Простые электрические схемы цветомузыки. Как сделать цветомузыку на светодиодах своими силами? Приобретение готового ЦМУ

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.

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

Пошаговая сборка несложной конструкции светодиодной цветомузыки, с попутным изучением радиолюбительских программ

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “

Собираем светодиодную светомузыку (цветомузыку).
Часть 1.

На сегодняшнем занятии в Школе начинающего радиолюбителя мы начнем собирать светодиодную светомузыку . В ходе этого занятия мы не только соберем светомузыку, но и изучим очередную радиолюбительскую программу “Cadsoft Eagle” – несложное, но в тоже время мощное комплексное средство для разработки печатных плат и научимся изготавливать печатные платы с использованием пленочного фоторезиста. Сегодня мы выберем схему, рассмотрим как она работает, подберем детали.

Светомузыкальные (цветомузыкальные) устройства были очень популярны во времена Советского Союза. Были они, в основном, трехцветными (красный, зеленый или желтый и синий) и собирались чаще всего по простейшим схемам на более-менее доступных тиристорах КУ202Н (которые, если мне не изменяет память, в магазинах стоили более 2 рублей, т.е. были довольно дорогими) и простейших входных фильтрах звуковой частоты на катушках намотанных на отрезках ферритовых стержней от радиоприемников. Выполнялись они в основном в двух вариантах – в виде трехцветных прожекторов на лампочках освещения 220 вольт, или делался специальный корпус в виде коробки, где внутри располагалось по некоторому количеству лампочек каждого цвета, а спереди ящик закрывался матовым стеклом, что позволяло получать на таком экране причудливое световое сопровождение музыки. Так-же, для экрана применяли обычное стекло, а сверху на него наклеивали для лучшего рассеивания света мелкие осколки автомобильных стекол. Вот такое было трудное детство. Зато сегодня, в век развития непонятного капитализма в нашей стране, есть возможность собрать светомузыкальное устройство на любой вкус, чем мы и займемся.

За основу мы возьмем схему светодиодной светомузыки опубликованной на сайте:

К этой схеме мы добавим еще два элемента:

1. . Так как у нас на входе будет стереосигнал, и чтобы не терять звук с какого-то канала, или не соединять два канала напрямую между собой, мы применим вот такой входной узел (взят с другой схемы светомузыки):

2. Блок питания устройства . Схему светомузыки мы дополним блоком питания собранным на микросхемном стабилизаторе КР142ЕН8:

Вот приблизительно такой комплект деталей мы должны собрать:

Светодиоды для этого устройства можно использовать любого типа, но обязательно сверхяркие и разного цвета свечения. Я буду использовать сверхяркие узконаправленные светодиоды, свет от которых будет направлен на потолок. Вы, естественно, можете применить другой вариант светового отображения звукового сигнала и использовать другой тип светодиодов:

Как работает данная схема . Стереосигнал с источника звука поступает на входной узел, который суммирует сигналы с левого и правого канала и подает его на переменные сопротивления R6, R7, R8 которыми регулируется уровень сигнала для каждого канала. Далее сигнал поступает на три активных фильтра, собранных по идентичной схеме на транзисторах VT1-VT3, которые отличаются только номиналами конденсаторов. Смысл работы этих фильтров заключается в том, что они пропускают через себя только строго определенную полосу звукового сигнала, отсекая сверху и снизу ненужный диапазон частот звукового сигнала. Верхний (по схеме) фильтр пропускает полосу 100-800 Гц, средний – 500-2000 Гц и нижний – 1500-5000 Гц. С помощью подстроечных резисторов R5, R12 и R16 можно сдвигать в любую сторону пропускаемую полосу. Если вы хотите получить другие полосы пропускания сигнала фильтров, то можно поэкспериментировать с номиналами конденсаторов, входящих в фильтры. Далее сигналы с фильтров поступают на микросхемы А1-А3 – LM3915. Что это за микросхемы.

Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 фирмы National Semiconductors позволяют строить светодиодные индикаторы с различными характеристиками - линейной, растянутой линейной, логарифмической, специальной для контроля аудиосигнала. При этом LM3914 – для линейной шкалы, LM3915 – для логарифмической шкалы, а LM3916 – для специальной шкалы. Мы используем микросхемы LM3915 – с логарифмической шкалой контроля аудиосигнала.

