СХЕМА ЦМУ

Цветомузыка своими руками. Различные схемы цветомузыкальных автоматов

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.

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.

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.

Вместо тиристоров можно использовать и более”продвинутые” полупроводниковые приборы, например – оптосимисторы, не меняя при этом особенно схему. Это дает отличную гальваническую развязку между высоко и низковольтными цепями – такой элемент, как разделительный входной трансформатор становится необязательным.

Вместо него, лучше поставить дополнительный предварительный усилительный каскад(на КТ315), что в свою очередь позволит снизить требования к транзисторам(по коэффициенту усиления). Необходимость в диодном мосте для выпрямления переменного напряжения, отпадает само собой.

Придется подобрать величину сопротивления резисторов ограничивающих ток входа оптосимисторов(R12, R18, R25).

Например, для оптосимисторов ТСО132-10 при напряжении 12в, потребуются резисторы на 200 – 240 Ом.

Реально собранная светомузыка в процессе настройки(19.10. 2015).

Она же – в корпусе, без крышки.(21. 10. 2015).

В сборе.

В работе.(27. 12. 2015).

В темноте.(27. 12. 2015).

Схема “бегущие огни”.

Автомат “бегущие огни” – еще одно популярное устройство.

Его основным предназначением изначально было создание цветовых эффектов, для оформления диско – вечеринок Так что, хотя и с небольшой натяжкой, “бегущие огни” тоже можно отнести к разряду “цветомузык”.

Схема на логических элементах И-НЕ и триггерах, дает возможность регулировать частоту переключений(скорость “бегущего огня”) вручную.

Схема выполнена на двух триггерах микросхемы D2(К155ТМ2) и дешифраторах управления на D1(К155ЛА3), а скорость переключения задаются частотой мультивибратора на микросхеме D3(К155ЛА3).

Частота импульсов на выходе мультивибратора на D3 зависит от постоянной времени частотозадающей цепи R10-R11-С6. Скорость переключения ламп можно регулировать при помощи переменного резистора R10.

Питающий трансформатор Тр1 понижающий с напряжением на первичной обмотке 220в, вторичной 6-8 в, мощностью от 5 ватт. Напряжение 5 вольт для питания микросхем получается с помощью стабилизатора КРЕН5А, или его аналога. Транзисторы – КТ315Б, тиристоры – КУ202Н, конденсаторы и резисторы – любого типа.

страницу

Использование каких – либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт “Электрика это просто”.

Источник: https://elektrikaetoprosto.ru/colormuzik.html

Схема цму

   Это последняя часть работы, в которой рассматривается применение специализированной микросхемы – тонального декодера. Сейчас рассмотрим ещё одно применение микросхем LMC567 – в фильтрах цветомузыкальной установки.

 Фильтры построены на тональных декодерах LMC567CN, поэтому частотные каналы имеют узкую полосу пропускания. Фоновый режим реализован на контроллере от китайской новогодней гирлянды.

Элементы схемы размещены в корпусе от абонентского громкоговорителя «Россия», а в роли светового излучателя – миниатюрная декоративная люстра. Внешний вид устройства показан на фото:

   Связь с источником звука – акустическая посредством микрофона. На корпусе установлены регуляторы для оптимизации работы фильтров, кнопочные выключатели для изменения режимов работы и светодиодные индикаторы наличия управляющих сигналов. Принципиальная схема показана на рисунке:

   Источник питания. Выполнен на трансформаторе Т1, диодном мостике VD6 и стабилизаторе напряжения DA6. Конденсаторы С27 и С29 сглаживают пульсации.

Для включения ЦМУ используют выключатель SA4, при этом напряжение ~220V поступает на симисторные усилители мощности, а напряжение питания +5V от стабилизатора на все узлы схемы.

Предохранитель FU1 защищает схему от случайного замыкания в цепи ламп или трансформатора.

