Цветомузыка своими руками. Простые схемы цветомузыкаль- ных приставок

Как устроена цветомузыка?  Светомузыкальные устройства на транзисторах, тиристорах, симисторах, лампах накаливания и светодиодах.  Что выбрать из всего этого многообразия?

Светодинамическая установка (СДУ), оно же цветомузыкальное устройство (ЦМУ), она же цветомузыка (светомузыка) – это всего лишь часть перечня названий одного и того же устройства, предназначенного для автоматического динамического цветного освещения, сопровождающего исполнение музыки.

Чаше всего такие электронные светомузыкальные устройства базируются на принципе разделения (фильтрации) диапазона частот музыкальной фонограммы по отдельным частотным каналам (НЧ, НЧ-СЧ, СЧ, СЧ-ВЧ), которые, после усиления, подаются на световые излучатели разных цветов, сопоставленные с частотными каналами звука.
Обычно частотный диапазон звука разделялся по частотному принципу на 3...4 световых канала:
1. красные лампы – низкие частоты (диапазон до 200 Гц),
2. жёлтые – средне-низкие (диапазон от 200 до 800 Гц),
3. зелёные – средние (от 800 до 3500 Гц),
4. синие – выше 3500 Гц.

Устройством отображения в цветомузыке может быть как набор отдельных прожекторов, так и единая конструкция (экран), в которой и формируется световая картина. И если в "древних" ЦМУ в качестве излучателей преимущественно выступали лампы накаливания, то в современных условиях смысла от применения таких раритетов нет никакого, тем более что в линейке светодиодов, пришедших на смену лампочке Ильича, присутствуют довольно мощные и эффективные приборы различных цветов свечения.

Также нет смысла и в традиционном использовании тиристоров или симисторов, так как современные силовые транзисторы работают в широком диапазоне мощностей и напряжений и при этом не обладают таким существенным недостатком, как необходимость (для их выключения) перехода питающего напряжения через ноль.

Именно на таких транзисторных устройствах мы и сосредоточим внимание в рамках данной статьи, а поскольку в сетевом пространстве фигурирует большое количество неграмотно "спроектированных" и "неправильно" работающих схем цветомузык, то будем обращаться исключительно к тем описаниям, которые опубликованы в относительно надёжных и заслуживающих уважение источниках.

А начнём мы со схемы простейшей цветомузыки, приведённой в книге Б.С. Иванова "САМОДЕЛКИ ЮНОГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ".

Как и в подавляющем большинстве цветомузыкальных установок, в предлагаемом устройстве (Рис.1) применено частотное разделение сигналов звуковой частоты, воспроизводимых радиоприемником, по трём каналам. Первый канал выделяет низшие частоты — им соответствует красный цвет свечения, второй канал — средние (жёлтый цвет), третий — высшие (зеленый цвет). Для этого в приставке использованы соответствующие фильтры.



Рис.1 Схема цветомузыки на тразисторах и светодиодах

Входной сигнал поступает на фильтры с подстроечных резисторов R1, R2, R3, которые, в свою очередь, подключаются к выводам динамической головки радиоприемника. Подстроечными резисторами устанавливают нужную яркость светодиодов в каждом канале при заданной (максимальной) громкости звука.

В канале низших частот стоит фильтр R5C3, ослабляющий средние и высшие частоты. Прошедший через него сигнал низших частот детектируется диодом VD3. Появляющееся на базе транзистора VT3 отрицательное напряжение открывает этот транзистор, и светодиод HL3, включенный в его коллекторную цепь, зажигается. Чем больше амплитуда сигнала, тем сильнее открывается транзистор, тем ярче горит светодиод. Для ограничения максимального тока через светодиод последовательно с ним включен резистор R9. При отсутствии этого резистора светодиод может выйти из строя.
В канале средних частот стоит фильтр R4C2, который для высших частот представляет значительно большее сопротивление, чем для средних. В коллекторную цепь транзистора VT2 включен светодиод HL2 желтого цвета свечения. Сигнал на фильтр поступает с движка подстроечного резистора R2.
Канал высших частот состоит из подстроечного резистора R1, фильтра C1R6, ослабляющего сигналы средних и низших частот, и транзистора VT1. Нагрузкой канала является светодиод HL1 зеленого цвета свечения с последовательно включенным ограничительным резистором R7.