Начальная страница даташита микросхемы:

(327.0 KiB, 4,065 hits)

Вообще, я вам советую, сталкиваясь с новым, неизвестным радиокомпонентом, ищите на просторах интернета его даташит и изучайте его, тем более, что встречаются и переведенные на русский язык даташиты.

К примеру, что мы можем подчерпнуть с первого листа даташита LM3915 (даже с минимальным знанием английского языка, а в крайнем случае с использованием словаря):
- эта микросхема – индикатор уровня аналогового сигнала с логарифмической шкалой отображения и шагом 3 dB;
– можно подключать как светодиоды, так и LCD индикаторы;
– индикацию можно осуществлять в двух режимах: “точка” и “столбик”;
– максимальный выходной ток на каждый светодиод – 30 мА;
– и так далее…

Кстати, чем отличается “точка” от “столбика”. В режиме “точка”, при включении следующего светодиода, предыдущий гаснет, а в режиме”столбик” гашение предыдущих светодиодов не происходит. Для переключения в режим “точка” достаточно отсоединить вывод 9 микросхемы от “+” источника питания, или подключить его к “земле”. Кстати, на этих микросхемах можно собирать очень полезные и интересные схемы.

Продолжим. Так как на входы микросхем подается переменное напряжение, то светящийся столбик из светодиодов будет с неравномерной яркостью, т.е. с увеличением уровня входного сигнала будут не просто зажигаться очередные светодиоды, но и меняться яркость их свечения. Ниже привожу таблицу порогового включения каждого светодиода для разных микросхем в вольтах и децибелах:

Характеристики и цоколевка транзистора КТ315:

На этом первую часть занятия по сборке светодиодной светомузыки заканчиваем и начинаем собирать детали. В следующей части занятия мы изучим программу для разработки печатных плат “Cadsoft Eagle” и изготовим печатную плату для нашего устройства с использованием пленочного фоторезиста.

Очень простая трехканальная RGB цветомузыка на светодиодах не содержит дефицитных или дорогих компонентов. Все элементы вполне можно найти у любого, даже у самого юного радиолюбителя.
Принцип работы цветомузыки – классический, ставший по истине самым популярным. Основывается он на разделении звукового диапазона на три участка: высокие частоты, средние частоты и низкие частоты. Так как цветомузыка трехканальная, то каждый канал отслеживает свою границу частот и как её уровень достигнет порогового значения – зажигает светодиод. В результате, при проигрывании музыкальных композиций, рождается красивый световой эффект, при мигании светодиодов различных цветов.

Схема простой цветомузыки

Три транзистора – три канала. Каждый транзистор выполнят роль порогового компаратора и как уровень превысит 0,6 Вольта – транзистор открывается. Нагрузкой транзистора служит светодиод. Для каждого канала свой цвет.
Перед каждым транзистором идет RC цепочка, играющая роль фильтра. Визуально схема состоит из трех независимых частей: верхняя часть – это канал высоких частот. Средняя часть - канал средних частот. Ну и самый нижний по схеме канал – это канал низких частот.
Питается схема от 9 Вольт. На вход подается сигнал с наушников или с колонок. Если чувствительности будет не хватать, то нужно будет собрать усилительный каскад на одном транзисторе. А если чувствительность будет высока, то на вход можно поставить переменный резистор и им регулировать входной уровень.
Транзисторы можно взять любые, не обязательно КТ805, тут можно даже поставить маломощные типа ТК315, если нагрузкой будет только один светодиод. А вообще, лучше использовать составной транзистор типа КТ829.

Там же можно взять и все остальные компоненты схемы.

Сборка цветомузыки

Собрать цветомузыку можно навесным монтажом или на монтажной плате как это сделал я.
Настройка не нужна, собрали, и если все детали годные – все работает и мигает без проблем.

А можно подключить RGB светодиодную ленту на вход?

Конечно можно, для этого всю схему подключаем не 9 В, а к 12. Гасящий резистор при этом на 150 Ом из схемы выкидываем. Общий провод ленты подключаем к плюсу 12 В, а каналы RGB раскидываем по транзисторам. И, если, длинна вашей светодиодной ленты превышает один метр, то тогда потребуется установить транзисторы на радиаторы, чтобы они от перегрева не вышли из строя.

Цветомузыка в работе

Сморится довольно красиво. К сожалению, через картинки этого не передашь, так что смотрите видео.

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.