосу пропускания частот. Низкочастотный — пропускает сигналы частотой до 300Гц (красный светодиод), среднечастотный — 300-6000Гц (синий), высокочастотный – от 6000Гц (зелёный). Транзисторы подойдут практически любые, структуры NPN с коэффициентом передачи тока не менее 50, лучше, если больше, например те же КТ3102 или КТ315.

Вы собрали надёжное, прекрасно работающее цветомузыкальное устройство, но чего-то не хватает? Модернизируем его!

Начнём с самого главного. Увеличим яркость. Для этого будем использовать лампы накаливания на 12 вольт. В схему добавляем тиристоры и питаем устройство от трансформатора. Тиристор – управляемый диод, позволяющий управлять мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов. При прохождении через него постоянного тока он остаётся в открытом состоянии даже без управляющего сигнала, при переменном токе принцип работы похож на транзисторный. Имеет анод, катод – как у диода, и дополнительный управляющий электрод. Способен выдерживать приличную нагрузку, поэтому используется в схеме для управления лампами накаливания.

Читайте также  Плинтус напольный под проводку


3-яя схема

Звуковой сигнал подаётся от усилителя НЧ, мощностью 1-2 Ватта. Тиристоры практически любые, рассчитанные под ток ламп, лампы – автомобильные на 12 вольт. Трансформатор должен отдавать достаточный ток (1.5-5 ампер) в зависимости от ламп.

Если у вас есть опыт работы с сетевым напряжением, то лучшим вариантом будет использование осветительных ламп на 220 вольт. Сетевой трансформатор в таком случае не понадобится, а вот звуковой лучше оставить для защиты источника звука. При этом всё должно быть тщательно изолировано и размещено в надёжном корпусе.

Теперь делаем фоновую подсветку. Она будет работать обратно основным каналам: при отсутствии звука светодиод горит постоянно, подаётся звук – светодиод гаснет. Можно сделать один общий фоновый канал или несколько с отдельными звуковыми фильтрами и подключить по предыдущей схеме.


4-ая схема

В схеме добавлен резистор (R2) для постоянного открытия транзистора. Поэтому ток через светодиод проходит свободно, но звуковой сигнал способен закрывать транзистор, светодиод гаснет.

Заменим трансформатор на транзисторный усилитель.


5-ая схема

Избавляемся от звукового провода при помощи микрофона. Добавим его в предыдущую схему. Теперь цветомузыка будет реагировать на все окружающие звуки, в том числе и на разговор.


6-ая схема

В схеме приведён пример двухкаскадного микрофонного усилителя. Резистор R1 необходим для питания микрофона, R2 R6 устанавливают смещение, R4 – настройка чувствительности. Конденсаторы C1-C3 пропускают переменный звуковой сигнал и не дают пройти постоянному току. Микрофон – любой электретный. Если схему использовать просто как предусилитель, то R1 и микрофон убираются, звуковой сигнал подаётся на C1 и минус питания. Номиналы деталей не критичны, особая точность здесь не важна. Главное не делать ошибок и у вас всё получится.

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.

Читайте также  Как правильно подключать заземление

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».

Невероятно эффектная цветомузыка на Arduino и светодиодах

С наступающим! Приближается Новый год, а значит, пора срочно создавать настроение! Ну и как всегда в это время года рождаются десятки электронных схем различных цветомузыкальных установок.

Чего только самобытные мастера не придумают. От трехцветных моргалок до лазерных многолучевых установок с управлением по MIDI интерфейсу.

Как большой поклонник, так называемых адресных светодиодов, хочу показать вам очень простую и удивительную цветомузыку. Я вообще такой ни разу не видел. Пока не собрал за один вечер. Итак, визуализатор звука!

Инструкция

Схема очень простая!

Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno. Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из 180 светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180.

В визуализаторе с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье выделяются 8 частот (порог чувствительности на каждую частоту свой, снижается от 1 к 8), преобразуются в цвет и выводятся на линейку светодиодов по одному из восьми алгоритмов. Скетч писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, а библиотека для светодиодов и быстрого преобразования Фурье (FFT) написана в Адафрут для проекта Piccolo. Библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере.

Сам скетч и библиотеку FFT нужно скачать здесь и здесь.

Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч и наслаждайтесь шоу.
Это всего лишь развлечение!

В момент первого включения нужно сделать пару настроек:

Читайте также  Электронный кодовый замок на atmega8

Яркость: удерживайте кнопку color при включении питания. На первых 8 светодиодах будет отображаться радуга светодиодов. С помощью ручки param измените яркость. По завершении нажмите кнопку color еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Длина светодиодной полосы: удерживайте кнопку pattern при включении питания. Отобразится один, два или три красных светодиода. Используйте ручку param, чтобы выбрать длину светодиодной полосы в зависимости от количества красных светодиодов:

1=60 светодиодов
2=120 светодиодов
3=180 светодиодов

По завершении нажмите кнопку pattern еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Алгоритмы

Танцы плюс: пики звуковых сигналов испускаются из центра полосы и исчезают по мере приближения к концам. Скорость пика пропорциональна величине звукового сигнала этого пика.

