Как сделать цветомузыку на диодах. Как сделать цветомузыку на светодиодах своими силами

Пошаговая сборка несложной конструкции светодиодной цветомузыки, с попутным изучением радиолюбительских программ

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “

Собираем светодиодную светомузыку (цветомузыку).
Часть 1.

На сегодняшнем занятии в Школе начинающего радиолюбителя мы начнем собирать светодиодную светомузыку . В ходе этого занятия мы не только соберем светомузыку, но и изучим очередную радиолюбительскую программу “Cadsoft Eagle” – несложное, но в тоже время мощное комплексное средство для разработки печатных плат и научимся изготавливать печатные платы с использованием пленочного фоторезиста. Сегодня мы выберем схему, рассмотрим как она работает, подберем детали.

Светомузыкальные (цветомузыкальные) устройства были очень популярны во времена Советского Союза. Были они, в основном, трехцветными (красный, зеленый или желтый и синий) и собирались чаще всего по простейшим схемам на более-менее доступных тиристорах КУ202Н (которые, если мне не изменяет память, в магазинах стоили более 2 рублей, т.е. были довольно дорогими) и простейших входных фильтрах звуковой частоты на катушках намотанных на отрезках ферритовых стержней от радиоприемников. Выполнялись они в основном в двух вариантах – в виде трехцветных прожекторов на лампочках освещения 220 вольт, или делался специальный корпус в виде коробки, где внутри располагалось по некоторому количеству лампочек каждого цвета, а спереди ящик закрывался матовым стеклом, что позволяло получать на таком экране причудливое световое сопровождение музыки. Так-же, для экрана применяли обычное стекло, а сверху на него наклеивали для лучшего рассеивания света мелкие осколки автомобильных стекол. Вот такое было трудное детство. Зато сегодня, в век развития непонятного капитализма в нашей стране, есть возможность собрать светомузыкальное устройство на любой вкус, чем мы и займемся.

За основу мы возьмем схему светодиодной светомузыки опубликованной на сайте:

К этой схеме мы добавим еще два элемента:

1. . Так как у нас на входе будет стереосигнал, и чтобы не терять звук с какого-то канала, или не соединять два канала напрямую между собой, мы применим вот такой входной узел (взят с другой схемы светомузыки):

2. Блок питания устройства . Схему светомузыки мы дополним блоком питания собранным на микросхемном стабилизаторе КР142ЕН8:

Вот приблизительно такой комплект деталей мы должны собрать:

Светодиоды для этого устройства можно использовать любого типа, но обязательно сверхяркие и разного цвета свечения. Я буду использовать сверхяркие узконаправленные светодиоды, свет от которых будет направлен на потолок. Вы, естественно, можете применить другой вариант светового отображения звукового сигнала и использовать другой тип светодиодов:

Как работает данная схема . Стереосигнал с источника звука поступает на входной узел, который суммирует сигналы с левого и правого канала и подает его на переменные сопротивления R6, R7, R8 которыми регулируется уровень сигнала для каждого канала. Далее сигнал поступает на три активных фильтра, собранных по идентичной схеме на транзисторах VT1-VT3, которые отличаются только номиналами конденсаторов. Смысл работы этих фильтров заключается в том, что они пропускают через себя только строго определенную полосу звукового сигнала, отсекая сверху и снизу ненужный диапазон частот звукового сигнала. Верхний (по схеме) фильтр пропускает полосу 100-800 Гц, средний – 500-2000 Гц и нижний – 1500-5000 Гц. С помощью подстроечных резисторов R5, R12 и R16 можно сдвигать в любую сторону пропускаемую полосу. Если вы хотите получить другие полосы пропускания сигнала фильтров, то можно поэкспериментировать с номиналами конденсаторов, входящих в фильтры. Далее сигналы с фильтров поступают на микросхемы А1-А3 – LM3915. Что это за микросхемы.

Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 фирмы National Semiconductors позволяют строить светодиодные индикаторы с различными характеристиками - линейной, растянутой линейной, логарифмической, специальной для контроля аудиосигнала. При этом LM3914 – для линейной шкалы, LM3915 – для логарифмической шкалы, а LM3916 – для специальной шкалы. Мы используем микросхемы LM3915 – с логарифмической шкалой контроля аудиосигнала.

