Схема хорошей цветомузыки. Цветомузыка на RGB-светодиодной ленте
Цветомузыкальное оборудование, меняющее цвет, интенсивность, эффекты и ритм – неотъемлемого атрибута хорошей гулянки, способный поднять и задвигаться в такт музыке самого ленивого и меланхоличного из участников мероприятия. В этой статье мы обсудим нюансы цветомузыки на светодиодах, возможности сделать её своими руками и варианты применения в различных условиях.
С насыщением рынка светодиодным осветительным оборудованием, сферы его применения расширяются взрывными скачками и уже не ограничиваются исключительно дизайнерскими изысками в освещении интерьеров, лаконичностью и эффективностью при освещении офисов и рабочих освещений, или желанием сделать долговечную и качественную подсветку экстерьера зданий. Светодиодные лампы проникли во все сферы, где их колоссальный технологический отрыв, энергоэффективность, минимальные размеры при максимальной отдаче, могут сослужить добрую службу и принести пользу или эстетическое удовольствие – тюнинг автомобилей, фитолампы для выращивания домашних огородов, и, конечно, цветомузыки.
Цветомузыка на led-компонентах обладает рядом существенных преимуществ перед аналогами на устаревших лампах:
- Маленький размер светодиодов в совокупности с энергоэффективностью порождают обилие возможных форм для создания светомузыкального оборудования, и речь идет не только о внешних форм-факторах, но и о возможностях применения светодиодов в самых различных эффектах при работе со светом и различными его цветами, ведь led-элемент может давать точечный поток света. Стробоскопы, прожекторы, дискошары и многое другое доступно для использования даже в домашних условиях.
- Безопасность использования цветомузыки ни светодиодных излучателях максимальна, по сравнению с устаревшими лампами – диапазон рабочих температур led-элементов не превышает 60 градусов по Цельсию, а значит, опасений о возгорании каких-либо элементов домашнего декора или материалов просто не должно возникать. Пусть цвета заполнят ваш дом вместе с музыкой без каких-либо тревог, связанных с использованием светомузыкального оборудования.
- Длительный срок эксплуатации цветомузыки для дома делает покупку такого оборудования целесообразной, ведь она рассчитана на 8000-10000 тысяч часов работы, то есть целый год бесперебойной службы. А с учетом того, что количество включений и выключений никак не сказывается на потребительских свойствах led-элементов, и большинство людей не устраивают круглосуточные вечеринки ежедневно, домашняя цветомузыка способна долгие годы радовать своего обладателя и его гостей.
- Качество цвето- и светопередачи. Светодиодное освещение обладает самым широким спектром цветов и оттенков, что является одним из главных плюсов для цветомузыки как таковой, ведь разнообразие цветов играет важную роль в создании атмосферы. Так же, в отличие от лазерной цветомузыки, светодиодное оборудование безвредно для глаз и не способно повредить зрение при прямом попадании светового потока на сетчатку глаза.
Варианты создания светомузыкального освещения в домашних условиях
- Самый простой вариант – купить специальную переносной светильник или лампу, которые будут менять цвета или использовать сразу несколько цветов, с одним или несколькими эффектами. Таких вариантов очень много, они весьма распространены и бюджетны. Для начального уровня, чтобы порадовать себя и друзей незатейливой, но приятной игрой с ярким светом и цветами под музыку – будет вполне достаточно.
- Самый качественный вариант, если не сделать самому по самым сложным схемам – приобрести готовое решение, так называемые ЦМУ (Цветомузыкальные установки) . Это готовое решение, включающее в себя контролёр, который будет обрабатывать звуковой сигнал, превращая его в светомузыкальное представление, меняющие интенсивность и цвета потоки света, создавая эффект полноценной дискотеки, и непосредственно панели с диодами. ЦМУ просты в инсталляции, и если вы хотите создать дискотеку дома своими руками – это вполне хороший вариант. В основе таких ЦМУ может быть спектральное разложение по частотам, когда каждой частоте будет соответствовать какой-либо цвет, либо заданные регулировки с всевозможными эффектами и их чередованием, которые можно настроить с помощью комплектного пульта ДУ.
- Третий вариант – собрать цветомузыку самостоятельно. В интернете очень много подробных схем, по которым человек, имеющий опыт работы с электроникой, сможет сделать цветомузыку для дома своими руками. Можно обойтись и без схем, использовав приобретенный отдельно цветомузыкальный контролёр, и, допустим, несколько отрезков RGB-ленты. На самом деле, что касается осветительных приборов для эффектов дискотеки, созданных своими руками – их может быть реально огромное множество. Схем очень много, а также и видео инструкций, как по этим схемам собрать оборудование. Есть схемы с использованием внешних микрофонов, собранные по этим схемам осветительные приборы будут менять цвет и эффекты в точности под играющую мелодию.
