Прості схеми світломузики на світлодіодах і світлодіодних стрічках для збірки своїми руками

Невичерпний потенціал світлодіодів в черговий раз розкрився в конструюванні нових і модернізації вже наявних цветомузикальний приставок. 30 років тому піком моди вважалася світломузика, зібрана з різнокольорових лампочок на 220 вольт, підключених до касетного магнітофона. Зараз ситуація змінилася і функцію магнітофона тепер виконує будь-мультимедійний пристрій, а замість ламп розжарювання встановлюють над’яскравих світлодіодів або світлодіодні стрічки.

Переваги світлодіодів перед лампочками в цветомузикальний приставках незаперечні:

  • широка колірна гамма і більш насичений світло;
  • різні варіанти виконання (дискретні елементи, модулі, RGB-стрічки, лінійки);
  • висока швидкість спрацьовування;
  • низьке енергоспоживання.

Як зробити світломузику за допомогою простої електронної схеми і змусити світлодіоди блимати від джерела звукової частоти? Які варіанти перетворення звукового сигналу існують? Ці та інші питання розглянемо на конкретних прикладах.

Найпростіша схема з одним світлодіодом

Для початку слід розібратися з простою схемою світломузики, зібраної на одному біполярному транзисторі, резистори і светодиоде. Харчування на неї можна подавати від джерела постійного струму напругою від 6 до 12 вольт. Працює дана світломузика на одному транзисторі за принципом підсилювального каскаду з загальним емітером. Рівноваги вплив у вигляді сигналу з частотою, що змінюється і амплітудою надходить на базу VT1. Як тільки амплітуда коливань перевищує деяке порогове значення, транзистор відкривається і світлодіод спалахує.

Недолік даної найпростішої схеми полягає в тому, що темп миготіння світлодіода повністю залежить від рівня звукового сигналу. Іншими словами, повноцінний кольоровомузичний ефект буде спостерігатися тільки на одному рівні гучності. Зниження гучності призведе до рідкісного підморгування, а збільшення – до майже постійного світіння.

Схема з одноколірної світлодіодним стрічкою

Найпростіша вищенаведена світломузика на транзисторі може бути зібрана з використанням світлодіодним стрічки в навантаженні. Для цього потрібно збільшити напругу живлення до 12В, підібрати транзистор з найбільшим струмом колектора перевищує струм навантаження і перерахувати номінал резистора. Така найпростіша світломузика з світлодіодним стрічки прекрасно підійде початківцям радіоаматорам для збірки своїми руками навіть вдома.

Проста трьохканальна схема

Позбутися від недоліків попередньої схеми дозволяє трьохканальний перетворювач звуку. Найпростіша схема світломузики з поділом звукового діапазону на три частини показана на малюнку. Харчується вона постійною напругою 9В і може засвітити один або два світлодіода в кожному каналі. Складається схема з трьох незалежних каскадів, зібраних на транзисторах КТ315 (КТ3102), в навантаження яких включені світлодіоди різного кольору. В якості елемента для попереднього посилення можна використовувати невеликий мережевий трансформатор понижуючого типу.

Вхідний сигнал подається на вторинну обмотку трансформатора, який виконує дві функції: гальванически розв’язує два пристрої і підсилює звук з лінійного виходу. Далі сигнал надходить на три паралельно включених фільтра, зібраних на базі RC-ланцюгів. Кожен з них працює в певній смузі частот, яка залежить від номіналів резисторів і конденсаторів. Фільтр низьких частот пропускає звукові коливання частотою до 300 Гц, про що свідчить мигання червоного світлодіода. Через фільтр середніх частот пішов відголос в діапазоні 300-6000 Гц, що проявляється в мерехтінні синього світлодіода. Високочастотний фільтр пропускає сигнал, частота якого більше 6000 Гц, що відповідає зеленому світлодіоду. Кожен фільтр оснащений підлаштування резистором. З їх допомогою можна задати рівномірне світіння всіх світлодіодів, незалежно від музичного жанру. На виході схеми все три відфільтрованих сигналу посилюються транзисторами.

Якщо харчування схеми здійснюється від низьковольтного джерела постійного струму, то трансформатор можна сміливо замінити однокаскадним транзисторним підсилювачем. По-перше, гальванічна розв’язка втрачає практичний сенс. По-друге, трансформатор в кілька разів програє схемою, показаної на малюнку, за масою, розмірами і собівартості. Схема простого підсилювача звукової частоти складається з транзистора КТ3102, двох конденсаторів, відтинають постійну складову, і резисторів, що забезпечують транзистору режим із загальним емітером. За допомогою підлаштування резистора можна домогтися загального посилення слабкого вхідного сигналу.

У разі коли необхідно посилити сигнал з мікрофона, до входу попередньої схеми підключають електретний мікрофон, подаючи на нього потенціал від джерела живлення. Схема двокаскадного попереднього підсилювача показана на малюнку. В даному випадку підлаштування резистор стоїть на виході першого підсилювального каскаду, що дає більше можливостей для регулювання чутливості. Конденсатори С1-С3 пропускають корисну складову і відтинають постійний струм. Для реалізації підійде будь-який електретний мікрофон, для нормальної роботи якого досить зміщення 1,5 В.

Світломузика з RGB світлодіодною стрічкою

Наступна схема кольоромузичне приставки працює від 12 вольт і може встановлюватися в автомобілі. Вона поєднала в собі основні функції раніше розглянутих схемотехнік і здатна працювати в режимі світломузики і світильника.

