На рисунке показана экспериментальная схема ЦМУ, работающая с RGB-свето-диодной лентой или гирляндой. Все как у «типовой» ЦМУ, - три частотных канала, три выходных ключа, к которым соответственно подключены три цвета RGB-светодиодной ленты (или гирлянды).
Схема полосовых фильтров выполнена на микросхемах LM567.
Микросхемы LM567 являются тональными декодерами с ФАПЧ, они предназначены для работы в системах управления с частотным кодирование и представляют собой активные фильтры с очень узкой полосой захвата ФАПЧ. В данном случае, чтобы перекрыть весь звуковой диапазон хотя бы от 50 Гц до 12000 Гц на три полосы нужно расширить полосы захвата ФАПЧ микросхем. Полоса захвата ФАПЧ ИМС LM567 зависит от конденсатора на выводе 2, чем его емкость больше, тем уже полоса. Обычно там несколько мкФ, но здесь емкости этих конденсаторов уменьшены до 0,047 мкФ, в результате полоса захвата очень расширилась, и стала достаточной для использования микросхем LM567 в качестве фильтров в цветомузыкальной установке.
Диапазон входного напряжения ЗЧ на входе ИМС LM567 - 20-200 мВ, при частоте, соответствующей полосе настройки фильтра происходит захват. Если частота входного сигнала лежит в пределах полосы на выходе ИМС LM567 открывается ключ, между выводом 8 и общим минусом питания.
Входной сигнал поступает на разъем Х1, номинальная величина входного напряжения ЗЧ должна быть в районе 100-300 мВ. Это напряжение поступает на три регулятора на переменных резисторах R1, R6, R11. Этими переменными резисторами в процессе работы устройства устанавливаются оптимальные уровни ЗЧ сигналов по частотным каналам, конкретно для каждого случая воспроизведения, так чтобы получить желаемый эффект.
Значения средних частот полос устанавливаются RC-цепями, подключенными между выводами 5 и 6 микросхем LM567. Подсчитать их можно по формуле:
F = 1/ (1,1*R*C)
F - частота в кГц, R - сопротивление в кОм, С - емкость в мкФ.
Соответственно, центральные частоты выбраны 150 Гц, 900 Гц, и 9000 Гц. При желании, пользуясь вышеуказанной формулой можно выбрать другие центральные частоты полос. При этом можно подбирать не только конденсаторы, но и резисторы (включенные между выводами 5 и 6 ИМС LM567).
Рассмотрим работу на примере низкочастотного канала на А1. Пока сигнала частотой в полосе частот фильтра нет, либо его уровень мал, на выходе, на выводе 8 А1 будет напряжение логической единицы (выходной ключ закрыт, выход подтянут к плюсу питания через резистор R2). На элементах D1.1-D1.2 выполнен триггер Шмитта, его выходом является выход элемента D1.1, поэтому когда на выходе А1 единица, на выходе D1.1 имеется логический ноль. Ключ на полевом мощном транзисторе VT1 закрыт и питание на R-часть светодиодной RGB-ленты не поступает.
Если на входе А1 есть напряжение ЗЧ с частотой в полосе частот фильтра, и его уровень достаточен для захвата, на выходе, на выводе 8 А1 будет напряжение логического нуля (выходной ключ открыт). На выходе D1.1 при этом - логическая единица. Транзистор VT1 открывается и включает питание R-части светодиодной RGB-ленты.
Аналогично работают и два других канала, среднечастотный на А2 и высокочастотный на А3, разница только в частоте входного напряжения ЗЧ.
В принципе, затворы полевых ключевых транзисторов можно и непосредственно подключить к выходам LM567, но, во-первых, схема будет работать наоброт, то есть, когда сигнала нет светодиодная лента будет гореть, а когда есть, - гаснуть. И во-вторых, транзисторы будут перегреваться, потому что будет затянут во времени процесс их открывания, и существенное время они будут находиться в среднем состоянии, когда на канале падает значительное напряжение, и мощность. Триггер Шмитта устраняет эти проблемы.
Монтаж выполнен на макетной плате.
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.Чтобы своими руками сделать цветомузыку на светодиодах нужно иметь хотя бы элементарные понятия об электронике, знать, как обращаться с паяльником и правильно разбирать чертежи.
Принцип работы
В основе подобного устройства используют метод частного преобразования звука и его передачи определенным каналам с целью контролировать источник света. В итоге выходит, что в зависимости от музыкальных параметров, работа цепи будет полностью ей отвечать. Именно на данных принципах базируется схема, по которой происходит сбор.
Обычно, чтобы создать цветовые эффекты, применяют от трех и более различных цветов. Чаще применяют красный, синий и зеленый. Благодаря смешению в определенные комбинации с четкой продолжительностью, они создают настоящий праздник.