Транзисторы могут быть другими маломощными приборами структуры p-n-р, с возможно большим коэффициентом передачи тока (не менее 50). Диоды VD1...VD3 — любые из серии Д9. Вместо светодиода АЛ307Г можно применить любые светодиоды соответствующего цвета свечения с прямым током не более 40 мА.

Налаживают приставку во время исполнения музыкальных произведений при средней громкости звука. Движки подстроечных резисторов устанавливают в такое положение, чтобы в такт с музыкой каждый светодиод вспыхивал достаточно ярко, но ток через него не превышал допустимого (ток контролируют миллиамперметром, включенным последовательно со светодиодом). Если яркость свечения будет недостаточна даже при наибольшей громкости звука и верхнем по схеме положении движка подстроечного резистора, следует либо заменить транзистор другим, с большим коэффициентом передачи тока, либо подобрать резистор в цепи светодиода с меньшим сопротивлением.

Следующее ЦМУ разработано автором нескольких книг для начинающих радио- любителей Сощенко С. В.. Вот что пишет автор:

Как сделать цветомузыку на светодиодах своими руками

На Рис.2 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.



Рис.2 Принципиальная схема цветомузыкальной приставки

Сигнал звуковой частоты подается на контакты ПК, ЛК и через резисторы R1 и R2 попадает на переменный резистор R3, являющийся регулятором уровня входного сигнала. Далее 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.

Пройдя фильтры, сигналы детектируются диодами VD1...VD4 и подаются на базы транзисторов. Появляющееся на базах транзисторов отрицательное напряжение открывает их, и группы светодиодов, включенных в соответствующие коллекторные цепи, зажигаются. Чем больше амплитуда сигнала, поступающего с выхода фильтров, тем сильнее открываются транзисторы, тем ярче горят светодиоды. Для ограничения максимального тока через светодиоды последовательно с ними включены резисторы. При отсутствии этих резисторов светодиоды могут выйти из строя.

Питается цветомузыкальная приставка постоянным напряжением 9В. Блок питания приставки состоит из трансформатора Т1, диодного моста на диодах VD5 – VD8, стабилизатора напряжения DA1 типа КРЕН5, резистора R22 и двух оксидных конденсаторов С8 и С9. 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.

В приставке могут быть использованы любые постоянные резисторы мощностью 0,25...0,125 Вт.
Постоянные конденсаторы могут быть любого типа, рассчитанные на рабочее напряжение не ниже 16 В, конденсатор С8 – не ниже 25 В.
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.

Следующая схема цветомузыкальной установки была опубликована в журнале Elektor Electronics, 6/04. Она во многом аналогична предыдущей приставке, но главным её преимуществом является наличие компрессора, позволяющего уменьшить динамический диапазон музыкального сигнала, и тем самым улучшить визуальное восприятие работы устройства.
При этом подключать данную приставку и источнику звука не надо, так как сигнал снимается посредством встроенного в неё электретного микрофона. Познакомимся и с этим устройством:

Цветомузыкальная установка с компрессором

Достоинствами данной ЦМУ являются наличие автоматического регулирования чувствительности к уровню звука (что обусловливает отсутствие в устройстве каких-либо регулировочных органов), а также отсутствие необходимости подключения к какой-либо звуковой радиоаппаратуре (входное устройство состоит из электретного микрофона MIC1).


Рис.3 Схема микрофонной цветомузыки с компрессором

Слабый сигнал с выхода микрофона усиливается в 1000 раз в двухкаскадном усилителе на ОУ типа LM358N. АРУ осуществляется с помощью делителя напряжения, образованного сопротивлением коллектор-эмиттер Т1 и R7. Этот делитель обладает переменным коэффициентом деления за счет изменения режима работы транзистора Т1 под действием смещения на его базе, созданного выпрямленным напряжением с выхода второго ОУ.

Выходные транзисторные каскады (Т2-Т4) представляют собой RC-фильтры, настроенные каждый на свою полосу частот. Эти транзисторы обеспечивают питание светодиодов D4, D6, D8 в течение положительной полуволны отфильтрованного сигнала.

Если сигнал в приведённом выше ЦМУ предполагается снимать не с микрофона, а напрямую с какого-либо источника, например с линейного выхода звуковоспроизводящего устройства, то первый каскад усиления можно исключить, а сигнал подавать на левый вывод резистора R7.
Также можно увеличить количество светодиодов, подключив их аналогично тому, как это сделано в цветомузыкальной приставке, изображённой на Рис.2.