   Микрофонный усилитель с глубокой АРУ. Выполнен на микромощном операционном усилителе DA1, ток потребления которого задаётся резистором R7. Делитель R3, R4 устанавливает половину напряжения на неинвертирующем входе IN1 (выв.3), а конденсатор С3 дополнительно устраняет пульсации или помехи.

Резистор R6, включенный между выходом OUT (выв.6) и инвертирующим входом IN2 (выв.2) задаёт необходимый коэффициент усиления.  Электретный микрофон BM1 получает питание через фильтр R1, С1. С выхода OUT DA1 усиленный сигнал через R8 и С5 поступает на активный детектор VT2, R9, С6, который управляет делителем R2, VT1.

Конденсатор С6 периодически подзаряжается, увеличивая напряжение на затворе VT1. Это приводит к уменьшению сопротивления перехода сток-исток транзистора, а значит и выходного напряжения усилителя DA1.

Инерционность системы АРУ определяется номиналами С6 и R9, а выходное напряжение усилителя регулировкой подстроечного резистора R10.

   Частотные фильтры. С выхода OUT DA1 усиленный и ограниченный на уровне ~300…400mV звуковой сигнал через разделительные конденсаторы С7, С9, С17 и С19 поступает на частотные фильтры, выполненные на микросхемах DA2 – DA5. 

   Пример: рассчитаем центральную частоту ГУН для фильтра в канале низкой частоты (DA2, см. принципиальную схему) при максимальном и минимальном сопротивлении переменного резистора R12. В формулу (1) значение номинала Rt будем подставлять в килоомах, а Ct – в микрофарадах, поэтому результат получим в килогерцах. Для R12 = 150К (движок R12 в нижнем по схеме положении):

   Fosc =1 / 1,4 * (R14 + R12) * С8 = 1/1,4*(68К +150К)*0,033мкФ=1/10,0716=0,0993 кГц,

   Результат после округления: Fosc = 100 Гц.

   Для R12 = 0 (движок R12 в верхнем по схеме положении):

   Fosc = 1 / 1,4 * R14 * С8 = 1 / 1,4 * 68К * 0,033мкФ = 1 / 3,1416 = 0,318 кГц,

   Результат после округления: Fosc = 320 Гц.

Расчетный результат – это идеальный случай, фактически на результат влияют разбросы параметров устанавливаемых элементов или внешние факторы.

В таблице показаны расчётные и измеренные результаты полученных частот Fosc для всех фильтров с номиналами элементов Rt и Ct, указанных на принципиальной схеме светомузыки:

   Конденсаторы, подключенные к выводу 1 (OF): при большой ёмкости этих конденсаторов лампа в канале будет загораться «редко», то есть в случае, когда частота входного сигнала будет соответствовать выражению «Finput=Fosc/2». Лампа в канале будет загораться «часто», если эти конденсаторы имеют малую ёмкость, т.е.

полоса пропускания будет широкой, и декодироваться будут также сигналы с близкими к «Fosc/2» частотами. Если конденсатор не устанавливать, то лампа в канале останется постоянно включенной.

В схеме ЦМУ ёмкости конденсаторов С11, С14, С21 и С24 подобраны исходя из компромисса между динамичностью работы и разделением каналов.

   Оптимизация работы фильтров (и, следовательно, ламп в каналах) осуществляется переменными резисторами R12, R13, R18 и R19. Если движок этих резисторов перемещать вверх (по схеме), то центральная частота ГУН будет увеличиваться.

Так как ёмкости конденсаторов С11, С14, С21 и С24 не изменяются, то одновременно будут сужаться полосы пропускания фильтров, т.е. регулировкой добиваются более чёткого разделения каналов.

   Конденсаторы, подключенные к выводу 2 (LF): декодеры в фильтрах цветомузыки работают в музыкальном (или речевом) диапазоне, напряжение которого имеет непредсказуемые частотные характеристики, поэтому конденсаторы С12, С15, С22 и С25 установлены одинаковой емкости – только для улучшения помехоустойчивости.

