Светодиоды для цветомузыки своими руками

Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками.

05 Июн 2016г | Раздел: Радио для дома

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.

На канал высших частот сигнал подается от среднего вывода резистора R7.
Полосовой фильтр канала образован конденсатором С2 и пропускает только спектр верхних частот звукового сигнала. Низкие и средние частоты через фильтр не проходят, так как сопротивление конденсатора для этих частот велико.

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.

Переменное напряжение, выпрямленное диодным мостом, сглаживается оксидным конденсатором С8 и поступает на стабилизатор напряжения КРЕН5. С вывода 3 микросхемы стабилизированное напряжение 9В подается в схему приставки.

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.

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.

Светодиоды обычные с желтым, красным, синим и зеленым цветом свечения. В каждом канале используется по 6 штук:

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

ЦВЕТОМУЗЫКА ИЗ СВЕТОДИОДОВ

Всем привет. Может кому надо, выкладываю сборник различных LED цветомузык. Все схемы лично проверены так что можете смело приступать к самостоятельному изготовлению этих девайсов. Все ЦМУ с батареечным низковольтным питанием, сейчас многие из молодёжи ходят по улице с активными колонками, от флешки музыку слушают, для разнообразия можно и такую мигалку к ним приделать.

Сборник схем LED ЦМУ

Схема с питанием от 5В USB

Цветомузыка на диапазон питания 6-8 вольт

Цветомузыка на 9-12 вольт

Это график фильтров, что тут используются

Ещё один вариант схемы ЦМУ для диодных лент

Здесь нижний вариант выходной схемы, немного чувствительнее, можно его применить

Вот ещё два вида мигалок что я паял. Это двухканальная ЦМУ от микрофона

А это просто акустическая мигалка

Двух канальная ЦМУ с подачей сигнала через шнур

И ещё интересная схема, типа бегушка и может работать как бегущая мигалка под музыку

Забыл про канал фона, может нужен будет кому

В следующих сборниках будут схемы светодиодных индикаторов уровня и бегущих огней. Автор: senya70

Источник

Крутая цветомузыка своими руками

ОБНОВЛЕНИЯ

22.05.2019 colorMusic_v2.10: Исправлен глюк с большим количеством светодиодов на МЕГЕ

• Добавлена плавность режиму цветомузыки по частотам! Настройка SMOOTH_STEP
• Добавлен режим стробоскопа с целой кучей настроек!

• Добавлено управление с ИК пульта! Купить пульт можно по этой ссылке, цена вопроса 50р
• 7 режим – Режим подсветки
• 8 режим – Режим бегущих частот
• 9 режим – Анализатор спектра (Версия 2.1)
• У некоторых режимов появились подрежимы
• Возможна работа БЕЗ потенциометра. Читайте ниже в инструкции по эксплуатации

• Настройки сохраняются в память (энергонезависимую)

• Улучшена производительность, почищен мусор
• в 7 режиме радугу можно остановить и пустить вспять

• Добавлена настройка RESET_SETTINGS для сброса настроек в случае некорректной работы. Читайте ниже в FAQ

11.05.2018 ночь colorMusic_v2.5:

• Код оптимизирован, библиотеки FastLED и IRremote заменены на более оптимальные Adafruit_NeoPixel и IRLremote (для работы версии 2.5 и выше необходимо установить новые библиотеки из общей папки с библиотеками!)
• ИК пульт теперь срабатывает почти в 100% случаев вместо прежних 30%
• Поддержка максимум 410 светодиодов

11.05.2018 день colorMusic_v2.6:

• Возвращена библиотека FastLED (как оказалось, функции FastLED работают гораздо быстрее, чем NeoPixel, а также поддерживает такое же количество светодиодов!)
• ИК пульт всё ещё срабатывает почти в 100%, по сравнению с 30% в версиях 2.0-2.4
• Поддержка максимум 410 светодиодов (работа может быть нестабильной)

• Исправлен небольшой баг

• Добавлено сохранение состояния “включено/выключено” в энергонезависимую память. Штука опциональная, в настройках можно выключить (настройка KEEP_STATE)

