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
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
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.
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
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.
Приведенные схемы принадлежат сайту cxem.net
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.
- Это всего лишь развлечение!
- В момент первого включения нужно сделать пару настроек:
Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч и наслаждайтесь шоу.
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.
- 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.
Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.
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.
Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками
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 HL1 — HL6, 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 HL7 – HL12 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 HL19 – HL24 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 9В. Блок питания приставки состоит из трансформатора Т1, диодного моста, выполненного на диодах VD5 – VD8, 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
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
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.
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.
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.
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.
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.
Тема поддержки на форуме
Скачать список элементов (PDF)
Цветомузыка своими руками: как сделать и подключить схему на светодиодах 12 вольт
Первые эксперименты по связи света и музыки проводил композитор Скрябин А.Н. еще в царской России. В СССР развитие идеологии медиаискусства принял на себя Галеев А.М., НИИ «Прометей», г. Казань.
В это время Ваш покорный слуга занимался разработкой цветомузыкальных устройств в ОКБ при ВЗЭМ г. Волгограда. Сегодня я предлагаю обзор наиболее интересных схем светомузыки с профессиональными ми.
Преимущества цветомузыки на светодиодах
В применении к цветомузыкальным устройствам (ЦМУ) светодиоды с ярким свечением имеют ряд преимуществ, по сравнению с лампами накаливания:
- потребляют заметно меньше энергии;
- их не нужно красить или ставить перед ними цветные фильтры;
- схемы ЦМУ проще, не требуется гальваническая развязка.
Простейшая схема светомузыки на 12 В
По этой причине с них и начнем. Для тех, кто не имеет опыта в радиоэлектронике, имеет смысл собрать для начала совсем простую схему на одном биполярном транзисторе. В качестве источника питания можно использовать, например, «крону».
Также подойдет любой низковольтный блок питания, который найдется в доме, сгодится и зарядка для мобильника с выходом 5 Вольт. В последнем случае сопротивление резистора, ограничивающего ток через светодиод, нужно уменьшить до 220 Ом.
Маркировка полупроводников указана на фото. Подключаете схему к колонке или громкоговорителю машины, и светодиод начинает мигать. Если он светится постоянно, нужно уменьшить уровень громкости, если совсем не горит – наоборот увеличить.
Транзистор будет открываться и обеспечивать ток питания нагрузки каждый раз, когда напряжение на его базе будет превышать определенное значение. Получилась простейшая светомузыка, так как свечение излучателя связано с громкостью музыки.
Далее мы будем постепенно наращивать функционал схем, естественно, усложняя их. Советую последовательно ознакомиться со всем материалом, так как при этом Вы научитесь комбинировать части схем, создавая собственное устройство с нужными характеристиками. При этом во всех случаях используются однотипные, взаимозаменяемые элементы.
Самая простая цветомузыка на транзисторах
Это схема именно цветомузыки, так как устройство обеспечивает связь частоты звука с цветом светового излучателя. Три канала различаются RC фильтрами, установленными перед транзисторами.
В результате нижний канал цветомузыки, к которому подключен красный светодиод, реагирует на звуковые сигналы частотой ниже 300 Гц, средний, с синим светодиодом, работает в диапазоне 300-6000 Гц, а верхний, к которому подключен зеленый светодиод, работает от сигналов выше 6000 Гц.
Звуковой сигнал, как и в прошлом варианте, подается с выхода для наушников, колонок или динамиков авто.
Деление на частотные диапазоны в ЦМУ условное и может быть выбрано другим. Более того, границы каналов по частоте получаются нечеткие из-за низкой избирательности фильтров, а еще они заметно сдвигаются из-за разброса параметров радиоэлементов. При этом три переменных резистора на входе схемы позволяют отрегулировать ее так, чтобы светодиоды мерцали примерно с одинаковой интенсивностью.
Маркировку керамических конденсаторов смотрите на фото. Транзисторы все те же КТ315 или КТ3102. Подойдут вообще почти любые биполярные структуры р-n-р. Можно использовать элементы проводимости n-р-n, если сменить полярность подключения питания и светодиодов.
Если установить мощные транзисторы, например, КТ805, то к выходу устройства можно подключить много светодиодов или светодиодную ленту. Еще лучше использовать составные транзисторы КТ829 с большим коэффициентом усиления, с которыми чувствительность устройства заметно вырастет.
Количество светодиодов, которые можно подключить параллельно, определяется их рабочим током и максимальным током коллектора транзистора.
Например, максимальный ток коллектора транзисторов КТ315 с индексом Ж, И составляет 50 мА, значит, допускается в нагрузке один светодиод с рабочим током 30 мА.
Эти же транзисторы с другими индексами допускают нагрузку до 100 мА, значит, можно подключить параллельно пару аналогичных светодиодов.
Мощные транзисторы могут использоваться с радиаторами, так что для них нужно принимать максимальный ток коллектора в том режиме, в котором Вы собираетесь их использовать. Какой ток потребляет конкретная светодиодная лента, нужно читать на ее упаковке.