   К выходам декодеров OUT (выв.8) подключены нагрузочные резисторы R16, R17, R22 и R23, которые вместе с конденсаторами, соответственно, С13, С16, С23 и С26 образуют интегрирующие цепочки. Их назначение – из импульсного напряжения сформировать сигналы с низким логическим уровнем.

Когда выходы декодеров активированы, внутренние N-канальные полевые транзисторы периодически разряжают конденсаторы, поэтому, пока на входах декодеров присутствуют сигналы, лежащие в их полосе захвата, на выходах будут сигналы с низким логическим уровнем. Эти сигналы поступают на четыре элемента «НЕ» DD1.1 – DD1.

4, с выходов которых через резисторы R27 – R30 проинвертированные сигналы поступают на токовые ключи VT4 – VT7. В стоковую цепь транзисторов через токоограничивающие резисторы R38 – R41 включены светодиоды симисторных оптронов VQ1 – VQ4. Оптроны, в свою очередь, управляют мощными симисторами VS1 – VS4 и обеспечивают гальваническую развязку от сети ~220V.

Симисторы управляют включением ламп накаливания EL1 – EL4. Светодиоды HL1 – HL4 отображают наличие управляющего сигнала в каналах и имеют декоративное назначение.

   Фоновый режим. В этот режим ЦМУ переключается автоматически при очень тихом звуке или его отсутствии. Режим представляет собой восемь световых эффектов, формируемых микросхемой DD2 «FLASHER CONTROL», размещённой на платке из текстолита и залитой компаундом. Внешний вид DD2 показан на фото:

   Выходы инверторов DD1.1 – DD1.4 объединены через диоды VD2 – VD5 по схеме «ИЛИ». Сигналы складываются на резисторе R26, который устанавливает низкий уровень напряжения на входе элемента DD1.6 при закрытых диодах. При отсутствии звукового сигнала конденсаторы, подключенные к выводам 8 декодеров, заряжаются до напряжения питания.

Когда напряжение достигнет порога переключения элементов DD1.1 – DD1.4, на их выходах установится напряжение лог.0. Диоды VD2 – VD5 закроются. Низкий уровень с резистора R26 переключает элемент DD1.6 и на его выходе устанавливается напряжение лог.1. Это напряжение через резистор R24 заряжает конденсатор С28 до порога переключения элемента DD1.5.

С катода VD7 полуволны выпрямленного напряжения с периодом следования Т=0,02сек. через резистор R33 поступают на вход SYNC (выв.10) контроллера DD2. Резистор R25 обеспечивает низкий уровень напряжения в моменты перехода сетевого напряжения через ноль, т.е. когда диод VD7 закрыт. На выходах OUT1 – OUT4 (выв.8–выв.

5) формируются импульсные последовательности с изменяемой скважностью согласно текущей программе световых эффектов. Через развязывающие диоды VD9 – VD12 эти импульсы поступают на транзисторы VT4 – VT7. На выходах DD1.1 – DD1.4, как отмечалось выше, уровни лог.

0, поэтому резисторы R27 – R30 теперь формируют низкий уровень напряжения на затворах транзисторов в моменты отсутствия сигналов на выходах DD2, т.е. при закрытых диодах VD9 – VD12.. Резистор R32 определяет ток напряжения питания DD2: Iраб = Uпит/R37 = 5V/6800 Ом = 0,74mA.

   При появлении в помещении звука достаточной громкости на резисторе R26 сформируется напряжение с высоким логическим уровнем и элемент DD1.6 переключится – на его выходе появится лог.0, который через прямосмещённый диод VD1 быстро разрядит конденсатор С28. На выходе DD1.

5 появится лог.1 и транзистор VT3 откроется. Своим переходом сток-исток он зашунтирует вход синхронизации. Работа DD2 заблокируется и на выходах OUT1 – OUT4 установится низкий уровень напряжения. Диоды VD9 – VD12 закроются, и схема световых эффектов не будет влиять на работу ЦМУ.

