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.

Большинство людей с огромным удовольствием слушают музыку, используя для этого различную аппаратуру. Нередко возникает желание усилить ее положительное воздействие. Одним из таких способов является цветомузыка на диодах, выполненная в виде специальных приставок. С помощью диодов звуковые эффекты приобретают совершенно другую окраску, оказывая положительное влияние на эмоциональный настрой слушателей. Подобная радиоэлектронная техника обычно приобретается в готовом виде, но при наличии схемы, определенных знаний и навыков она вполне может быть изготовлена своими руками.

Принцип действия цветомузыки на светодиодах

Основой работы каждой схемы цветомузыкальной установки лежит физический принцип, связанный с частотным преобразованием музыки. Далее она передается через отдельные каналы и осуществляет управление подключенными световыми приборами. Данная цепочка связывает основные музыкальные характеристики с цветовыми элементами, которые соответствуют друг другу и работают во взаимной связи. Этот принцип служит основой всех радиоэлектронных схем из области цветомузыки, в том числе и созданных самостоятельно.

Чаще всего цветовая гамма включает в себя как минимум три разных цвета, например, красный, зеленый и синий. Существует множество комбинаций, создаваемых в результате их смешивания, поэтому, если схема собрана нормально, она обязательно даст желаемый эффект. Для его достижения сигнал разделяется и работает на низких, средних и высоких частотах. Разделение осуществляется с помощью специальных фильтров LC и RC, устанавливаемых в общую цепочку светодиодной цветомузыкальной системы.

Существуют определенные параметры, используемые при настройке фильтров, работающих в собственной узкой частотной полосе и пропускающих колебания лишь на этом отрезке диапазона звучания:

• ФНЧ - фильтры низких частот. Частота колебаний, проходящих через них, достигает 300 Гц, а световой источник должен быть красного цвета.
• ФСЧ - фильтры средних частот. Способны пропускать колебания частотой от 250 до 2500 Гц, цвет источника света - желтый или зеленый.
• ФВЧ - фильтры высоких частот, пропускающие более 2500 Гц и работающие совместно с синим источником света.

Разделенные частоты схемы немного перекрывают друг друга, что дает возможность получать разнообразные цветовые оттенки в процессе работы. Основные цвета, перечисленные выше, не имеют принципиального значения, их вполне возможно заменить другими - наиболее подходящими для конкретной ситуации. В некоторых случаях конечный результат значительно превосходит ожидания, благодаря использованию нестандартных цветовых решений.

Схемы простые и сложные

Знакомство с цветомузыкой открывает наиболее простейшая схема. Как правило, такие устройства используют минимальное количество элементов - всего один светодиод, и по одному резистору и транзистору. Питание осуществляется через постоянный источник тока на 6-12В.

В собранном виде цветомузыка на светодиодах представляет собой усилительный каскад, дополняемый общим эмиттером. Основное действие оказывает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой, поступающий на базу. При превышение частоты установленного порогового значения, происходит открытие транзистора. В этот момент на светодиод поступает питание и он сразу же загорается.

Такая простая цветомузыка может быть собрана с применением , к которой потребуется соответствующий транзистор. Существенный недостаток данной сборки заключается в прямой зависимости между уровнем звука и частотой мигания светодиодных лампочек. То есть, наиболее эффективно система будет работать при поддержке лишь одного, наиболее подходящего уровня звучания. При пониженной громкости мигание будет происходит реже, а на высоком уровне звука свет станет постоянным.

Данный недостаток легко убирается трехканальным звуковым преобразователем, который применяется в более сложных схемах. В этом случае потребуется питание напряжением 9 вольт, обеспечивающее нормальное свечение лампочек в соответствующих каналах.

Для сборки схемы трех каскадов усиления необходимо запастись транзисторами КТ315 или их аналогами КТ3102. Нагрузкой служат светодиоды разных цветов. Усиливающая функция выполняется понижающим трансформатором, с помощью резисторов регулируются светодиодные вспышки, а вышеупомянутые фильтры пропускают через себя различные частоты.

Данную схему цветомузыки на светодиодах можно еще больше усовершенствовать. В первую очередь это касается яркости свечения, добавляемой за счет включения в цепочку маленьких лампочек накаливания на 12 вольт. В этом случае схема дополняется тиристорами управления, а питание всего устройства осуществляется через трансформатор.

Использование светодиодных лент

Схема цветомузыки со светодиодной лентой RGB работает от напряжения 12 вольт. В ней наилучшим образом совмещаются основные параметры обычных вариантов. Данное устройство может работать в разных режимах - в качестве осветительного прибора или цветомузыкального сопровождения.

Включение режима цветомузыки производится с помощью микрофона, бесконтактным способом. В случае перехода на режим освещения, все имеющиеся светодиоды одновременно запускаются на полную мощность. Переход из одного состояния в другое выполняется специальным переключателем, для которого предусмотрена отдельная плата.