Начальная страница даташита микросхемы:

(327.0 KiB, 4,026 hits)

Вообще, я вам советую, сталкиваясь с новым, неизвестным радиокомпонентом, ищите на просторах интернета его даташит и изучайте его, тем более, что встречаются и переведенные на русский язык даташиты.

К примеру, что мы можем подчерпнуть с первого листа даташита LM3915 (даже с минимальным знанием английского языка, а в крайнем случае с использованием словаря):
- эта микросхема – индикатор уровня аналогового сигнала с логарифмической шкалой отображения и шагом 3 dB;
– можно подключать как светодиоды, так и LCD индикаторы;
– индикацию можно осуществлять в двух режимах: “точка” и “столбик”;
– максимальный выходной ток на каждый светодиод – 30 мА;
– и так далее…

Кстати, чем отличается “точка” от “столбика”. В режиме “точка”, при включении следующего светодиода, предыдущий гаснет, а в режиме”столбик” гашение предыдущих светодиодов не происходит. Для переключения в режим “точка” достаточно отсоединить вывод 9 микросхемы от “+” источника питания, или подключить его к “земле”. Кстати, на этих микросхемах можно собирать очень полезные и интересные схемы.

Продолжим. Так как на входы микросхем подается переменное напряжение, то светящийся столбик из светодиодов будет с неравномерной яркостью, т.е. с увеличением уровня входного сигнала будут не просто зажигаться очередные светодиоды, но и меняться яркость их свечения. Ниже привожу таблицу порогового включения каждого светодиода для разных микросхем в вольтах и децибелах:

Характеристики и цоколевка транзистора КТ315:

На этом первую часть занятия по сборке светодиодной светомузыки заканчиваем и начинаем собирать детали. В следующей части занятия мы изучим программу для разработки печатных плат “Cadsoft Eagle” и изготовим печатную плату для нашего устройства с использованием пленочного фоторезиста.

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 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 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.

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, . А во 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».

В этой теме попробую немного рассказать о таком перспективном и популярном осветительном или декоративном средстве как светодиодная лента. Какие бывают, как их подключить и использовать в домашних условиях, что называется "на коленке", без особых заморочек и специальных знаний. И, как я уже упоминал в других темах, - недорого. В данной теме я не собираюсь писать что-то вроде "купите устройство за 2,5 - 5 тыс. руб.". Обойдемся и дешевле. В данном тексте я буду касаться только лент, да и то не каждых, потому как со всеми возможными их видами и типами я дела не имел. В любом случае, в данном тексте если я чего-то не указал, это не значит что этого нет, это значит что оно мне не встречалось, или что более вероятно - не интересовало. Если же что-то указано неверно для каких-то случаев, то значит это верно в указанных рамках. Возможно в следующих постах внесу некоторые коррективы, или дополнения к уже сказанному.
Что называется светодиодными лентами?
Светодиодными лентами называются светотехнические изделия на гибкой подложке (гибкой плате). Представляющие из себя полосу (ленту) пластика, на котором размещены светодиоды (SMD, или как еще говорят чип-светодиоды, иногда - обычные светодиоды), гасящие резисторы, или иные схемы управления светодиодами. Обратная сторона ленты может иметь клеящий слой (скотч), для её наклеивания на какие-либо поверхности при монтаже. Продаются они намотанными на катушки. Максимальная длина ленты на катушке, используемая в бытовых целях чаще всего 5 метров. Могут продаваться нарезанными и меньшими кусками, например по метру, или любой длины кратно 5 см, в зависимости от решения продавца по этому вопросу.

