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 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.

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, . А во 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».

Такая светодиодная цветомузыка подойдет для тех, кто слушает музыку на компьютере. Ее можно разместить внутри корпуса и он будет подсвечиваться в такт музыки.

Схема цветомузыки очень простая и не представляет никаких сложностей.

Необходимые компоненты:
1. 4 светодиода (любого цвета) 3мм
2. Р2 вилка
3. 2-позиционный переключатель
4. Биполярный транзистор TIP31
5. Коробка (если нужна), можно разместить и непосредственно в корпусе компьютера
6. Паяльник
7. Кабель

Подключаем 4 светодиода к +12 В компьютера, анод подключаем к 2-х позиционному выключателю, который в свою очередь соединяется с биполярным транзистором TIP31. Два незадействованных конца транзистора подключаем непосредственно к выводам штеккера для наушников или колонок Р2.

Все собранные компоненты устанавливаем в коробку (ящик), или непосредственно в корпус компьютера - это каждому на свое усмотрение. Мы сделали отверстия под светодиоды, переключатель и штеккер.

Монтаж светодиодной цветомузыки в коробку

Соедиянем светодиоды, транзистор и переключатель

1 of 2

Соединяем светодиоды

Общий собранный вид с транзисторами

Дальше - самое интересное. Необходимо спаять светодиоды между собой, транзистором и выключателем. По фотографиям это понятно без слов. Единственное, нам пришлось подбирать длину проводников так, чтобы они помещались в коробку.

Общий минус от светодиодов подключаем к среднему контакту переключателя. От переключателя одно из положений присоединяется к среднему пину транзистора, второе положение соедините согласно схемы цветомузыки, которую мы представили выше.

Монтаж проводов к штеккеру Р2

Заключительная стадия

1 of 2

Монтаж схемы диодной цветомузыки

Спаянный штеккер

Если разобрать штеккер от наушников, то внутри мы можем увидеть три разъема - левый и правый канал, земля. Один из каналов соединяем с левым пином транзистора Tip31. Если подключение Р2 будет через левый канал и он не будет "биться"с выходом компьютера, то наша схема не будет работать. Поэтому сразу правильно определяйтесь или экспериментируйте. Земля (обычно длинный разъем) должна присоединяться к правому пину транзистора.

Один из пинов переключателя должен соединяться с землей от транзистора. При таком соединении светодиоды начнут мигать, если на выходе будет какой-либо сигнал. Если с разъема Р2 не идет никакого сигнала, если сигнал будет с другой стороны, то они будут светиться постоянно.

Монтируем все в коробку, подключаем и проверяем работоспособность.

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

Схема цветомузыки LED

Схема цветомузыки LED 3 канала по 10 ватт

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

Схема LED стробоскопа на таймере NE555

Конструкция устройства

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

Корпус ЦМУ из алюминия

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

ЦМУ на светодиодах со стробоскопом в корпусе

Органы управления приставкой

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

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.

Сложно найти такого человека, который не любил бы слушать музыку. Для удовлетворения данного желания приобретаются качественные музыкальные центры, колонки и иные устройства. Для получения еще большего удовольствия многие задумываются о создании специальных цветоэффектов, которые могут украсить любое звучание и создадут романтическую атмосферу на свидании или увеселительный настрой в процессе организации праздничной вечеринки. Цветомузыку также, как музыкальные центры, можно приобрести, а можно сделать и своими руками. Оптимальный вариант — сделать цветомузыку на светодиодах своими руками по одной из предложенных схем.

Преимущества светодиодной продукции

Современный рынок электроники представляет большое разнообразие светодиодных лент, которые обладают самыми разными цветовыми эффектами. С их помощью можно создать качественное точечное освещение, есть возможность сделать светомузыку с мигающими или размытыми эффектами.

В отличии от обычных лампочек, светодиоды характеризуются большим количеством положительных характеристик. Среди основных преимуществ светодиодных лент можно выделить:

• широкая и разнообразная цветовая гамма;
• передача насыщенных цветов;
• разные варианты исполнения – линейки, модули, дискретные элементы, RGB-ленты;
• высокая скорость срабатывания;
• минимальный объем потребляемой энергии.

Ленты можно использовать в домашних условиях, в клубах и в кафе, можно эффектно подсвечивать витрины. В данной статье более подробно будет описан вариант светодиодной цветомузыки для обычного домашнего применения.

Простая схема с одним светильником

Для начала стоит изучить простую схему цветомузыки. Это устройство, которое выполняется на одном светодиоде, транзисторе и резисторе. Питание на такую цветомузыку можно подавать от постоянного источника тока напряжением 6-12 вольт. Работает устройство по принципу усилительного каскада с общим эмиттером. Воздействие в виде меняющегося по частоте сигнала и амплитуды поступает на основную базу. Как только частота колебаний превышает определенное пороговое значение, открывается транзистор и светодиод сразу вспыхивает.