Светодиоды имеют разброс параметров, так что, если их соединить параллельно без отдельных резисторов, свечение будет разным. Токоограничивающие резисторы легко рассчитать, пользуясь законом Ома. Для этого надо знать рабочее напряжение и ток используемых светодиодов.
Если считать не хочется, можно сначала подключить сопротивление 200 Ом в любой из рассматриваемых схем. Если светодиод горит плохо, сопротивление надо уменьшать до того, пока ток через светодиод не достигнет нужного значения (от 10 до 30 мА в зависимости от марки).
Фильтры в этой схеме несколько другие, но сути это не меняет. Как и в прошлом случае, на входе можно предусмотреть подстроечные или переменные резисторы для выравнивания чувствительности каналов. В следующем видео демонстрируется сборка представленного выше устройства.
Маркировку электролитических конденсаторов смотрите на фото. Для монтажа простой схемы в домашних условиях нет смысла травить печатную плату. Удобно использовать навесной монтаж на макетной плате.
В простейшем случае радиоэлементы самодельной приставки можно закрепить горячим клеем на пластике выводами вверх.
После застывания клея радиодетали надежно зафиксированы, и их выводы нетрудно соединить пайкой с помощью провода.
Звуковой сигнал в рассмотренных схемах подается с выхода для наушников или колонок.
Для того, чтобы повысить чувствительность устройства и обеспечить его работу от сигнала с линейного выхода любого гаджета, необходим предварительный усилитель.
Представленная схема подключается к входу всех рассмотренных выше схем. Переменный резистор R1 обеспечивает согласование уровня сигнала, чтобы светодиоды работали оптимально.
Можно вовсе избежать электрического соединения, если снабдить самодельную цветомузыку микрофоном с подключением по представленной схеме. Переменный резистор R4 обеспечивает согласование уровня.
Подойдет почти любой электретный микрофон. Резистор R1 обеспечивает питание и нагрузку микрофона.
Электретный микрофон – полярное устройство, так что его минус нужно соединять с минусом питания, а плюс подключить к точке R1, С1.
Как сделать своими руками четырехканальную приставку
Если собрать вместе рассмотренные выше схемы цветомузыки, получится примерно такой вариант. В данном случае частотный диапазон звукового сигнала разделен на 4 полосы, соответственно предусмотрено 4 канала, и RC фильтры перед транзисторами немного другие.
На входе четырехканальной цветомузыки имеется предварительный усилитель на транзисторах VT1, VT2, так что сигнал на ЦМУ можно подавать с линейного выхода компьютера и любого другого прибора. При этом переменный резистор R3 обеспечивает регулировку практически любого входного сигнала.
Резисторы R1, R2 обеспечивают развязку стереосигнала по входу. Подстроечные резисторы R7, R10, R14, R18 позволяют отрегулировать чувствительность каждого канала по отдельности.
Диоды на базах транзисторов «срезают» положительную составляющую сигнала переменного тока, и транзисторы открываются отрицательной полуволной сигнала с фильтра.
В схеме предусмотрен стабилизированный источник питания на КР142ЕН5. Для его сборки требуется трансформатор, и зачастую проще использовать любой имеющийся блок питания постоянного тока с выходным напряжением 9-12 В.
Восемь цепочек светодиодов с рабочим током по 30 мА потребуют питание порядка 240 мА, так что блок питания с максимальным током нагрузки 500 мА и более точно подойдет.
Подойдет и нестабилизированный источник напряжения, так как светодиоды имеют низкий динамический диапазон свечения, и пульсации по питанию не будут вызывать их ложное срабатывание.
Мы уже обсуждали возможность параллельного включения светодиодов с токоограничивающими резисторами. В этой схеме они соединены еще и последовательно. При этом нужно обеспечить, чтобы суммарное падение напряжения на включенных последовательно светодиодах была заведомо меньше напряжения питания схемы.
Например, для двух включенных последовательно светодиодов с рабочим напряжением 3,6 В получаем 2х3,6 В =7, 2 В, что меньше 9 В питания.
«Запас» по напряжению нужно погасить резистором с учетом дополнительного падения напряжения на открытом транзисторе порядка 0,7 В. В качестве примера считаем «запас» по напряжению для двух светодиодов: 9 В – 7,2 В – 0,7 В = 1,1 В.
Теперь по закону Ома, для светодиодов с рабочим током 20 мА получаем: 1,1 В: 20 мА = 55 Ом.
Таким образом, подавая более высокое напряжение, можно включать последовательно больше светодиодов, не увеличивая мощность транзисторов. При этом безопасным следует считать напряжение не более 36 В и нужно использовать транзисторы и электролитические конденсаторы, которые имеют соответствующие параметры.
Собирать устройство удобно на печатной плате, эскиз которой представлен на фото. Размеры платы 80х45 мм.
Транзисторы КТ502 (с любым буквенным индексом) можно заменить на КТ503 с полярностью n-p-n.
При этом одновременно необходимо заменить КТ361 на КТ315 или КТ3102 (с любым буквенным индексом), а также сменить полярность подключения питания, диодов, светодиодов и электролитических конденсаторов.