Предлагаемые в интернете схемы для того, чтобы сделать цветомузыку своими руками, максимально разнообразны – от простейших, когда будет меняться цвет RGB-ленты, до самых сложных, со множеством эффектов, затуханий и переливов. В зависимости от навыков, можно подобрать подходящий вариант, найти нужную схему и создать нечто уникальное, светооборудование, которое будет радовать вас и ваших гостей переливами всех цветов. Если вы не готовы сделать цветомузыку на светодиодах самостоятельно, своими руками, то можно обратиться к рынку готовых решений и наполнить свой дом разнообразием цветов и радостью.
Чтобы собрать цветомузыку на светодиодах своими руками необходимо обладать базовыми знаниями электроники, уметь читать схемы и работать с паяльником. В статье мы рассмотрим, как работает цветомузыка на светодиодах, основные рабочие схемы, на основе которых можно собрать самостоятельно готовые устройства, а в конце пошагово соберем готовое устройство на примере.
По какому принципу работает цветомузыка
В основе цветомузыкальных установок, используется способ частотного преобразования музыки и его передачи, посредством отдельных каналов, для управления источниками света. В результате получается, что в зависимости от основных музыкальных параметров, работа цветовой системы будет ей соответствовать. На этом прицепе основана схема, по которой собирается цветомузыка на светодиодах своими руками.
Как правило, для создания цветовых эффектов используется не менее трёх различных цветов. Это может быть синий, зелёный и красный. Смешиваясь в различных комбинациях, с разной продолжительностью, они способны создать поразительную атмосферу веселья.
Разделять сигнал на низкие, средние и высокие чистоты, способны LC и RC-фильтры, именно они устанавливаются и настраиваются в цветомузыкальную систему с применением светодиодов.
Настройки фильтров устанавливаются на следующие параметры:
- до 300 Гц на низкочастотный фильтр, как правило, его цвет красный;
- 250-2500 Гц для средних, цвет зелёный;
- все что выше 2000 Гц преобразует высокочастотный фильтр, как правило, от него зависит работа синего светодиода.
Деление на частоты, проводится с небольшим перекрытием, это необходимо, для получения различных цветовых оттенков, при работе прибора.
Выбор цвета, в данной схеме цветомузыки не принципиален, и при желании можно использовать светодиоды разных цветов на своё усмотрение, менять местами и экспериментировать, запретить не может никто. Различные частотные колебания в сочетании с применением нестандартного цветового решения, могут существенно повлиять на качество результата.
Для регулировки доступны и такие параметры схемы, как количество каналов и их частота, из чего можно сделать вывод, что цветомузыка может использовать большое количество светодиодов разных цветов, и возможна индивидуальная регулировка каждого из них по частоте и ширине канала.
Что необходимо, для изготовления цветомузыки
Резисторы для цветомузыкальной установки, собственного производства, могут использоваться только постоянные, с мощностью 0.25-0.125. Подходящие резисторы, можно увидеть на рисунке ниже. Полоски на корпусе показывают величину сопротивления.
Также в схеме применяются R3 резисторы, и подстроечные R — 10, 14, 7 и R 18 вне зависимости от типа. Главное требование, возможность установки на плату, применяемую при сборке. Первый вариант светодиодной цветомузыки, собирался с применением резистора переменного типа с обозначением СПЗ-4ВМ и импортными — подстроечными.
Что касается конденсаторов, то использовать нужно детали с рабочим напряжением на 16 вольт, не менее. Тип, может быть любой. При затруднениях в поиске конденсатора С7, можно соединить параллельно, два меньших по ёмкости, для получения требуемых параметров.
Применяемые в схеме светодиодной цветомузыки конденсаторы С1, С6 должны быть способны работать на 10 вольтах, соответственно С9–16В, С8–25В. Если вместо старых советских конденсаторов, планируется использовать новые, импортные то стоит помнить, что они имеют различие в обозначении, нужно заранее определить полярность конденсаторов, которые будут устанавливаться, иначе можно перепутать и испортить схему.
Ещё для изготовления цветомузыки потребуется диодный мост, с напряжением 50В и рабочим током, около 200 миллиампер. В случае, когда нет возможности установить готовый диодный мост, можно сделать его из нескольких выпрямительных диодов, для удобства их можно убрать с платы и смонтировать отдельно с применением платы меньшего размера.
Параметры диодов, выбираются аналогично применяемых в заводском исполнение моста, диодов.