Данная схема простой цветомузыки на светодиодах имеет один недостаток — темп мигания светодиода зависит полностью от уровня производимого звукового сигнала. Говоря иными словами, световой эффект будет активироваться только на определенном уровне производимой музыкальным центром громкости. При снижении интенсивности звучания свечение будет постоянным с редкими подмигиваниями.

Схема с одноцветной лентой

Данная цветомузыка на транзисторе собирается с применением светодиодной ленты в нагрузке. Для организации такой цветомузыки потребуется увеличить питание до 12 В, найти и установить транзистор с максимальным током коллектора, который превышает ток нагрузки, также потребуется пересчитать общий номинал резистора. Подобная цветомузыка достаточно проста, выполнена на одной одноцветной светодиодной ленте и идеально подойдет для начинающих радиолюбителей. Собрать ее можно без особых проблем в домашних условиях.

Простая трёхканальная схема

Чтобы получить цветомузыку, лишенную всех перечисленных выше недостатков, стоит использовать специальный трехканальный преобразователь звука. Питается такая схема из светодиодной ленты постоянным напряжением 9 В и в состоянии эффективно засветить по одному или два светодиода в каждом канале. Среди основных конструкционных элементов, которыми характеризуется такая цветомузыкальная схема, можно отметить:

• три независимых усилительных каскада, которые собираются на транзисторах категории КТ315 (КТ3102);
• в нагрузку транзисторов включены светодиоды разного цвета;
• для элемента предварительного усиления может быть использован сетевой небольшой трансформатор понижающего характера.

Входящий сигнал подается на вторичную обмотку трансформатора, который в свою очередь выполняет две основные функции – развязывает на гальваническом уровне два устройства, а также усиливает звук с основного линейного выхода. После этого сигнал поступает на три параллельно расположенные и включенные фильтры, собранные на базе RC-цепей. Они работают на индивидуальной частотной полосе, которая прямо зависит от номинала конденсатора и резистора.

Цветомузыка с RGB лентой

Данная схема приставки осуществляет работу от 12 вольт и идеально подходит для установки на авто. Такая цветомузыка оптимально совмещает в себе основные функции ранее рассмотренных схем и в состоянии работать, как в режиме светильника, так и цветомузыки. Второй режим достигается за счет особого бесконтактного управления RGB-лентой посредством микрофона. Что касается режима светильника, то он основан на одновременном запуске свечения зеленого, красного и синего светодиода на полную мощность. Выбор режима можно осуществлять посредством специального переключателя, который находится на специальной плате.

Чтобы понять, как осуществляет работу данная приставка, стоит изучить ее последовательность действий. Основным источником сигнала здесь является микрофон, преобразующий колебания звука, исходящей от фонограммы . Полученный сигнал незначителен, потому требует усиления. Добиться этого можно посредством применения транзистора или специального операционного усилителя. После этого запускается автоматический регулятор уровня АРУ. Он эффективно удерживает колебания звука в разумных пределах и подготавливает его к последующей обработке. Встроенные фильтры разделяют сигнал на три части, каждая из которых работает в одном определенном частотном диапазоне. В завершении потребуется просто усилить предварительно подготовленный сигнал тока. Для этой цели используются специальные транзисторы, которые работают в ключевом режиме.

Приобретение готового ЦМУ

Если нет желания сделать цветомузыку для использования в домашних условиях, можно приобрести ЦМУ, то есть цветомузыкальную установку. Это готовое функциональное решение, в составе которого присутствует контроллер. Он будет обрабатывать звук, преобразуя его в светомузыкальное визуальное представление. В процессе воспроизведения света будет меняться его интенсивность и цветовое решение, создавая тем самым эффект самой настоящей дискотеки. Также в состав устройства ЦМУ входит панель со встроенными диодами.

В основе данных приспособлений может находиться спектральное разложение по частотам, где каждой из них будет соответствовать определенное цветовое решение или предварительно заданные регулировки с самыми разными эффектами и их чередованием. Осуществлять их настройку можно посредством входящего в комплект пульта дистанционного управления.

Важно! Современные ЦМУ очень просты в процессе инсталляции и настройки. Это идеальное решение для организации домашней вечеринки или дискотеки.

Заключение

Схем для самостоятельного выполнения установок цветомузыки существует достаточно много. Можно подобрать достаточно простой вариант, где просто будет меняться цвет RGB-ленты, до довольно сложных, которые в процессе работы будут создавать большое количество разнообразных эффектов, переливов и затуханий. В прямой зависимости от навыков можно выбрать и выполнить подходящий вариант. Достаточно немного потрудиться и создать что-то по-настоящему уникальное, это будет светооборудование, радующее переливами самых разных цветовых оттенков. Также не стоит забывать, что всегда есть возможность купить готовое решение цветомузыки и наполнить свой дом цветовыми оттенками и радостью.