Светодиодная лента, это своебразная заготовка, полуфабрикат, для создания осветительных приборов, или применяемый как средство для декоративного освещения, подсветки, и т.д. О применении светодиодных лент и линеек в быту, в дизайне интерьеров, фасадов, витрин, и т.д. можно найти много материала в интернете.
Светодиодные ленты вряд ли могут быть использованы в качестве "верхнего света", их основное назначение - подсветка и различные иллюминации. Для верхнего света лучше использовать люминесцентные лампы, или светодиодные лампы более высокой мощности.
Светодиодными линейками называется почти то же самое, только не на гибкой пластиковой, а на жесткой алюминиевой подложке, длиной как правило 20 - 50 см. Линейки так же подразделяются по мощности, количеству светодиодов, исполнению, и т.д.
По цвету свечения лент, их можно условно разделить на три группы:
- Монохромные, то есть вся лента одного цвета, например красные, синие, зеленые, желтые, холодные белые, теплые белые, и т.д.
- RGB цветные, они собраны на специальных трехцветных RGB светодиодах, и могут излучать различные цвета, в зависимости от интенсивности излучения каждого цвета. Например одновременное свечение синего и красного, при отключенном зеленом канале, даст цвет похожий на сиреневый или фиолетовый, а всех трех каналов с одинаковой интенсивностью, - белый. Но как показывают опыты, белый цвет всё равно не очень чистый, потому такие ленты применяются только для декоративных целей, а не для освещения.
- Многоцветные (разноцветные) ленты. Такие ленты имеют отдельные группы светодиодов разного цвета (в отличие от RGB), например 5 см красного, потом 5 см синего, и т.д. Хотя, очевидно для того что бы добавить путаницы их тоже часто называют RGB - лентами. Есть ленты с отдельно управляемыми группами светодиодов, есть такие в которых нет такой возможности.
Существуют и другие ленты, в которых имеются встроенные контроллеры различных световых эффектов, например бегущие огни, или более сложные, как работающие сами по себе, так и управляемые извне, но таких я касаться не буду.
Ленты так же различаются по размеру светодиодов, а значит потребляемой мощности, об этом я скажу ниже, их количеству, виду исполнения, - обычное или защищенное для наружных работ, по напряжению питания, направлению излучения - обычное или боковое, и еще по очень многим параметрам.
Маркировка светодиодных лент часто представляет из себя такую строку: 3528/60 IP67 холодный белый 4,8W 12VDC ELK
Это означает что лента состоит из светодиодов размером 3,5х2,8 мм, имеет 60 светодиодов на метр, полную защиту от пыли, частичную защиту от воды, цвет холодный белый, потребляет 4,8 ватта на метр, напряжение питания 12V, производитель - ELK.
5050/60 холодный белый 14,4W 12VDC GREEN - светодиоды 5,0х5,0 мм, 60 штук на метр. Питание 12V постоянного тока, мощность 14,4 ватта на метр. Цвет холодный белый, производитель - GREEN.
5050/60 IP68 холодный белый 15W 220V - светодиоды 5,0х5,0 мм, 60 штук на метр, полная защита от пыли, способна длительно работать под водой не глубже 1м, потребляет 15 ватт на метр, питается непосредственно от сети 220V.
Немного о цветовой температуре: Иногда в обозначении светодиодных изделий присутствует такой пункт, который может выглядеть как например 2300K, 6400K, и т.п. Это означает что цвет излучения этого изделия соответствует цвету излучения предмета нагретого до такой температуры в градусах Кельвина (0оК = -273,15оС). Значит чем число больше, тем цвет синее, а чем меньше, тем краснее, а между ними размещены все остальные цвета. Можно заметить что например дрова горят красно-оранжевым пламенем, металл можно раскалить сначала до красного, потом до желтого и белого цвета, а автогенная горелка горит голубым, как и электрические разряды. Как раз по этой причине. Иногда задают такой каверзный вопрос, - у какого объекта цветовая температура выше, - у неба или у Солнца? Правильный ответ, - выше температура у неба, так как оно голубое, а Солнце желтое.
Но что считается например теплым или холодным белым? Похоже цветовая температура тут совершенно не при чем. Тут вступают в силу не физические законы, а художественные представления. Теплым белым считается как раз более физически холодный цвет, то есть имеющий желтоватый оттенок. А холодным белым, - имеющий голубоватый оттенок. Очевидно из-за психофизического восприятия человека, которому желтый (Солнце) кажется более теплым чем голубой (лёд). Отсюда можно предположить, что теплый оттенок будет создавать уют, а холодный наоборот взбадривать, хотя совсем не обязательно. Как говорится, на вкус и цвет товарища нет. Я например во всех случаях предпочитаю холодный, просто потому как теплым уже миллионы лет освещаемся, пора попробовать что-то другое. Нейтральным белым, или дневным белым называются цвета где-то между теплым и холодным.