Разделение частот на высокие, средние, а также низкие происходит за счет RC и LC фильтров, которые монтируются и настраиваются в систему, в которой используют светодиоды.
Фильтры настраиваются по таким параметрам:
- Для низкочастотных деталей отводится до 300 герц, и он, чаще обычного, красный;
- Средние – 250 – 2500Гц, зеленый;
- Все, что больше отметки в 2000 герц преобразуют высокочастотные фильтры и именно от этого элемента зависит то, как будет работать светодиод с синим оттенком.
Чтобы во время работы получались разнообразные цветовые оттенки, деление на частоты должно осуществляться с незначительным перекрытием. В рассматриваемой схеме выбор цвета не столь важен, потому что при желании можно воспользоваться различными светодиодами, переставлять их местоположение и экспериментировать, здесь все зависит от желания мастера. Необычная цветовая программа вкупе с колебаниями могут оказать значительное влияние на итоговый результат. Для осуществления настройки есть и такие показатели как частота или число каналов.
Исходя из данной информации, можно понять, что в цветомузыке может быть задействовано значительное количество различных оттенков, а также непосредственное программирование каждого.
Что нужно, чтобы изготовить цветомузыку
Для создания подобной установки можно пользоваться только постоянными резисторами, мощность которых 0.25-0.125. Чтобы узнать величину сопротивления смотрим на полоски, расположенные на основании.
В цепь также включены R3 резисторы и подстроченные R. Главное условие, возможность установить их на плату, на которой производится установка. Если говорить о конденсаторах, то при работе берутся изделия, рабочее напряжение которых не меньше 16 вольт (при этом вид подойдет любой). Если найти конденсаторы С7 проблематично, то разрешено параллельное соединение пары меньших по емкости, тогда вы получите необходимые значения. Используемые в изучаемом варианте конденсаторы С6, а также С1, должны запускаться на 10 вольтах, а остальные при 25. В случае, когда устаревшие советские детали требуется заменить импортными, то необходимо понимать, что все они обозначаются по-разному. Поэтому заранее позаботьтесь об определении полярности элементов, которые будут монтироваться. В противном случае, схема может выйти из строя.
Также, чтобы создать цветомузыку своими руками, вам понадобится диодной мост, рабочий ток которого составляет 200 миллиампер, а напряжение – 50В. В ситуации, когда установка готового моста невозможна, его можно создать с помощью выпрямительных диодов. Для комфорта они могут быть удалены с платы и вмонтированы отдельно, с использованием рабочего пространства меньших размеров.
Для создания одного канала потребуется 6 штук светодиодов всех цветов. Если говорить о транзисторах, то вполне подойдут VT2 и VT1, здесь индекс не играет особой роли.
Структурно, любая цветомузыкальная(светомузыкальная) установка состоит из трех элементов. Блока управления, блока усиления мощности и выходного оптического устройства.
В качестве выходного оптического устройства можно использовать гирлянды, можно оформить его в
виде экрана(классический вариант) или применить электрические светильники направленного действия
- прожектора, фары.
Т. е. подходят любые средства, позволяющие создавать определенный набор красочных световых
эффектов.
Блок усиления мощности - это усилитель(усилители) на транзисторах с тиристорными регуляторами на выходе. От параметров элементов использованых в нем зависит напряжение и мощность источников света выходного оптического устройства.
Блок управления контролирует интенсивность света, и чередование цветов.
В сложных специальных установках, предназначенных для оформления сцены во время различных видов шоу -
цирковых, театральных и эстрадных представлений этот блок управляется вручную.
Соответствено, требуется участие как минимум - одного, а максимум - группы операторов-осветителей.
Если блок управления контролируется непосредственно музыкой, работает по какой - либо заданной
программе, то цветомузыкальная установка считается - автоматической.
Именно такого рода "цветомузыки" обычно собирают своими руками начинающие конструкторы - радиолюбители,
на протяжении 50-ти последних лет.
Самая простая (и популярная) схема "цветомузыки" на тиристорах КУ202Н.
Это самая простая и пожалуй, самая популярная схема цветомузыкальной приставки, на тиристорах.
Тридцать лет назад я впервые
увидел вблизи полноценную, работающую "светомузыку". Ее собрал мой однокласник, с помощью старшего брата. Это была именно эта схема.
Несомненным ее достоинством является простота, при достаточно явном разделение режимов работы всех трех каналов. Лампы не мигают одновременно,
красный канал низких частот устойчиво моргает в ритм с ударными, средний - зеленый откликается в диапазоне человеческого голоса, высокочастотный синий реагирует на все остальное
тонкое - звенящее и пищащее.