Порядок работы данной схемы осуществляется следующим образом:

• Основной сигнал поступает через микрофон, выполняющий преобразования звуковых колебаний фонограммы. Поскольку сила полученного сигнала, поступающего в цветомузыкальную схему, незначительная, его необходимо усилить. Для этой цели используется транзистор или специальный усилитель.
• Далее происходит запуск автоматического регулятора, удерживающего звуковые колебания в установленных рамках. Одновременно звук готовится к дальнейшей обработке.
• С помощью встроенных фильтров сигнал разделяется на три составляющие, для каждой из которых предусмотрен отдельный диапазон частоты.
• В конце всех действий выполняется усиление токового сигнала после его предварительной подготовки с применением транзисторов, функционирующих в режиме ключа.

Основные детали и компоненты

Перед тем как изготавливать аппаратуру для цветомузыки своими руками, необходимо заранее приготовить все детали и компоненты. В схеме следует пользоваться лишь постоянными резисторами с диапазоном мощности 0,125-0,25 Ом. Корпуса элементов схемы промаркированы специальными полосками, указывающими на значение сопротивления. Дополнительно используются подстроечные резисторы R7, R10, R14, R18. Они могут быть разных типов, но единственным требованием к ним является возможность монтажа на плату, используемую для сборки.

Конденсаторы рассчитываются на рабочее напряжение от 16В и выше. В цветомузыке также могут использоваться любые типы этих устройств. Если невозможно найти конденсатор с нужными параметрами, допускается параллельное соединение двух других, с меньшими емкостями, составляющих в сумме требуемые показатели.

Сделанная цветомузыкальная схема не может обойтись без диодного моста. Обычно он рассчитывается на рабочий ток до 200 мА и напряжение 50 вольт. При отсутствии готового устройства можно воспользоваться несколькими отдельно взятыми выпрямительными диодами и смонтировать их для удобства на отдельной небольшой плате.

Основные цвета светодиодов - красный, зеленый и синий. Их общее количество определяется из расчета на один канал - 6 штук. Будут нужны стандартные транзисторы с любым индексом обозначения. Стабилизатор напряжения с артикулом 7805 рассчитывается на 5В, а устройство на 9В имеет обозначение 7809. При наличии опыта, цветомузыка собирается на плате Arduino и светодиодах.

Соединение музыкального центра с цветомузыкой осуществляется различными типами разъемов с тремя контактами. Последней деталью сборки служит трансформатор, который должен иметь наиболее подходящие параметры напряжения.

Оборудование цветомузыки в автомобиле

Цветомузыкальное оборудование используется не только в домашних условиях. Многие владельцы автомобилей устанавливают их совместно с магнитолами. В случае необходимости данная система работает в качестве подсветки внутри салона. Для устройства подобного типа освещения также применяются светодиоды, размещаемые на потолке в конфигурации «Звездное небо». Такой вариант часто применяется не только в автомобилях, но и в конструкциях подвесных потолков квартир и частных домов.

Данная схема размещения при решении задачи, как спмостоятельно сделать цветомузыку из светодиодов, может быть использована в разных вариантах. В первую очередь, это равномерное распределение светодиодов в определенной конфигурации или в произвольной форме. Лампочки, применяемые в схеме, могут обладать различной мощностью свечения. То есть звездочки, имитируемые светодиодами, бывают яркими и неяркими. Эффективность подсветки во многом зависит от фона потолочного покрытия салона автомобиля или квартиры.

В случае установки системы цветомузыки на светодиодах своими руками, в процессе монтажа придется перетягивать потолок. В связи с этим, необходимо внимательно выбирать необходимые детали и затем тщательно монтировать их в единое целое. При каких-либо нарушений придется разбирать покрытие салона и исправлять ошибки. Поэтому, по окончании сборки, следует обязательно проверить работоспособность установленной аппаратуры.

После того как собрана цветомузыка, светодиоды вставляются в отверстия потолка и фиксируются с обратной стороны с помощью клея. Также необходимо заранее продумать надежное крепление стабилизатора напряжения и выключателя.

Практически все цветомузыкальные устройства достаточной мощности рассчитаны под применение обычных ламп накаливания. Есть в интернете схемы ЦМУ и на светодиодах , но они как правило под маломощные LED. Как же подключить к такому устройству светодиоды ватт на 50-100? Можно взять за основу одну очень неплохую схему цветомузыки (к тому же с управлением от звука через микрофон) и несколько видоизменив выходную часть — получить желаемый результат.

