Двери 

Цветомузыка на мощных светодиодах схема. Цветомузыкальные приставки. Приобретение готового ЦМУ

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

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

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

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

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

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

Цветомузыка на транзисторе

Схема распайки выводов штекера Джек 3.5 приведена на следующем рисунке:

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

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

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

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

Тиристоры в цветомузыке

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

КУ202 Тиристор

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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


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

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

Дополнительно

  • В: Купил ленту, на ней контакты G, R, B, 12. Как подключить?
    О: Это не та лента, можешь выкинуть

    В: Прошивка загружается, но выползает рыжими буквами ошибка “Pragma message….”
    О: Это не ошибка, а информация о версии библиотеки

    В: Что делать, чтобы подключить ленту своей длины?
    О: Посчитать количество светодиодов, перед загрузкой прошивки изменить самую первую в скетче настройку NUM_LEDS (по умолчанию стоит 120, заменить на своё). Да, просто заменить и всё!!!

    В: Сколько светодиодов поддерживает система?
    О: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штук

    В: Как увеличить это количество?
    О: Варианта два: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придётся переписать часть). Либо взять Arduino MEGA, у неё больше памяти.

    В: Какой конденсатор ставить на питание ленты?
    О: Электролитический. Напряжение 6.3 Вольт минимум (можно больше, но сам кондер будет крупнее). Ёмкость – минимум 1000 мкФ, а так чем больше тем лучше.

    В: Как проверить ленту без Arduino? Горит ли лента без Arduino?
    О: Адресная лента управляется по спец протоколу и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру)

  • МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.

  • Версию 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК ПУЛЬТА, режимы переключаются кнопкой, всё остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.

  • Как настроить другой пульт?
    У других пультов кнопки имеют другой код, для определения кода кнопок используйте скетч IR_test (версии 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), есть в архиве проекта. Скетч шлёт в монитор порта коды нажатых кнопок. Далее в основном скетче в секции для разработчиков есть блок дефайнов для кнопок пульта, просто измените коды на свои. Можно сделать калибровку пульта, но честно уже совсем лень.

  • Как сделать два столбика громкости по каналам?
    Для этого вовсе необязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические связи тремя проводами (GND, 5V, DO-DI). Лента продолжит работать, как одно целое, но теперь у вас есть два куска. Само собой, аудио-штекер должен быть подключен тремя проводами, а в настройках отключен моно режим (MONO 0), а количество светодиодов должно быть равно суммарному количеству на двух отрезках.
    P.S. Посмотри первую схему в схемах!

  • Как сбросить настройки, которые хранятся в памяти?
    Если вы доигрались с настройками и что то пошло не так, можно сбросить настройки на “заводские”. Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , ставите её 1, прошиваетесь, ставите 0 и снова прошиваетесь. В память будут записаны настройки из скетча. Если вы на 2.3, то смело обновляйте до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, которая никак не повлияет на работу системы. В версии 2.9 появилась настройка SETTINGS_LOG , которая выводит в порт значения хранящихся в памяти настроек. Так, для отладки и понимания.

Это простейшая светомузыка имеет всего один элемент. Да, абсолютно один и ничего кроме: ни резисторов, ни транзисторов… Собрать такую светомузыкальную установку вполне реально за 30 минут. Все что вам понадобится это одно твердотельное реле.
Твердотельное реле появились на рынке относительно недавно и уже уверенно завоевали рынок радиоэлектроники. Оно и понятно, приведу основные плюсы.

