Цветомузыка своими руками: как сделать и подключить схему на светодиодах 12 вольт

По какому принципу работает светомузыка

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.

Спонсор поста:

Котельные БМК — это самый перспективный вид  для центрального и автономного теплоснабжения и пароснабжения. Наши котельные отлично согреют вас в зимнюю стужу, а специалисты учтут все ваши требования и пожелания.

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.

Инструменты и материалы для самостоятельной сборки подсветки

Для работы нужно подготовить ряд инструментов и материалов.

Резисторы для такой установки используются мощностью в 0,25 — 0,125.

Справка! Мощность указывают на корпусе, ею обозначается величина сопротивления.

Также к необходимым элементам относятся:

• Резистор R3.

• Рабочие конденсаторы на 16 вольт.

• Диодный мост с напряжением в 50В, а рабочий ток должен составлять 200 миллиампер.

• Цветные диоды, с использованием шести штук на один канал.

• Стабилизатор напряжения.

• Трансформатор, который подходит под параметры напряжения.

Подготовив все эти элементы, переходят непосредственно к изготовлению цветомузыки.

Примеры различных схем светомузыки

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.

Затем стабилизированный переменный ток звуковой частоты проходит через отсекающий конденсатор С8, после чего разделяется на три RC-фильтра: R13, C10 (НЧ), R14, C11, C12 (СЧ), R15, C13 (ВЧ). 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.

В заключение хочется отметить, что количество выходных каналов в самодельной цветомузыкальной приставке можно увеличивать сколь угодно раз. Для этого нужно разбить весь частотный диапазон на большее количество секторов и пересчитать полосу пропускания каждого RC-фильтра. К выходам дополнительных усилителей подключить светодиоды промежуточных цветов: фиолетового, бирюзового, оранжевого. От такого усовершенствования цветомузыка своими руками станет только краше.

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 на микросхемах NE555 и CD4017

Схема состоит из использования микросхемы NE555, выполняющей роль астабильного мультивибратора для обеспечения тактовых импульсов для CD4017.

Для каждого тактового импульса, получаемого на тактовом входе (pin14) интегральная схема CD4017, выходы Q0-Q9 (см. схему контактов CD 4017) запускаются один за другим выборочно. Скорость, с которой будут загораться светодиоды зависит от частоты тактовых импульсов, генерируемых NE555.

• Соберите схему на печатной плате хорошего качества или общей плате.
• Микросхемы должны быть установлены на держателях.
• Скорость работы светодиодов можно регулировать путем изменения R2.
• Конденсатор С1 должен быть рассчитан на 15В.
• Использование различных цветных светодиодов может привести к лучшему визуальному эффекту.

Рассмотренные выше схемы — наиболее распространенные, для самостоятельной сборки цветомузыки. На просторах интернета можно найти еще много других. но общий принцип будет аналогичным. По мере необходимости — будем дополнять. В первую очередь будем рассматривать цветомузыку на светодиодных лентах, но это чуть позже…

Цветомузыка на транзисторах КТ805АМ (3-х канальная)

Первой представляем вашему вниманию цветомузыку на 12В с транзисторами КТ805АМ.
В данной цветомузыке используется минимум деталей: 6 сопротивлений номиналом 100 Ом, конденсаторы 5-ти номиналов, 3 транзистора КТ805АМ.
Также можно использовать другие транзисторы марки КТ, у нас — КТ829.
Данная цветомузыка для дома собиралась навесным монтажом, поскольку есть мало деталей, но ниже можно скачать печатную плату цветомузыки на 2 канала (стерео)
Необходимые радиодетали для сборки цветомузыки своими руками:

• 3 биполярных транзистора (VT1–VT3) — КТ805АМ (КТ829).
• Электролитические конденсаторы — C1 100 мкФ C2, C3 4.7 мкФ, C4 47 мкФ, C5 22 мкФ, C6 1 мкФ.
• 6 резисторов (R1–R6) — 100 Ом.
• Светодиод (LED1-LED3) — 12В.