Недостаток один - необходим предварительный усилитель мощности на 1-2 ватта. Моему товарищу приходилось почти "на полную" врубать свою "Электронику" для того, что бы добиться достаточно устойчивой работы устройства. В качестве входного трансформатора был использован понижающий тр-р от радиоточки. Вместо него можно использовать любой малогабаритный понижающий сетевой транс. Например, с 220 до 12 вольт. Только подключать его нужно наоборот - низковольтной обмоткой на вход усилителя. Резисторы любые, мощностью от 0,5 ватт. Конденсаторы тоже любые, вместо тиристоров КУ202Н можно взять КУ202М.
Схема "цветомузыки" на тиристорах КУ202Н, с активными частотными фильтрами и усилителем тока.
Схема предназначена для работы от линейного звукового выхода(яркость ламп не зависит от уровня громкости).
Рассмотрим подробнее, как она работает.
Звуковой сигнал подается с линейного выхода на первичную обмотку разделительного трансформатора.
С вторичной
обмотки трансформатора сигнал поступает на активные фильтры, через резисторы R1, R2, R3
регулирующие его уровень.
Раздельная регулировка необходима для настройки качественной работы устройства,
путем выравнивания уровня яркости, каждого из трех каналов.
С помощью фильтров происходит разделение сигналов по частоте - на три канала. По первому каналу идет самая низкочастотная составляющая сигнала - фильтр обрезает все частоты выше 800 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R9. Номиналы конденсаторов С2 и С4 в схеме указаны - 1 мкФ, но как показала практика - их емкость следует увеличить, минимум, до 5 мкф.
Фильтр второго канала настроен на среднюю частоту - примерно от 500, до 2000 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R15. Номиналы конденсаторов С5 и С7 в схеме указаны - 0,015 мкФ, но их емкость следует увеличить, до 0,33 - 0,47 мкф.
По третьему, высокочастотному каналу проходит все что выше 1500(до 5000) гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R22. Номиналы конденсаторов С8 и С10 в схеме указаны - 1000пФ, но их емкость следует увеличить, до 0,01 мкФ.
Далее, сигналы каждого канала в отдельности детектируются(используются германиевые транзисторы серии д9), усиливаются и подаются на оконечный каскад.
Оконечный каскад выполняется на мощных транзисторах, либо на тиристорах. В данном случае, это
тиристоры КУ202Н.
Далее, идет оптическое устройство, конструкция и внешний которого зависит от фантазии конструктора,
а начинка(лампы, светодиоды) - от рабочего напряжения и максимальной мощности выходного каскада.
В нашем случае - это лампы накаливания 220в, 60вт(если установить тиристоры на радиаторы - до 10 шт на канал).
Порядок сборки схемы.
О деталях приставки.
Транзисторы КТ315 можно заменить другими кремниевыми n-p-n транзисторами
со статическим коэффициентом усиления не менее 50. Постоянные резисторы – МЛТ-0,5, переменные и подстроечные
– СП-1, СПО-0,5. Конденсаторы – любого типа.
Трансформатор Т1 с коэффициентом 1:1, поэтому можно использовать любой с подходящим количеством витков.
При самостоятельном изготовлении можно использовать магнитопровод Ш10х10, а обмотки намотать проводом
ПЭВ-1 0,1-0,15 по 150-300 витков каждая.
Диодный мост для питания тиристоров(220в) выбирают исходя из предпологаемой мощности нагрузки,
минимум - 2А. Если количество ламп на каждый канал увеличить - соответственно возрастет
потребляемый ток.
Для питания транзисторов(12в) можно использовать любой стабилизированный блок питания расчитанный
на рабочий ток минимум - 250 мА(а лучше - больше).
Сначала, каждый канал цветомузыки собирается в отдельности на макетной плате.
Причем, сборку начинают с выходного каскада. Собрав выходной каскад проверяют его работоспособность,
подав на его вход сигнал достаточного уровня.
Если этот каскад отрабатывает нормально, - собирают
активный фильтр. Далее - проверяют снова работоспособность того, что получилось.
В итоге, после испытания имеем - реально работающий канал.
Подобным образом необходимо собрать и отстроить все три канала. Подобное занудство гарантирует безусловную работоспособность устройства после "чистовой" сборки на монтажной плате, если работа проведена без ошибок и с применением "испытанных" деталей.
Возможный вариант печатного монтажа(для текстолита с односторонним фольгированием). Если использовать более габаритные конденсаторе в канале самых низких частот, расстояния между отверстиями и проводниками придется изменить. Применение текстолита с двухсторонним фольгированием может быть более технологичным вариантом - поможет избавиться от навесных проводов-перемычек.
Использование каких - либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт
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.