Светодиоды, должны быть красного, синего и зёленого цвета свечения. Для одного канала их понадобится шесть штук.
Ещё один необходимый элемент, стабилизатор напряжения. Используется пятивольтовый стабилизатор, импортного производства, с артикулом 7805. Также можно применять 7809 (девятивольтовый), но тогда из схемы нужно исключить резистор R22, а вместо него ставится перемычка, соединяющая минусовую шину и средний вывод.
Соединить цветомузыку с музыкальным центром, можно при помощи трехконтактного разъёма «джек».
И последнее, что необходимо иметь для сборки, это трансформатор с подходящими параметрами напряжения.
Общая схема для проведения сборки цветомузыки, в которой используются описанные детали на фото ниже.
Несколько рабочих схем
Ниже будет предложено несколько рабочих схем цветомузыки на светодиодах.
Вариант №1
Для данной схемы можно использовать светодиоды любого типа. Главное, чтобы они были сверхяркими и разными по свечению. Схема работает по следующему принципу, сигнал с источника передаётся на вход, где сигналы каналов суммируются и далее направляются на переменное сопротивление.(R6,R7,R8) При помощи этого сопротивления уровень сигнала для каждого канала регулируется, после чего поступает на фильтры. Различие фильтров, в ёмкости конденсаторов, используемых для их сборки. Их смысл, как и в других устройствах, преобразовывать и очищать звуковой диапазон в определённых границах. Это верхние, средние и низкие частоты. Для регулировки в схеме цветомузыки установлены резисторы подстройки. Пройдя всё это, сигнал поступает на микросхему, которая позволяет устанавливать различные светодиоды.
Вариант №2
Второй вариант цветомузыки на светодиодах отличается своей простотой и подойдёт для начинающих любителей. В схеме участвует усилитель и три канала для обработки частоты. Установлен трансформатор, без которого можно обойтись, если сигнала на входе достаточно для открытия светодиодов. Как и в аналогичных схемах, применяются регулировочные резисторы, обозначенные как R4 – 6. Транзисторы можно использовать любые, главное, чтобы передавали более 50% тока. По сути, больше ничего не требуется. Схему при желании можно улучшить, для получения более мощной цветомузыкальной установки.
Пошаговая сборка наипростейшей модели цветомузыки
Для сборки простой цветомузыки на светодиодах потребуются следующие материалы:
- светодиоды размером пять миллиметров;
- провод от старых наушников;
- оригинал либо аналог транзистора КТ817;
- блок питания на 12 вольт;
- несколько проводов;
- кусок оргстекла;
- клеевой пистолет.
Первое с чего нужно начать, это изготовить, корпус будущей цветомузыки из оргстекла. Для этого оно разрезается по размерам и склеивается, клеевым пистолетом. Короб лучше сделать прямоугольной формы. Размеры можно корректировать под себя.
Для расчёта количества светодиодов, разделим напряжение адаптера (12В), на рабочее светодиодов (3В). Получается нам необходимо в короб, установить 4 светодиода.
Кабель от наушников зачищаем, в нём три провода, мы будем использовать один левого или правого канала, и один общего.
Один провод нам не понадобится и его можно изолировать.
Схема простой цветомузыки на светодиодах выглядит следующим образом:
Перед сборкой, кабель прокладываем внутрь короба.
светодиоды имеют полярность, соответственно при подключении, её необходимо учитывать.
В процессе сборки, нужно постараться не нагревать транзистор, т. к. это может привести к его поломке, и учитывайте маркировку на ножках. Эмиттер обозначается как (Э), база и коллектор соответственно (Б) и (К). После сборки и проверки можно установить верхнюю крышку.
Готовый вариант цветомузыки на светодиодах
В заключении хочется сказать, что собрать цветомузыку на светодиодах не так сложно, как может показаться на первых порах. Конечно, если Вам нужно устройство с красивым дизайном, то тут уже придется потратить много времени и сил. А вот для изготовления простой цветомузыки в ознакомительных или развлекательных целях достаточно собрать одну из представленных схем в статье.
Данное устройство предназначено для сопровождения световыми эффектами музыкальных фонограмм. Особенностью девайса является отсутствие его электрического подключения к источнику звукового сигнала. Разработано устройство было для применения совместно со на 12 Вольт. Сама идея родилась при создании светодиодного освещения багажника автомобиля при открывании крышки. Но потом пришла мысль о второй функции фонаря багажника. Один щелчок микропереключателя – и фонарь освещения превращается в маленький цветомузыкальный прожектор для пикника на природе. Чтобы не подводить к нему отдельный сигнальный кабель от магнитолы, необходимо чтобы схема реагировала на звук, для этого нужен микрофон. Отдельные фрагменты схемы были взяты с разных сайтов (в том числе и «Паяльник»), собраны воедино, и согласованы между собой.