Схема ЦМУ для мощных светодиодов

Электрическое питание входной части обработки частот сделано на куске универсальной платы. Трансформатор снят с какого-то радио. Он идеально подходит, потому что симметричный и имеет 10 В обмотки. В качестве мощных ключей использовались тиристоры BT151/600, с запасом, чтобы они не сгорели от больших токов.

Схема может быть выполнена полностью изолированной от сети, если применить исполнительную часть на симисторах и оптронах.

При испытаниях временно смонтируйте вместо светодиодов резисторы расчётного сопротивления и мощности от 10 Вт.

ЦМУ со светодиодными лентами 12 В

Если хотите в ЦМУ использовать светодиодные ленты на 12 В постоянного тока, то можно всю схему запитать этими же 12-ю вольтами от импульсного сетевого драйвера, а выходную часть собрать на полевых мощных транзисторах.

Вариант схемы приведён выше. Тут резистором R2 задаётся токоограничение LED ленты (или мощного одиночного светодиода).

Кстати, при установке отдельных светодиодов высокой мощности, например на 100 ватт (32 В на 3 А) — питающее напряжение от драйвера подавайте через светодиод на сток полевого транзистора (убедившись по даташиту, что он может выдержать такие параметры U/I), а указанным выше резистором выставьте нужный уровень тока.

Корпус выполнен деревянным (проще найти материал и легче обрабатывать). Отверстия под лампы просверлены большими фрезами. Естественно спереди имеются все необходимые ручки для регулировки уровней сигнала и ВЧ-СЧ-НЧ каналов и кнопка питания.

Дополнительно

• В: Купил ленту, на ней контакты G, R, B, 12. Как подключить?
  О: Это не та лента, можешь выкинуть

  В: Прошивка загружается, но выползает рыжими буквами ошибка “Pragma message….”
  О: Это не ошибка, а информация о версии библиотеки

  В: Что делать, чтобы подключить ленту своей длины?
  О: Посчитать количество светодиодов, перед загрузкой прошивки изменить самую первую в скетче настройку NUM_LEDS (по умолчанию стоит 120, заменить на своё). Да, просто заменить и всё!!!

  В: Сколько светодиодов поддерживает система?
  О: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штук

  В: Как увеличить это количество?
  О: Варианта два: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придётся переписать часть). Либо взять Arduino MEGA, у неё больше памяти.

  В: Какой конденсатор ставить на питание ленты?
  О: Электролитический. Напряжение 6.3 Вольт минимум (можно больше, но сам кондер будет крупнее). Ёмкость – минимум 1000 мкФ, а так чем больше тем лучше.

  В: Как проверить ленту без Arduino? Горит ли лента без Arduino?
  О: Адресная лента управляется по спец протоколу и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру)

• МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.

• Версию 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК ПУЛЬТА, режимы переключаются кнопкой, всё остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.

• Как настроить другой пульт?
  У других пультов кнопки имеют другой код, для определения кода кнопок используйте скетч IR_test (версии 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), есть в архиве проекта. Скетч шлёт в монитор порта коды нажатых кнопок. Далее в основном скетче в секции для разработчиков есть блок дефайнов для кнопок пульта, просто измените коды на свои. Можно сделать калибровку пульта, но честно уже совсем лень.

• Как сделать два столбика громкости по каналам?
  Для этого вовсе необязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические связи тремя проводами (GND, 5V, DO-DI). Лента продолжит работать, как одно целое, но теперь у вас есть два куска. Само собой, аудио-штекер должен быть подключен тремя проводами, а в настройках отключен моно режим (MONO 0), а количество светодиодов должно быть равно суммарному количеству на двух отрезках.
  P.S. Посмотри первую схему в схемах!

• Как сбросить настройки, которые хранятся в памяти?
  Если вы доигрались с настройками и что то пошло не так, можно сбросить настройки на “заводские”. Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , ставите её 1, прошиваетесь, ставите 0 и снова прошиваетесь. В память будут записаны настройки из скетча. Если вы на 2.3, то смело обновляйте до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, которая никак не повлияет на работу системы. В версии 2.9 появилась настройка SETTINGS_LOG , которая выводит в порт значения хранящихся в памяти настроек. Так, для отладки и понимания.

Цветомузыка на RGB-светодиодах

Пик популярности цветомузыкальных установок приходится на 80-е годы прошлого века. Сейчас о них как-то почти позабыли. И все же, время не стоит на месте, и есть новые технологии, способные оживить «цветомузыку» в новом виде. Вот, например, трехцветные светодиодные RGB-ленты или гирлянды, они могут быть значительной длины и работать даже как осветительный прибор. Только, управляются они обычно по программе, как ёлочные гирлянды или реклама, ну или можно менять с их помощью цвет освещения в помещении. А если все это будет завязано на музыку? Представьте, экран ЦМУ размером с потолок! Но для этого нужно соответствующее устройство управления.

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)

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.