   Назначение выключателей SA1, SA2, SA3 и кнопки SB1.

 Если замкнуть выключатель SA1, то конденсатор С6 быстро зарядится до напряжения питания, которое поступит на затвор транзистора VT1 и полностью откроет его.

Сигнал с микрофона BM1 окажется зашунтированным, поэтому фоновый режим выключаться не будет. Таки образом, выключатель SA1 предназначен для включения световых эффектов на постоянное время работы.

   Если замкнуть выключатель SA3, то диоды VD7 и VD8 вместе с диодами отрицательного плеча мостика VD6  образуют двухполупериодный выпрямитель.

На вход синхронизации SYNC контроллера DD2 с катодов диодов VD7, VD8 поступят полуволны выпрямленного напряжения с периодом следования Т = 0,01 сек. Это удвоит частоту работы контроллера DD2.

Таким образом, выключатель SA3 увеличивает в два раза частоту переключения ламп и скорость смены световых эффектов. Кнопка SB1, подключенная к входу SEL (выв.2) контроллера предназначена для выбора желаемого светового эффекта.

   Детали и конструкция ЦМУ. Микрофон BM1 типа МКЭ-3 устанавливался в отечественных кассетных магнитофонах и обладает довольно широким частотным диапазоном F = 50…15000 Гц.

Допускается установка двухвыводных электретных микрофонов, при этом последовательно с плюсовым выводом необходимо установить дополнительный резистор, задающий рабочий ток и исключающий влияние конденсатора С1 на выходной сигнал. Операционный усилитель КР140УД1208 можно заменить на ОУ типа КР140УД1408, но он не имеет вывода регулировки тока потребления.

Уровень выходного напряжения микрофонного усилителя ~U = 300…400mV (от пика до пика) устанавливают подстройкой резистора R10. Транзисторы КП501А меняются на КП504А, КП505А или токовые ключи КР1014КТ1А(В), транзистор КТ3107А на КТ361Б. Диоды КД102 можно применить с любой буквой или заменить кремниевыми маломощными, например, типа КД103, КД521 или КД522.

Выпрямительный мостик КЦ407А можно заменить любым с минимальным прямым током через диоды I=100mA или диодами в мостовом включении. Вместо микросхемы К561ЛН2 можно использовать любые микросхемы КМОП-структуры с функциями «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ» с учётом числа логических элементов в одном корпусе.

 Оптроны АОУ163А и симисторы BT137-600 меняются на соответствующие импортные или отечественные аналоги. Вообще, выходные каскады управления лампами могут быть реализованы по любой известной схеме. Цоколёвка используемых элементов приведена на рисунке:

 В качестве светоизлучателя приспособлена китайская декоративная потолочная люстра. На корпус (абонентский громкоговоритель «Россия») она крепится в перевёрнутом виде.

 Предварительно на корпусе устанавливается крепёжное соединение:

   Далее устанавливается сама люстра и фиксируется гайками-колпачками:

   На задней и боковой стенках корпуса расположены соответственно выключатель (кнопка с фиксацией) SA3, предохранитель FU1 и микрофон BM1:

   Провода от ламп, проходят через отверстия в текстолите, закрывающего отверстие для динамика и выполняющего роль крепёжной пластины. Переменные резисторы размещены на верхней половинке корпуса и соединяются с платой многожильным шлейфом:

   Здесь показан общий вид на элементы, расположенные на плате:

   Фрагмент, показывающий установку микрофона BM1, выключателя SA3 и контроллера DD2:

   Вид на трансформатор Т1 и на плату с симисторами VS1 – VS4:

   Сборка ЦМУ закончена и устройство готово к работе:

   В заключение темы предлагается посмотреть два ролика, демонстрирующие работу ЦМУ. Первый – медленная музыка (флейта) из к/ф «Конан Варвар», второй – песня в исполнении Евы Польны «Шатен»:

6

   Надеюсь данный материал был вам полезен, уважаемые посетители сайта radioskot.ru, и даже если появятся более современные интегральные чипы, предназначенные для обработки голоса, сам принцип теперь понятен всем, что позволит без проблем использовать такие узлы в различных самодельных устройствах. Автор – Александр Борисов.