Рассмотрим работу устройства, опираясь на структурную схему:
Сигнал с микрофона очень слабый, поэтому его необходимо сначала усилить для дальнейшей работы с ним. На принципиальной схеме усилителем микрофона служит IC1.1. Амплитуда напряжения микрофона усиливается в 11 раз. Но тут возникает вопрос: а как быть, если громкость звука будет очень мала или слишком велика, и усиленный сигнал не будет соответствовать уровню для дальнейшей обработки? Для этого нужен некий «стабилизатор» уровня сигнала, чтобы независимо от громкости фонограммы (в определённых пределах!) амплитуда сигнала оставалась неизменной. Этот «стабилизатор» сигнала называется автоматический регулятор уровня (АРУ), или компрессор. На принципиалке этим занимается IC1.2 и Q1. Вторая половинка микросхемы опять служит усилителем в 11 раз, но её выходной сигнал выпрямляется (D1 и D2), и подаётся в виде смещения на базу Q1. Если сигнал слишком велик, Q1 открывается, сопротивление его коллекторного перехода уменьшается, тем самым транзистор шунтирует чрезмерный сигнал на входе IC1.2, приходящий с R7. Далее нужно разложить наш стандартизированный сигнал на три частотные составляющие, чтобы ударникам и басовым инструментам соответствовали красные вспышки; вокалу, ритм и соло гитарам – зелёные; ударным тарелочкам и высоким тонам – синие. Красный сигнал пропускается ФНЧ (R13, C10); зелёный - ФСЧ (R14, C11, C12); синий – ФВЧ (R15, C13). Далее стоят усилители тока и напряжения для каждого канала, т.к. энергии этих отфильтрованных сигналов не хватит для зажигания соответствующих каналов RGB ленты.
Принципиальная схема цветомузыки:
Теперь немного о деталях. Микрофон был применён электретный из убитой гарнитуры для компьютера. Следует обратить внимание на полярность включения микрофона, для него специально собрано смещение (R1, R2, C1). Все электролитические конденсаторы должны быть на рабочее напряжение не менее 16 Вольт. Остальные конденсаторы – керамика. Особое внимание хочу уделить C fc*. Возможно, его ставить надобности не будет. С применённым мной микрофоном было много верхних частот, поэтому пришлось их слегка «успокоить» этим конденсатором. Диоды D1…D5 можно заменить аналогами КД522. Если устройство будет использоваться только как ЦМУ, то D6…D8 устанавливать не нужно. При замыкании микровыключателем контактов GND и W.LIGHT, лента работает как обычный светильник белого холодного свечения. Транзистор Q1 можно заменить на КТ315, КТ342 или их зарубежные аналоги. BD139 легко заменяется на КТ815 или КТ817. Если будет использоваться отрезок ленты с потреблением не более 0,3 Ампера на каждый канал, то можно поставить Q2…Q4 КТ503 или их аналоги. С указанными в схеме транзисторами допустимый ток каждого канала не более 0,5 Ампера. Микросхема – сдвоенный операционный усилитель может быть заменена на любой аналог, и даже можно заменить на две отдельные микросхемы. Но при замене надо учитывать распиновку выводов и соответствующим образом изменить печатную плату.
Дорожками слоя М1 указаны проволочные перемычки со стороны монтажа деталей. В файле печатной платы они указаны красным цветом. Если придётся рисовать плату вручную, то рисунок платынужно зазеркалить, т.к. это изображение со стороны элементов. Печатные проводники находятся на обратной стороне.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Операционный усилитель | TL072 | 1 | В блокнот | ||
| Q1 | Биполярный транзистор | КТ3102 | 1 | В блокнот | ||
| Q2-Q4 | Биполярный транзистор | BD139 | 1 | В блокнот | ||
| D1-D8 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 8 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 12 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2, R6-R9, R11, R13-R15 | Резистор | 10 кОм | 9 | В блокнот | ||
| R3-R5, R10 | Резистор | 100 кОм | 4 | В блокнот | ||
| R12 | Резистор | 47 Ом | 1 | В блокнот | ||
| C1, C3, C8 | 10 мкФ | 3 | В блокнот | |||
| C2 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C4 | Электролитический конденсатор | 2.2 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C5 | Электролитический конденсатор | 4.7 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C6, C7, C10 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | В блокнот | ||
| C9 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 1 |
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.
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.