28.09.2018 colorMusic_v2.7 (by Евгений Зятьков):

• Настройка пульта внесена в скетч, тип пульта настраивается в IR_RCT
• Добавлена поддержка Arduino Mega и Pro Micro
• Исправлены мелкие баги

22.11.2018 colorMusic_v2.8:

• Добавлено ограничение тока для всей системы, настройка CURRENT_LIMIT
• Слегка оптимизированы настройки

22.05.2019 colorMusic_v2.10:
• Исправлен глюк с большим количеством светодиодов на МЕГЕ

ОПИСАНИЕ

Крутейшая свето- цветомузыка на Arduino и адресной светодиодной ленте WS2812b. Работает с лентой любой длины (до 450 светодиодов (версия 1.1), до 350 светодиодов (версия 2.0)), и может быть размещена в любом месте в квартире или автомобиле.

Режимы работы (переключаются кнопкой или с ИК пульта (версия 2.0)):

• VU meter (столбик громкости): от зелёного к красному
• VU meter (столбик громкости): плавно бегущая радуга
• Светомузыка по частотам: 5 полос симметрично
• Светомузыка по частотам: 3 полосы
• Светомузыка по частотам: 1 полоса
• Стробоскоп (Версия 2.0)
• Подсветка (Версия 2.0)
  • Постоянный цвет
  • Плавная смена цвета
  • Бегущая радуга
• Бегущие частоты (Версия 2.0)
• Анализатор спектра (Версия 2.1)

• Плавная анимация (можно настроить)
• Автонастройка по громкости (можно настроить)
• Фильтр нижнего шума (можно настроить)
• Автокалибровка шума при запуске (можно настроить)
• Поддержка стерео и моно звука (можно настроить)
• Лента не гаснет полностью (Версия 2.0)
• (Версия 2.1) все настройки сохраняются в памяти и не сбрасываются при перезагрузке
  • Сохранение настроек происходит при выключении кнопкой звёздочка (*)
  • А также через 30 секунд после последнего нажатия на любую кнопку ИК пульта

ВИДЕО

КОМПОНЕНТЫ

Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .

• Arduino Nano купить в РФ, aliexpress, aliexpress, искать
• Адресная лента
  • Купить в РФ, 60 свет/метр, 30 свет/метр
  • Купить на Али ссылка, ссылка
  • Black PCB / White PCB – цвет подложки ленты, чёрная / белая. В видео была чёрная
  • 1m/5m – длина ленты в метрах (чтобы заказать 2 метра, берите два заказа 1m, очевидно)
  • 30/60/74/96/100/144 – количество светодиодов на 1 метр ленты. В видео использовалась лента 60 диодов на метр
  • IP30 лента без влагозащиты (как на видео)
  • IP65 лента покрыта силиконом
  • IP67 лента полностью в силиконовом коробе
  • Постфикс ECO – лента чуть более низкого качества, меньше меди, на длинной ленте будет сильно проседать яркость
• Понижайка для автомобиля https://ali.ski/2I7QI
• Блоки питания aliexpress, aliexpress, искать
• Гнездо 5.5×2.1 aliexpress, aliexpress, искать
• Аудио гнездо https://ali.ski/7f3W9
• Разветвитель наушников https://ali.ski/BGyNE2
• ИК пульт (для версии 2.0 WAVGAT) https://ali.ski/WVANd
• Микрофонный модуль aliexpress, aliexpress, искать
• Кнопки, конденсаторы и крутилки ищите в любых магазинах для радиолюбителей, так как у китайцев можно купить только мешок 50 штук!
• Алик
  • Куча резисторов https://ali.ski/few1rq
  • Куча кнопок https://ali.ski/2A_nxM
  • Куча конденсаторов https://ali.ski/lwuDxJ
  • Куча потенциометров (можно обойтись без него! Читайте инструкцию) https://ali.ski/pttk-
  • Куча конденсаторов для микрофона http://ali.ski/eqALT
• ЧипДип (Россия)
  • Резистор https://www.chipdip.ru/product0/27226
  • Кнопка https://www.chipdip.ru/product/tyco-2-1825910-7-fsm14jh
  • Конденсатор 10нф https://www.chipdip.ru/product0/42179
  • Конденсатор для микрофона https://www.chipdip.ru/product0/9000261766
  • Потенциометр (можно обойтись без него! Читайте инструкцию) https://www.chipdip.ru/product/r-0901n-b20k