Танцы минус: то же, что и Dance Party, но пики сигналов испускаются с одного конца.
Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.

Световая полоса: в пиках освещается вся полоса.

Цветные полоски: пики сигналов отображаются как цветные полосы, которые исчезают.

Цветные полоски 2: подобно цветные полоски, но каждая полоска сжимается и исчезает.

Вспышки: пики сигналов отображаются в виде светодиодной вспышки в случайном месте. Начальный цвет белый, а затем исчезает через другой цвет.

Светлячки: пики сигналов отображаются как одиночные светодиоды в случайном месте, и они перемещаются влево или вправо и исчезают. Их скорость зависит от величины сигнала.

Цветовые схемы

Случайная двухцветная схема: выбраны два случайных цвета и только они используются для отображения пиков сигнала. Со временем будут выбраны новые цвета. Используйте param, чтобы настроить скорость изменения цветовой схемы. Если ручка потенциометра «параметры» в верхнем положении, цвета будут меняться часто и каждый пик сигнала будет иметь новый цвет. Рекомендую установить ручку в средину.

Радуга: все пики сигналов отображаются как один и тот же цвет (с небольшим количеством случайных вариаций) и этот цвет меняется как радуга с течением времени. Скорость изменения цвета устанавливается потенциометром param.

Цветные частоты: в этом режиме каждый пик сигнала окрашивается в зависимости от частотной полосы где он находится. Самая низкая полоса красного цвета, и дальше вверх по спектру. Есть 8 полос частот: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый. Этот цветовой режим наиболее интересен, когда частотная характеристика настроена на все полосы частот.

Диапазон частот: вы можете управлять тем диапазоном частот, на который откликается цветомузыка. Чтобы установить диапазон нажмите и удерживайте обе кнопки. Используйте ручку param, чтобы выбрать, сколько из восьми частотных диапазонов будет показываться. Если вы хотите выделить бас и ритм музыки, установите частотную характеристику только на самые низкие 2 или 3 полосы. Если вы хотите показать все частоты в музыке (например, вокал и более высокие инструменты), выберите все полосы частот.

Это видеоинструкция по настройке и она же демонстрация визуализатора в работе. Там в конце две музыкальные композиции с разными алгоритмами.

Как сделать цветомузыку на светодиодах

Чтобы собрать цветомузыку на светодиодах своими руками необходимо обладать базовыми знаниями 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 самостоятельно готовые устройства, а в конце пошагово соберем готовое устройство на примере.

  1. По какому принципу работает цветомузыка
  2. Что необходимо, для изготовления цветомузыки
  3. Несколько рабочих схем
  4. Вариант №1
  5. Вариант №2
  6. Пошаговая сборка наипростейшей модели цветомузыки

По какому принципу работает цветомузыка

В основе цветомузыкальных установок, используется способ частотного преобразования музыки и его передачи, посредством отдельных каналов, для управления источниками света. В результате получается, что в зависимости от основных музыкальных параметров, работа цветовой системы будет ей соответствовать. На этом прицепе основана схема, по которой собирается цветомузыка на светодиодах своими руками.

Как правило, для создания цветовых эффектов используется не менее трёх различных цветов. Это может быть синий, зелёный и красный. Смешиваясь в различных комбинациях, с разной продолжительностью, они способны создать поразительную атмосферу веселья.

Разделять сигнал на низкие, средние и высокие чистоты, способны LC и RC-фильтры, именно они устанавливаются и настраиваются в цветомузыкальную систему с применением светодиодов.

Настройки фильтров устанавливаются на следующие параметры:

  • до 300 Гц на низкочастотный фильтр, как правило, его цвет красный;
  • 250-2500 Гц для средних, цвет зелёный;
  • все что выше 2000 Гц преобразует высокочастотный фильтр, как правило, от него зависит работа синего светодиода.

Деление на частоты, проводится с небольшим перекрытием, это необходимо, для получения различных цветовых оттенков, при работе прибора.

Выбор цвета, в данной схеме цветомузыки не принципиален, и при желании можно использовать светодиоды разных цветов на своё усмотрение, менять местами и экспериментировать, запретить не может никто. Различные частотные колебания в сочетании с применением нестандартного цветового решения, могут существенно повлиять на качество результата.

Для регулировки доступны и такие параметры схемы, как количество каналов и их частота, из чего можно сделать вывод, что цветомузыка может использовать большое количество светодиодов разных цветов, и возможна индивидуальная регулировка каждого из них по частоте и ширине канала.

Что необходимо, для изготовления цветомузыки

Резисторы для цветомузыкальной установки, собственного производства, могут использоваться только постоянные, с мощностью 0.25-0.125. Подходящие резисторы, можно увидеть на рисунке ниже. Полоски на корпусе показывают величину сопротивления.

Также в схеме применяются R3 резисторы, и подстроечные R — 10, 14, 7 и R 18 вне зависимости от типа. Главное требование, возможность установки на плату, применяемую при сборке. Первый вариант светодиодной цветомузыки, собирался с применением резистора переменного типа с обозначением СПЗ-4ВМ и импортными — подстроечными.