В этом случае вместо предварительного усилителя можно подключить микрофон по рассмотренной выше схеме.
Маркировку конденсаторов мы рассмотрели выше. При параллельном соединении их емкость суммируется, что облегчает подбор элементов для фильтров. Напряжение, указанное на корпусе электролитических конденсаторов, должно быть заведомо больше напряжения источника питания. Конденсатор С8 должен быть рассчитан не менее, чем на 25 В.
Резисторы подойдут любые мощностью 0,125-0,25 Вт. Цветная маркировка поможет определить их номиналы. Подстроечные резисторы мы рассмотрели выше, переменный резистор подойдет любой, подходящий по размерам.
Диоды VD1 – VD4 любые малогабаритные. Для Д9 маркировка указана на фото.
В блоке питания в качестве выпрямителя удобнее использовать готовый диодный мост. При его отсутствии подойдут дискретные диоды типа КД105, КД106, КД209 и прочие с рабочим током не менее 300 мА.
Если подобрать малогабаритные элементы, их удастся установить на плату вместо диодного моста. Светодиоды нужного цвета выбирайте с ярким свечением.
Желательно знать их рабочее напряжение и номинальный ток питания.
Вместо КР142ЕН5 удобнее использовать КР142ЕН8А,Г, которая обеспечивает 9 В на выходе без резистора R22. В этом случае вместо него ставится перемычка. Трансформатор нужно подобрать с напряжением на выходе 12-15 В с током нагрузки не менее 300 мА. В следующем видео пошаговая инструкция по сборке ЦМУ.
Установка с микрофоном на светодиодной ленте RGB
Следующее ЦМУ 3-х канальное. Здесь операционные усилители (ОУ) А1.2, А1.3, А1.4 вместе с набором RC элементов образуют активные фильтры. На ОУ А1.
2 собран низкочастотный фильтр, и к выходу канала подключены красные светодиоды, на ОУ А1.3 собран среднечастотный фильтр, и к выходу канала подключены зеленые светодиоды, на ОУ А1.
4 собран высокочастотный фильтр, и к выходу канала подключены синие светодиоды.
Фильтры активного типа обеспечивают заметно более высокую избирательность, чем рассмотренные выше схемы. При этом частотных диапазонов всего три, и эффект связи уровня звучания музыки соответствующих частот с яркостью свечения светодиодов определенного цвета становится более выразительным.
ОУ А1.1 выполняет роль предварительного усилителя сигнала с встроенного микрофона. Резистор R1 обеспечивает питание и нагрузку микрофона. Электретный микрофон М1 – полярное устройство, так что его минус нужно соединять с минусом питания, а плюс подключить к точке R1, С3.
Переменный резистор R6 обеспечивает регулировку общей чувствительности устройства. Элементы R18, R21, R24 обеспечивают настройку яркости мерцания каждого канала по отдельности.
Для питания устройства используется однополярный источник, поэтому для ОУ с двухполярным питанием выполнена схема «виртуальная земля». Она выполнена на элементах R2, R3 и С2 и обеспечивает половину напряжения источника питания. Прямые входы всех ОУ подключены к «виртуальной земле» через резисторы 100 кОм.
Четыре ОУ схемы находятся в одном корпусе микросхемы КР1402УД2 (зарубежный аналог LM324). Конечно, можно использовать четыре ОУ общего применения в отдельных корпусах, например, КР140УД708. При этом топология печатного монтажа изменится.
Выходные каскады каналов выполнены по схеме составных элементов и состоят из пары транзисторов. К коллекторам транзисторов средней мощности КТ817 подключены минусы соответствующего цвета светодиодной ленты RGB.
Подстроечные элементы R19, R22 и R25 позволяют установить начальное напряжение смещения, при котором светодиоды будут немного светиться при отсутствии звукового сигнала. Такой режим работы позволит избежать резких вспышек света и сделает работу ЦМУ более плавной.
Однако в этом случае на транзисторах будет выделяться значительная мощность, и они могут перегреться при использовании без радиаторов.
Хотя КТ817 допускают максимальный ток до 3000 мА, однако максимальная рассеиваемая мощность с применением без радиатора составляет 1 Вт.
В пересчете это означает, что в обозначенном выше режиме при использовании без радиатора нельзя подключить более 3-х светодиодов параллельно.
На практике это значит, что чем больше рабочий ток RGB ленты, тем большей площади радиаторы необходимо использовать. Все прочие радиоэлементы схемы подбираются по тем же принципам, что и для всех вышеизложенных схем.
Таким образом, мы рассмотрели схемы светомузыкальных устройств в порядке возрастания их функциональности и сложности. Цветомузыка своими руками — хороший опыт в освоении электроники, а также интересная самореализация.
Если внимательно изучить материал, можно создать своими руками устройство для вечеринок по собственным требованиям, с учетом имеющихся радиодеталей. В заключение посоветую серьезно отнестись к оформлению собственно подсветки.
Для создания праздника цвета и музыки ее исполнение может оказаться даже более значимым, чем выбор схемы устройства.
Загрузка...