   Форум

   Обсудить статью Схема цму

Источник: https://radioskot.ru/publ/unch/skhema_cmu/6-1-0-915

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.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=UPL7HhdkoRU

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.

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».

Источник: https://sesaga.ru/kak-sdelat-cvetomuzyku-na-svetodiodax-svoimi-rukami.html

Простые схемы цветомузыки на светодиодах и светодиодных лентах для сборки своими руками

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

Для начала следует разобраться с простой схемой цветомузыки, собранной на одном биполярном транзисторе, резисторе и светодиоде. Питание на неё можно подавать от источника постоянного тока напряжением от 6 до 12 вольт.

Работает данная цветомузыка на одном транзисторе по принципу усилительного каскада с общим эмиттером. Возмущающее воздействие в виде сигнала с изменяющейся частотой и амплитудой поступает на базу VT1.

Как только амплитуда колебаний превышает некоторое пороговое значение, транзистор открывается и светодиод вспыхивает.

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

Избавиться от недостатков предыдущей схемы позволяет трёхканальный преобразователь звука. Самая простая схема цветомузыки с разделением звукового диапазона на три части показана на рисунке.

Питается она постоянным напряжением 9В и может засветить один или два светодиода в каждом канале. Состоит схема из трёх независимых усилительных каскадов, собранных на транзисторах КТ315 (КТ3102), в нагрузку которых включены светодиоды разного цвета.

В качестве элемента для предварительного усиления можно использовать небольшой сетевой трансформатор понижающего типа.

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.

Если питание схемы осуществляется от низковольтного источника постоянного тока, то трансформатор можно смело заменить однокаскадным транзисторным усилителем. Во-первых, гальваническая развязка теряет практический смысл.

Во-вторых, трансформатор в несколько раз проигрывает схеме, показанной на рисунке, по массе, размерам и себестоимости. Схема простого усилителя звуковой частоты состоит из транзистора КТ3102, двух конденсаторов, отсекающих постоянную составляющую, и резисторов, обеспечивающих транзистору режим с общим эмиттером.

С помощью подстроечного резистора можно добиться общего усиления слабого входного сигнала.

В случае когда необходимо усилить сигнал с микрофона, ко входу предыдущей схемы подключают электретный микрофон, подавая на него потенциал от источника питания. Схема двухкаскадного предварительного усилителя показана на рисунке.

В данном случае подстроечный резистор стоит на выходе первого усилительного каскада, что даёт больше возможностей для регулировки чувствительности. Конденсаторы С1-С3 пропускают полезную составляющую и отсекают постоянный ток.

Для реализации подойдёт любой электретный микрофон, для нормальной работы которого достаточно смещения 1,5В.

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

Чтобы понять, как работает данная цветомузыкальная приставка, сначала рассмотрим её структурную схему. Она поможет проследить полный путь прохождения сигнала. Источником электрического сигнала является микрофон, который преобразует звуковые колебания от фонограммы. Т.к. этот сигнал чрезмерно мал, его необходимо усилить при помощи транзистора или операционного усилителя.

Далее следует автоматический регулятор уровня (АРУ), который удерживает колебания звука в разумных пределах и подготавливает его к дальнейшей обработке. Фильтры разделяют сигнал на три составляющие, каждая из которых работает только в одном частотном диапазоне.

В конце остаётся только усилить подготовленный токовый сигнал, для чего используют транзисторы, работающие в ключевом режиме.

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.

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.

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

Источник: https://ledjournal.info/shemy/cvetomuzyka.html

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.

Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч и наслаждайтесь шоу.

Это всего лишь развлечение!

В момент первого включения нужно сделать пару настроек:

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.

Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.

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.

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.

Источник: https://habr.com/post/408803/