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.

Структурно, любая цветомузыкальная(светомузыкальная) установка состоит из трех элементов. Блока управления, блока усиления мощности и выходного оптического устройства.

В качестве выходного оптического устройства можно использовать гирлянды, можно оформить его в виде экрана(классический вариант) или применить электрические светильники направленного действия - прожектора, фары.
Т. е. подходят любые средства, позволяющие создавать определенный набор красочных световых эффектов.

Блок усиления мощности - это усилитель(усилители) на транзисторах с тиристорными регуляторами на выходе. От параметров элементов использованых в нем зависит напряжение и мощность источников света выходного оптического устройства.

Блок управления контролирует интенсивность света, и чередование цветов. В сложных специальных установках, предназначенных для оформления сцены во время различных видов шоу - цирковых, театральных и эстрадных представлений этот блок управляется вручную.
Соответствено, требуется участие как минимум - одного, а максимум - группы операторов-осветителей.

Если блок управления контролируется непосредственно музыкой, работает по какой - либо заданной программе, то цветомузыкальная установка считается - автоматической.
Именно такого рода "цветомузыки" обычно собирают своими руками начинающие конструкторы - радиолюбители, на протяжении 50-ти последних лет.

Самая простая (и популярная) схема "цветомузыки" на тиристорах КУ202Н.

Это самая простая и пожалуй, самая популярная схема цветомузыкальной приставки, на тиристорах.
Тридцать лет назад я впервые увидел вблизи полноценную, работающую "светомузыку". Ее собрал мой однокласник, с помощью старшего брата. Это была именно эта схема. Несомненным ее достоинством является простота, при достаточно явном разделение режимов работы всех трех каналов. Лампы не мигают одновременно, красный канал низких частот устойчиво моргает в ритм с ударными, средний - зеленый откликается в диапазоне человеческого голоса, высокочастотный синий реагирует на все остальное тонкое - звенящее и пищащее.

Недостаток один - необходим предварительный усилитель мощности на 1-2 ватта. Моему товарищу приходилось почти "на полную" врубать свою "Электронику" для того, что бы добиться достаточно устойчивой работы устройства. В качестве входного трансформатора был использован понижающий тр-р от радиоточки. Вместо него можно использовать любой малогабаритный понижающий сетевой транс. Например, с 220 до 12 вольт. Только подключать его нужно наоборот - низковольтной обмоткой на вход усилителя. Резисторы любые, мощностью от 0,5 ватт. Конденсаторы тоже любые, вместо тиристоров КУ202Н можно взять КУ202М.

Схема "цветомузыки" на тиристорах КУ202Н, с активными частотными фильтрами и усилителем тока.

Схема предназначена для работы от линейного звукового выхода(яркость ламп не зависит от уровня громкости).
Рассмотрим подробнее, как она работает.
Звуковой сигнал подается с линейного выхода на первичную обмотку разделительного трансформатора. С вторичной обмотки трансформатора сигнал поступает на активные фильтры, через резисторы R1, R2, R3 регулирующие его уровень.
Раздельная регулировка необходима для настройки качественной работы устройства, путем выравнивания уровня яркости, каждого из трех каналов.

С помощью фильтров происходит разделение сигналов по частоте - на три канала. По первому каналу идет самая низкочастотная составляющая сигнала - фильтр обрезает все частоты выше 800 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R9. Номиналы конденсаторов С2 и С4 в схеме указаны - 1 мкФ, но как показала практика - их емкость следует увеличить, минимум, до 5 мкф.

Фильтр второго канала настроен на среднюю частоту - примерно от 500, до 2000 гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R15. Номиналы конденсаторов С5 и С7 в схеме указаны - 0,015 мкФ, но их емкость следует увеличить, до 0,33 - 0,47 мкф.

По третьему, высокочастотному каналу проходит все что выше 1500(до 5000) гц. Настройка фильтра производится с помощью подстроечного резистора R22. Номиналы конденсаторов С8 и С10 в схеме указаны - 1000пФ, но их емкость следует увеличить, до 0,01 мкФ.

Далее, сигналы каждого канала в отдельности детектируются(используются германиевые транзисторы серии д9), усиливаются и подаются на оконечный каскад.
Оконечный каскад выполняется на мощных транзисторах, либо на тиристорах. В данном случае, это тиристоры КУ202Н.

Далее, идет оптическое устройство, конструкция и внешний которого зависит от фантазии конструктора, а начинка(лампы, светодиоды) - от рабочего напряжения и максимальной мощности выходного каскада.
В нашем случае - это лампы накаливания 220в, 60вт(если установить тиристоры на радиаторы - до 10 шт на канал).

Порядок сборки схемы.

О деталях приставки.
Транзисторы КТ315 можно заменить другими кремниевыми n-p-n транзисторами со статическим коэффициентом усиления не менее 50. Постоянные резисторы – МЛТ-0,5, переменные и подстроечные – СП-1, СПО-0,5. Конденсаторы – любого типа.
Трансформатор Т1 с коэффициентом 1:1, поэтому можно использовать любой с подходящим количеством витков. При самостоятельном изготовлении можно использовать магнитопровод Ш10х10, а обмотки намотать проводом ПЭВ-1 0,1-0,15 по 150-300 витков каждая.