Конденсаторы используем полярные (полярность соблюдать как на схеме) иначе работать не будет!
Вместо резисторов R4–R6 можно использовать переменные номиналом 10 кОм, вместо светодиодов — светодиодную ленту.
Схема цветомузыки для дома на транзисторах:

Вот фото платы:

Для работы данной цветомузыки потребуется предусилитель, в качестве него можно использовать усилитель Вега10у-120с, подключаем к выходам на колонки.

Схема 4-х канальной цветомузыкальной приставки на 220 В

Рассматриваемая схема имеет четыре частотных канала, к которым соответственно подключены четыре лампы разного цвета. Применение активных фильтров на операционных усилителях позволяет получить неплохое разделение каналов по частоте. Использование оптопар и симисторов в выходных каскадах обеспечивает гальваническую развязку и простую схему синхронизации работы симисторов с напряжением переменного тока сети 220 вольт.

Проанализируем работу схемы. Сигнал с линейного выхода звуковоспроизводящего устройства подается на регулятор общей чувствительности — переменный резистор R1. Далее он поступает на входы каналов через регуляторы R2-R5. Активные фильтры каналов собраны на операционных усилителях (ОУ) DA1.1- DA1.4, а также резисторах и конденсаторах, которые и определяют индивидуальные параметры фильтров. Самый нижний по схеме канал имеет конденсаторы наибольшей емкости, то есть настроен на самую низкую частоту. Резисторы R14-R15 определяют режим работы ОУ по постоянному току.

С выходов каналов сигналы поступают на ключи на транзисторах VT1- VT4, нагрузкой которых являются оптопары U1-U4. Выходы оптопар подключены к цепям управления симисторами, которые подают питание на лампы соответствующего канала. Степень открывания симистора зависит от сигнала на входе соответствующего канала. Конденсаторы С19-С22 служат для подавления импульсных помех, которые возникают при работе симисторов.

Поговорим о деталях. В схеме используется счетверенный ОУ типа LM324, однако его можно заменить четырьмя ОУ в отдельных корпусах, например, КР140УД608. Однако использовать уже разработанную печатную плату в этом случае не получится. В качестве транзисторов VT1- VT4 можно использовать КТ315 с любым буквенным индексом. Оптопары МОС3021 (допускаются любые серии МОС30, лучше без «выделения перехода через 0», то есть МОС302, 303, 305). В качестве симисторов VS1- VS4 используются полупроводники ВТ137, ВТ138. Размеры печатной платы 90х90 мм.

Последующие цифры маркировки отображают максимальный ток и напряжение полупроводникового прибора. При нагрузке до 200 Вт симисторы могут работать без радиаторов. При установке на радиаторы допустимый ток нагрузки составляет 8-12 А, в зависимости от модели, что позволяет подключить лампы общей мощностью до 1,5-2,3 кВт. Если симисторы монтируются на общий радиатор, их необходимо крепить через специальные изолирующие прокладки из слюды.

Предохранитель F1 выбирается в зависимости от мощности нагрузки. При использовании ламп мощностью до 100 Вт его наминал составит 2-3 А. При нагрузке 200 Вт подойдет предохранитель на 4-5 А. При увеличении нагрузки потребуется еще больший номинал предохранителя. При использовании ламп мощностью 200 Вт и более дорожки, которые подходят к аноду и катоду симистора, нужно усилить, напаяв на них кусочки одножильного провода.

Для питания схемы подойдет почти любой источник постоянного напряжения 12 В. При подключении для настройки нужно проконтролировать, чтобы под платой не оказалось никаких токопроводящих предметов. Вся часть схемы, которая изображена справа от выхода оптопары, находится под опасным напряжением 220 В и касаться ее элементов руками недопустимо.

Рассматриваемое устройство продается в виде конструктора, в состав которого входят печатные платы и прочие комплектующие элементы. Смотрите в следующем видео, как работает светомузыка на практике. На мой взгляд, лампочки моргают резковато, так как в схеме не предусмотрена компрессия входного сигнала, и динамический диапазон свечения ламп не соответствует музыке. «Синий» канал работает слабо, что может быть связано с делением частотного диапазона на четыре канала.

Простая схема с одним светильником

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

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

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.

Приобретение готового ЦМУ

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

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

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

Преимущества светодиодной продукции

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

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

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

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

Помогла ли вам статья?