Какой цвет лучше, сказать невозможно. Какой цвет применять для освещения различных объектов необходимо решать индивидуально по месту, отдельно для каждого случая. Как мне представляется в спальне, или детской комнате лучше теплый, а в коридоре, в ванне, или на кухне, - холодный. Но не факт.
Расшифровка стандарта IPxx: Первая цифра (0-6) - защита от проникновения посторонних предметов, пыли, грязи. Вторая (0-8) - защита от воды. Чем цифра больше, тем защита выше. Ноль - отсутствие защиты. Отсюда видно что IP68, это максимальная защита от всех воздействий. Но применять такую ленту внутри жилого помещения нет особой нужды. Да она кстати и дороже лент с меньшей степенью защиты.
Питание светодиодных лент:
Сначала разберемся с терминами.
- Блок питания (далее по тексту - БП)- электрический преобразователь, формирующий напряжение питания светодиодной ленты, от какого-то другого источника питания, чаще всего сети 220V. БП могут быть самые разные по конструкции и варианту исполнения. Потому их нужно правильно выбирать для каждого случая использования.
- Трансформатор [для светодиодных лент] - так часто называют БП для светодиодных лент, которые хотя и содержат трансформатор, но фактически это не трансформаторы. Их ни в коем случае нельзя путать с т.н. "электронными трансформаторами" для галогеновых или иных низковольтных ламп накаливания, которые так же на 12 вольт, только выдают переменное импульсное напряжение. Такие "трансформаторы" применять для лент нельзя. При использовании такого устройства лента может выйти из строя, или будет работать нестабильно (мигать), и сильно сократится срок её службы. При том, некоторыми продавцами эти устройства считаются одним и тем же, и они могут быть размещены в одном месте рядом, что может внести путаницу. Нельзя так же использовать и обычные понижающие трансформаторы, не оснащенные выпрямителями. Лента хоть и будет светиться, но хватит её не надолго, так как светодиоды, хоть и являются диодами, но не предназначены для работы с переменным напряжением (могут пробиться обратным током).
- Драйвер - управляющее устройство для подключения светодиодов к источнику питания. По сути - стабилизатор или регулятор тока, которым питается светодиод, или группа светодиодов. В нашем случае специальные драйверы не требуются, так как их роль выполняют резисторы, размещенные непосредственно на ленте.
- Диммер - Регулятор яркости, светорегулятор. О диммерах, и о том как их можно недорого соорудить я расскажу ниже.
- Контроллер - Управляющее устройство для светодиодных лент. Может совмещать функции драйвера и диммера, и\или создавать различные световые или цветовые эффекты. Некоторые контроллеры оснащены пультами дистанционного управления.
- Мощность - электрическая мощность в ваттах, потребляемая лентой. Не имеет ничего общего с мощностью ламп накаливания, с которыми часто сравнивают светодиодные или люминесцентные светильники.
Встречаются светодиодные ленты имеющие разные напряжения питания, но мне не попадались никакие кроме лент с питанием 12V. Пожалуй такие ленты встречаются чаще всего. Именно о таких лентах и будет вестись речь ниже. Если у кого-либо имеются ленты на другие напряжения, то значит он по всему тексту должен заменить "12V", на напряжение своей ленты.
На источнике питания для лент, или в его документации должно быть четко прописано, что на выходе имеется постоянный ток (DC), обозначено напряжение (12V), указаны либо ток (в амперах), либо мощность (в ваттах), и на выводах, либо в документации обозначены плюс и минус. При подключении светодиодных лент следует обязательно соблюдать полярность включения.
БП для подачи напряжения на светодиодные ленты не обязательно должны быть какими-то специальными, можно применить любые доступные БП, как импульсные, так и трансформаторные, лишь бы обеспечивали положенное напряжение и ток. Выбор БП зависит от нагрузки, которую будет требовать используемая лента.