Что касается конденсаторов, то использовать нужно детали с рабочим напряжением на 16 вольт, не менее. Тип, может быть любой. При затруднениях в поиске конденсатора С7, можно соединить параллельно, два меньших по ёмкости, для получения требуемых параметров.

Применяемые в схеме светодиодной цветомузыки конденсаторы С1, С6 должны быть способны работать на 10 вольтах, соответственно С9–16В, С8–25В. Если вместо старых советских конденсаторов, планируется использовать новые, импортные то стоит помнить, что они имеют различие в обозначении, нужно заранее определить полярность конденсаторов, которые будут устанавливаться, иначе можно перепутать и испортить схему.

Ещё для изготовления цветомузыки потребуется диодный мост, с напряжением 50В 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 убрать с платы и смонтировать отдельно с применением платы меньшего размера.

Параметры диодов, выбираются аналогично применяемых в заводском исполнение моста, диодов.

Светодиоды, должны быть красного, синего и зёленого цвета свечения. Для одного канала их понадобится шесть штук.

Что касается транзисторов, то подойдут VT1 и VT2, индекс обозначения не важен.

Ещё один необходимый элемент, стабилизатор напряжения. Используется пятивольтовый стабилизатор, импортного производства, с артикулом 7805. Также можно применять 7809 (девятивольтовый), но тогда из схемы нужно исключить резистор R22, а вместо него ставится перемычка, соединяющая минусовую шину и средний вывод.

Соединить цветомузыку с музыкальным центром, можно при помощи трехконтактного разъёма «джек».

И последнее, что необходимо иметь для сборки, это трансформатор с подходящими параметрами напряжения.

Общая схема для проведения сборки цветомузыки, в которой используются описанные детали на фото ниже.

Несколько рабочих схем

Ниже будет предложено несколько рабочих схем цветомузыки на светодиодах.

Вариант №1

Для данной схемы можно использовать светодиоды любого типа. Главное, чтобы они были сверхяркими и разными по свечению. Схема работает по следующему принципу, сигнал с источника передаётся на вход, где сигналы каналов суммируются и далее направляются на переменное сопротивление.(R6,R7,R8) При помощи этого сопротивления уровень сигнала для каждого канала регулируется, после чего поступает на фильтры. Различие фильтров, в ёмкости конденсаторов, используемых для их сборки. Их смысл, как и в других устройствах, преобразовывать и очищать звуковой диапазон в определённых границах. Это верхние, средние и низкие частоты. Для регулировки в схеме цветомузыки установлены резисторы подстройки. Пройдя всё это, сигнал поступает на микросхему, которая позволяет устанавливать различные светодиоды.

Вариант №2

Второй вариант цветомузыки на светодиодах отличается своей простотой и подойдёт для начинающих любителей. В схеме участвует усилитель и три канала для обработки частоты. Установлен трансформатор, без которого можно обойтись, если сигнала на входе достаточно для открытия светодиодов. Как и в аналогичных схемах, применяются регулировочные резисторы, обозначенные как R4 – 6. Транзисторы можно использовать любые, главное, чтобы передавали более 50% тока. По сути, больше ничего не требуется. Схему при желании можно улучшить, для получения более мощной цветомузыкальной установки.

Пошаговая сборка наипростейшей модели цветомузыки

Для сборки простой цветомузыки на светодиодах потребуются следующие материалы:

  • светодиоды размером пять миллиметров;
  • провод от старых наушников;
  • оригинал либо аналог транзистора КТ817;
  • блок питания на 12 вольт;
  • несколько проводов;
  • кусок оргстекла;
  • клеевой пистолет.

Первое с чего нужно начать, это изготовить, корпус будущей цветомузыки из оргстекла. Для этого оно разрезается по размерам и склеивается, клеевым пистолетом. Короб лучше сделать прямоугольной формы. Размеры можно корректировать под себя.

Для расчёта количества светодиодов, разделим напряжение адаптера (12В), на рабочее светодиодов (3В). Получается нам необходимо в короб, установить 4 светодиода.

Кабель от наушников зачищаем, в нём три провода, мы будем использовать один левого или правого канала, и один общего.

Один провод нам не понадобится и его можно изолировать.

Схема простой цветомузыки на светодиодах выглядит следующим образом:

Перед сборкой, кабель прокладываем внутрь короба.

светодиоды имеют полярность, соответственно при подключении, её необходимо учитывать.

В процессе сборки, нужно постараться не нагревать транзистор, т. к. это может привести к его поломке, и учитывайте маркировку на ножках. Эмиттер обозначается как (Э), база и коллектор соответственно (Б) и (К). После сборки и проверки можно установить верхнюю крышку.

Готовый вариант цветомузыки на светодиодах

В заключении хочется сказать, что собрать цветомузыку на светодиодах не так сложно, как может показаться на первых порах. Конечно, если Вам нужно устройство с красивым дизайном, то тут уже придется потратить много времени и сил. А вот для изготовления простой цветомузыки в ознакомительных или развлекательных целях достаточно собрать одну из представленных схем в статье.