  • - Быстродействие.
  • - Гальваническая развязка по напряжению.
  • - Бесшумное, по сравнению с обычным реле.
  • - Детектор перехода через ноль.
Плюсов гораздо больше, я привел лишь несколько.
Твердотельное реле по сути кроме названия не имеет ничего общего с механическим реле, которое все обычно представляют, слыша первый раз это название. Это обычный симисторный ключ, с цепями управления и развязки.
Стоит это чудо совсем недорого и его можно запросто купить на нашем любимом аliexpress.com

На радио рынке очень много разных исполнений реле: маленькие и большие, мощные и маломощные. Я взял такое:
Во-первых, у него есть винтовые клеммы для подключения. Во-вторых, оно может коммутировать нагрузку напряжением 24-380 В и током до 60 А. Конечно брал с перебором для других целей. Чтобы управлять гирляндой достаточно брать от 2 А. В-третьих, управляющее напряжение от 3 до 32 вольт, импульсное. То, что нужно, так как мы будем управлять реле непосредственно звуком, поданным с выхода усилителя низкой частоты.

Схема светомузыки


В разрыв цепи лампы или гирлянды включается твердотельное реле. А на вход твердотельного реле подается звук от звуковой колонки. Схема проще некуда. Главное не перепутать выводы. Теперь, как только начнет играть музыка в колонке, тут же сразу начнет мигать гирлянда в такт музыке.
Выход с усилителя берем от любого канала, левого или правого. Можно подключиться между выходами, чтобы гирлянда мигала при стереофоническом эффекте. Если есть выход на сабвуфер – можно подключить к нему. А можно взять две гирлянды и два реле и подключиться к разным каналам. Вариантов масса, выбирайте любой понравившейся.


Я добавил в схему парк тумблеров, для коммутации. Первый тумблер на схеме чтобы можно было просто включить гирлянду в обычном режиме. А второй чтобы отключить влияние музыки на нее.
Благодаря гальванической развязке, высокое сетевое напряжение надежно развязано и не перейдет колонку и усилитель.
Я взял пластиковый контейнер, поместил туда розетки, для подключения нагрузки. Проделал отверстия для тумблеров и подключил всю систему.

Данная цветомузыкальная приставка реализует эффект “бегущая точка” и “хаос” под музыкальное сопровождение. Приставка не подключается к источнику электрического сигнала проводами, а воспринимает сигнал с помощью микрофона. Её просто располагаете в помещении, где играет музыка, и она сама начинает работать в такт. Устройство состоит из микрофонного усилителя на транзисторе, микросхемы 176ИЕ12 , которая содержит два делителя частоты и элементы задающего генератора, ключей на транзисторах VT2-VT5 и светодиодов с токоограничивающими резисторами. Схема немного напоминает известную светомузыку из журналов 80-х годов, где эта же микросхема управляла тиристорами, которые коммутировали лампы накаливания 220В.

Рисунок платы светодиодной цветомузыкальной приставки

Сигнал музыки, усиленный транзистором VT1 поступает через конденсатор С2 на вход генератора счетчика DD1. Резисторы R4, R5 создают отрицательную обратную связь генератора и приводят его в активный режим работы за счет чего он реагирует на сигнал микрофонного усилителя. После чего на вход второго счетчика поступают импульсы, а на его выходах Т1-Т4 формируются импульсы различной частоты сдвинутые на четверть периода по отношению друг к другу. Эти импульсы открывают транзисторы VT2-VT5 и соответствующие светодиоды начинают светиться.

Переменным резистором R4 можно регулировать чувствительность, тем самым добиваться эффекта ”бегущая точка” или “хаос”. Включив конденсатор между выводами 12 и 14 микросхемы DD1 будет реализован эффект “бегущая точка” без музыкального сопровождения, следовательно приставка из ЦМУ превратится в СДУ (емкость конденсатора подбирается, от нее зависит частота вспышек *2200пф).

Транзистор микрофонного усилителя КТ3102 заменим на транзисторы серии КТ315 . Испытания показали, что устройство работоспособно при напряжении питания от 7 до 9 В. Применены светодиоды синего и красного цветов свечения повышенной яркости. Но подойдут светодиоды и дpyгих цветов. Для указанного интервала питающего напряжения взамен одного светодиода можно установить два, соединённых последовательно. Источник питания цветомузыки - сетевой стабилизированный БП с выходным током 200 мА или батарея.


Видео работы ЦМП