БП могут быть стабилизированными, и не стабилизированными. Что это значит? Это значит что стабилизированный БП удерживает заданное напряжение независимо от нагрузки, и от напряжения питания, в тех пределах на которые он рассчитан. Нестабилизированный, - без нагрузки имеет несколько завышенное напряжение, которое снижается при увеличении нагрузки. Кроме того выходное напряжение зависит от напряжения питания. Нестабилизированные БП обычно самые простые и дешевые, чаще всего содержат трансформатор с выпрямителем и конденсатором для сглаживания пульсаций напряжения. Как сделать простой трансформаторный БП может быть расскажу отдельно, в другой теме.
Рассмотрим конкретный пример выбора БП, - допустим нам нужно запитать 3 метра ленты на 12V, 8 Ватт на метр. Значит в сумме это будет 8х3 = 24 ватта. Значит нужно взять БП мощностью не менее 24 ватт.
Иногда на БП указывается не мощность в ваттах, а ток в амперах. Перевести амперы в ватты можно по формуле P=UI, то есть мощность P равна произведению напряжения U (в вольтах), и тока I (в амперах). Значит в нашем случае 24=12х?, отсюда видно что ток равен 2 А. Значит нам нужно найти БП любой подходящей нам конструкции, на 12V, с током не меньше 2 A. Но лучше с запасом по току (мощности), для надежности, например на 2,5, или 3 ампера. В общем желательно всегда выбирать БП на 20-40% мощнее чем требуется.
Далеко не все магазины указывают полное наименование светодиодных лент, например может не указываться мощность, или стандарт исполнения. В этом случае можно определить мощность на глазок по размеру светодиодов и их количеству. А если необходимы точные данные, то можно их получить замерив самостоятельно. Допустим есть один метр RGB ленты неизвестной мощности. Подключаем все её каналы (цвета) к мощному источнику питания, с использованием вольтметра и амперметра. Измерения дают напряжение 12,7 вольт, и ток 1,1 ампер. По формуле P=UI умножаем одно на другое. Получаем что-то около 14 ватт на метр. Но учитывая что у нас напряжение питания было несколько выше нормы, решаем что мощность всё же около 12 ватт. Для питания этого отрезка нужно выбрать БП на 12V, 12 Вт, (или на 1-1,5A).
Если мощность имеющегося БП больше чем требуется, то нет никаких проблем. Если не очень намного меньше, то можно попробовать помолясь подключить ленту на короткое время, и посмотреть что будет. При этом полезно подключить параллельно ленте вольтметр или мультиметр, что бы оценить работу БП. У БП имеющихся в продаже может быть разное качество. Некоторые не смогут развить и номинальную мощность, а некоторые сделаны с очень большим запасом надежности, и вытянут по крайней мере полуторную нагрузку. Или же они могут нормально работать при повышенной нагрузке, только напряжение на выходе уменьшится. В любом случае нельзя эксплуатировать БП при его сильном нагреве, появлении гудения или свиста, а так же неприятного запаха, и тем более дыма.
Работоспособность БП нельзя проверять "на искру", путем создания короткого замыкания. Это действие может мгновенно вывести его из строя, а ремонт обойдется дороже покупки нового. Особенно это касается недорогих импульсных БП, не имеющих защиты от короткого замыкания. При монтаже необходимо исключить вероятность самопроизвольного замыкания.
Питание ленты пониженным напряжением увеличивает срок её службы. Минимальное напряжение зажигания ленты - около 7,5 вольт.
Можно попробовать подать и немного повышенное напряжение, например до 14 вольт, особенно в тех случаях если лента работает время от времени, не очень долго. В этом случае обязательно проверить, нет ли опасного нагрева светодиодов и гасящих резисторов, и обеспечить естественное движение воздуха в месте установки, почаще убирать пыль. Срок службы при этом конечно сократится, ну да как я уже говорил в другой теме, - ничего страшного в том, если лента сможет проработать пять лет, вместо того что бы проработать десять, при том что будет выброшена через год. Не всегда что-то следует строить в расчете на внуков, особенно в наше время, когда постоянно появляется что-то новое, а устаревшее морально, выбрасывается в еще рабочем состоянии. Это же относится и к автомобилистам, украшающим свои автомобили лентами. Как известно в автомобиле напряжение хоть и считается 12 вольтовым, но на самом деле может достигать и 15-16 вольт. Сколько интересно протянет лента, установленная на автомобиле, для подсветки днища, в зимний период? И от чего она погибнет раньше, от перенапряжения, или механических повреждений.

Продолжение следует.

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