Перший режим досягається за рахунок безконтактного управління RGB-стрічкою за допомогою мікрофона, а другий – за рахунок одночасного світіння червоного, зеленого і синього світлодіодів на повну потужність. Вибір режиму здійснюється за допомогою перемикача, розташованого на платі. Тепер зупинимося докладно на тому, як зробити світломузику, яка відмінно підійде навіть для установки в авто, і які деталі для цього будуть потрібні.

Структурна схема

Щоб зрозуміти, як працює дана цветомузикальная приставка, спочатку розглянемо її структурну схему. Вона допоможе простежити повний шлях проходження сигналу. Джерелом електричного сигналу є мікрофон, який перетворює звукові коливання від фонограми. Оскільки цей сигнал надмірно малий, його необхідно підсилити за допомогою транзистора або операційного підсилювача. Далі слід автоматичний регулятор рівня (АРУ), який утримує коливання звуку в розумних межах і готує його до подальшої обробки. Фільтри поділяють сигнал на три складові, кожна з яких працює тільки в одному частотному діапазоні. В кінці залишається тільки посилити підготовлений струмовий сигнал, для чого використовують транзистори, що працюють в ключовому режимі.

Принципова схема

На підставі структурних блоків, можна перейти до розгляду принципової схеми. Її загальний вигляд представлений на малюнку. Для обмеження струму споживання і стабілізації напруги живлення встановлений резистор R12 і конденсатор С9. Для завдання напруги зсуву мікрофона встановлені R1, R2, C1. Конденсатор Cfc підбирається індивідуально до конкретної моделі мікрофона в процесі налагодження. Він потрібен для того, щоб трохи приглушити сигнал тієї частоти, яка превалює в роботі мікрофона. Зазвичай знижують вплив високочастотної складової.

Нестабільна напруга автомобільної мережі може впливати на роботу світломузики. Тому найбільш правильно підключати саморобні електронні пристрої через стабілізатор на 12В.

Звукові коливання в мікрофоні перетворюються в електричний сигнал і через С2 надходять на прямий вхід операційного підсилювача DA1.1. з його виходу сигнал слід на вхід операційного підсилювача DA1.2, забезпеченого ланцюгом зворотного зв’язку. Опору резисторів R5, R6 і R10, R11 задають коефіцієнт посилення DA1.1, DA1.2 рівний 11. Елементи ланцюга ОС: VD1, VD2, C4, C5, R8, R9 і VT1 разом з DA1.2 входять до складу АРУ. У момент виникнення на виході DA1.2 сигналу занадто великої амплітуди транзистор VT1 відкривається і через С4 замикає вхідний сигнал на загальний провід. Це призводить до миттєвого зниження напруги на виході.

Потім стабілізований змінний струм звукової частоти проходить через відтинає конденсатор С8, після чого розділяється на три RC-фільтра: R13, C10 (НЧ), R14, C11, C12 (СЧ), R15, C13 (ВЧ). Щоб світломузика на світлодіодах світила досить яскраво, потрібно посилити вихідний струм до відповідного значення. Для стрічки зі споживанням до 0,5 на кожен канал підійдуть транзистори середньої потужності типу КТ817 або імпортний BD139 без монтажу на радіатор. Якщо збирається світломузика своїми руками передбачає навантаження близько 1А, то транзисторів потрібно примусове охолодження.

В колекторах кожного вихідного транзистора (паралельно виходу) стоять діоди D6-D8, катоди яких об’єднані між собою і виведені на перемикач SA1 (White light). Другий контакт перемикача з’єднаний із загальним проводом (GND). Поки SA1 розімкнений, схема працює в режимі світломузики. При замиканні контактів перемикача все світлодіоди в стрічці запалюються на повну яскравість, утворюючи в сумі білий потік світла.

Друкована плата і деталі збірки

Для виготовлення друкованої плати знадобиться односторонній текстолит розміром 50 на 90 мм і готовий файл .lay, який можна завантажити тут. Для наочності плата показана з боку радіоелементів. Перед друком необхідно задати її дзеркальне відображення. В шарі М1 показані 3 перемички, що розміщуються на стороні деталей. Для складання світломузики з світлодіодним стрічки своїми руками знадобляться доступні і недорогі компоненти. Мікрофон електретного типу, підійде в захисному корпусі зі старою аудіо апаратури. Світломузика зібрана на мікросхемі TL072 в DIP8 корпусі. Конденсатори, незалежно від типу, повинні мати запас по напрузі і бути розраховані на 16В або 25В. При необхідності конструкція плати дозволяє встановити вихідні транзистори на невеликі радіатори. З краю запаюють Клемник на 6 позицій для подачі живлення, підключення RGB світлодіодним стрічки і перемикача. Повний перелік елементів наведено в таблиці. На закінчення хочеться відзначити, що кількість вихідних каналів в саморобній кольоромузичне приставці можна збільшувати скільки завгодно раз. Для цього потрібно розбити весь частотний діапазон на більшу кількість секторів і перерахувати смугу пропускання кожного RC-фільтра. До виходів додаткових підсилювачів підключити світлодіоди проміжних кольорів: фіолетового, бірюзового, оранжевого. Від такого удосконалення світломузика своїми руками стане тільки кращим.

Наведені схеми належать сайту cxem.net

Ссылка на основную публикацию