Диодный мост для питания тиристоров(220в) выбирают исходя из предпологаемой мощности нагрузки, минимум - 2А. Если количество ламп на каждый канал увеличить - соответственно возрастет потребляемый ток.
Для питания транзисторов(12в) можно использовать любой стабилизированный блок питания расчитанный на рабочий ток минимум - 250 мА(а лучше - больше).

Сначала, каждый канал цветомузыки собирается в отдельности на макетной плате.
Причем, сборку начинают с выходного каскада. Собрав выходной каскад проверяют его работоспособность, подав на его вход сигнал достаточного уровня.
Если этот каскад отрабатывает нормально, - собирают активный фильтр. Далее - проверяют снова работоспособность того, что получилось.
В итоге, после испытания имеем - реально работающий канал.

Подобным образом необходимо собрать и отстроить все три канала. Подобное занудство гарантирует безусловную работоспособность устройства после "чистовой" сборки на монтажной плате, если работа проведена без ошибок и с применением "испытанных" деталей.

Возможный вариант печатного монтажа(для текстолита с односторонним фольгированием). Если использовать более габаритные конденсаторе в канале самых низких частот, расстояния между отверстиями и проводниками придется изменить. Применение текстолита с двухсторонним фольгированием может быть более технологичным вариантом - поможет избавиться от навесных проводов-перемычек.

Использование каких - либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

Очень простая трехканальная RGB цветомузыка на светодиодах не содержит дефицитных или дорогих компонентов. Все элементы вполне можно найти у любого, даже у самого юного радиолюбителя.
Принцип работы цветомузыки – классический, ставший по истине самым популярным. Основывается он на разделении звукового диапазона на три участка: высокие частоты, средние частоты и низкие частоты. Так как цветомузыка трехканальная, то каждый канал отслеживает свою границу частот и как её уровень достигнет порогового значения – зажигает светодиод. В результате, при проигрывании музыкальных композиций, рождается красивый световой эффект, при мигании светодиодов различных цветов.

Схема простой цветомузыки

Три транзистора – три канала. Каждый транзистор выполнят роль порогового компаратора и как уровень превысит 0,6 Вольта – транзистор открывается. Нагрузкой транзистора служит светодиод. Для каждого канала свой цвет.
Перед каждым транзистором идет RC цепочка, играющая роль фильтра. Визуально схема состоит из трех независимых частей: верхняя часть – это канал высоких частот. Средняя часть - канал средних частот. Ну и самый нижний по схеме канал – это канал низких частот.
Питается схема от 9 Вольт. На вход подается сигнал с наушников или с колонок. Если чувствительности будет не хватать, то нужно будет собрать усилительный каскад на одном транзисторе. А если чувствительность будет высока, то на вход можно поставить переменный резистор и им регулировать входной уровень.
Транзисторы можно взять любые, не обязательно КТ805, тут можно даже поставить маломощные типа ТК315, если нагрузкой будет только один светодиод. А вообще, лучше использовать составной транзистор типа КТ829.

Там же можно взять и все остальные компоненты схемы.

Сборка цветомузыки

Собрать цветомузыку можно навесным монтажом или на монтажной плате как это сделал я.
Настройка не нужна, собрали, и если все детали годные – все работает и мигает без проблем.

А можно подключить RGB светодиодную ленту на вход?

Конечно можно, для этого всю схему подключаем не 9 В, а к 12. Гасящий резистор при этом на 150 Ом из схемы выкидываем. Общий провод ленты подключаем к плюсу 12 В, а каналы RGB раскидываем по транзисторам. И, если, длинна вашей светодиодной ленты превышает один метр, то тогда потребуется установить транзисторы на радиаторы, чтобы они от перегрева не вышли из строя.

Цветомузыка в работе

Сморится довольно красиво. К сожалению, через картинки этого не передашь, так что смотрите видео.

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

Схема принципиальная ЦМУ для 220V
Схема принципиальная ЦМУ для 12V

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.

Представляем вам простую версию цветомузыкальной установки, что была собрана в необычном корпусе. Недавно попали в руки отходы металлических профилей 20×80 — их и применили. В проекте она собрана на светодиодах разных цветов 10W (зеленый, синий и красный).

Схема цветомузыки LED

Схема цветомузыки LED 3 канала по 10 ватт

Теперь стробоскоп — он сделан на таймере NE555. Что касается проблемы ограничения тока LED — используем самое простое решение, ограничения тока через подобранные резисторы. Резисторы болтами к профилю прикручены для теплоотвода и совсем не перегреваются, работают с температурой максимум 60С. Ток для каждого светодиода ограничили на уровне 800 мА.

Схема LED стробоскопа на таймере NE555

Конструкция устройства

Тороидальный трансформатор 14В 50VA. Стробоскоп на NE555 вместе с MOSFET IRF540 управляет двумя диодами 10W холодного белого цвета через 5W резисторы 1.5 Ома.

Корпус ЦМУ из алюминия

Все светодиоды закреплены на полосках алюминия, который крепится в общий алюминиевый профиль. После 3-х часов теста конструкция остаётся холодная.

ЦМУ на светодиодах со стробоскопом в корпусе

Органы управления приставкой

В корпусе были установлены потенциометры для регулировки уровней, вход на микрофон, выключатель питания, предохранитель, гнездо сети 220 В и переключатель режима работы (стробоскоп-ЦМУ). Весь корпус имеет длину 700 мм. Эффект очень даже красивый и мощный. Можно без проблем осветить зал хоть 200 квадратных метров.