СХЕМЫ

ПРОШИВКА

УПРАВЛЕНИЕ

НАСТРОЙКА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. Потенциометр настройки опорного напряжения настраивается “методом тыка” пока не заработает (у меня стоит в середине). Подстройка нужна при смене источника аудио или изменении его потенциальной громкости.

• Если во время работы в режиме VU метра (первые два режима) шкала всё время горит – слишком низкое опорное напряжение, Ардуино получает слишком высокий сигнал
• Если не горит – опорное слишком высокое, системе не удаётся распознать изменение громкости с достаточной для работы точностью

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.

НАСТРОЙКА НИЖНЕГО ПОРОГА ШУМОВ является очень важной, в идеале выполняется 1 раз для любого нового источника звука или смены громкости старого. Есть 3 варианта настройки:

• Ручная: выключаем AUTO_LOW_PASS и EEPROM_LOW_PASS (ставим около них 0), настраиваем значения LOW_PASS и SPEKTR_LOW_PASS вручную, методом тыка
• Автонастройка при каждом запуске: включаем AUTO_LOW_PASS, выключаем EEPROM_LOW_PASS . При подаче питания музыка должна стоять на паузе! Калибровка происходит буквально за 1 секунду.
• По кнопке: при удерживании кнопки 1 секунду настраивается нижний порог шума (музыку на паузу!)
• Из памяти (ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ): выключаем AUTO_LOW_PASS и включаем EEPROM_LOW_PASS
  • Включаем систему, источник звука подключен проводом
  • Ставим музыку на паузу
  • Удерживаем кнопку 1 секунду (либо кликаем кнопку 0 (ноль) на ИК пульте
  • Загорится светодиод на плате Arduino, погаснет через

  1.5 секунды

• Значения шумов будут записаны в память и будут САМИ загружаться при последующем запуске!

Номер режима	Режим	Кнопки ← →	Кнопки ↑ ↓	Кнопка #
1	Шкала громкости (градиент)	Плавность анимации	–	–
2	Шкала громкости (радуга)	Плавность анимации	Скорость радуги	–
3	Цветомузыка (5 полос)	Плавность анимации	Чувствительность	–
4	Цветомузыка (3 полосы)	Плавность анимации	Чувствительность	–
5	Цветомузыка (1 полоса)	–
5,1	3 частоты	Плавность анимации	Чувствительность	Смена подрежима
5,2	Низкие	Плавность анимации	Чувствительность	Смена подрежима
5,3	Средние	Плавность анимации	Чувствительность	Смена подрежима
5,4	Высокие	Плавность анимации	Чувствительность	Смена подрежима
6	Стробоскоп	Плавность вспышек	Частота вспышек	–
7	Цветная подсветка	–	–	–
7,1	Постоянный	Цвет	Насыщенность	Смена подрежима
7,2	Плавная смена цвета	Скорость	Насыщенность	Смена подрежима
7,3	Бегущая радуга	Скорость	Шаг радуги	Смена подрежима
8	Бегущие частоты	–	–	–
8,1	3 частоты	Скорость	Чувствительность	Смена подрежима
8,2	Низкие	Скорость	Чувствительность	Смена подрежима
8,3	Средние	Скорость	Чувствительность	Смена подрежима
8,4	Высокие	Скорость	Чувствительность	Смена подрежима
9	Анализатор спектра	Шаг цвета	Цвет	–
Общие настройки (перекл. ОК)	Все режимы	Общая яркость горящих светодиодов	Яркость “не горящих” светодиодов
				Остальные кнопки: цифра 0 – калибровка шума, * – вкл/выкл систему,

ОШИБКИ И FAQ

FAQ:
Большинство проблем можно решить, прочитав вот эту статью: https://alexgyver.ru/ws2812_guide/

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)

Источник