Цветомузыка на микроконтроллере своими руками

Обновлено: 10.07.2024

Многим известна простая схема цветомузыки на микроконтроллере AVR ATmega8 (оригинальная схема изображена на Рисунке 1). Так уж сложилось, что меня попросили собрать это устройство, да и мне самому было интересно посмотреть, как работает схема "в живую".

Изначально планировалось, что в качестве световых источников будут использоваться плафоны с цветными светофильтрами и лампами накаливания на 220 В. Однако, по понятным причинам, это приводит к усложнению конструкции, ввиду необходимости использования оптопар и симисторов.

Световые плафоны с цветными светофильтрами, которые еще производства СССР (специальные, для светового оформления дискотек), сильно усложнили бы использование цветомузыкального устройства в условиях дома или квартиры. Поэтому было решено использовать RGB светодиодную ленту (RGB LED Strip).

К сожалению, как такового описания принципов работы указанной схемы я не нашел (да и особо сильно не искал), в частности интересовало, разделение по цветовым каналам, с целью правильного подключения светодиодной ленты. После сборки схемы, оптимальное подключение цветов (красный, зеленый, синий) было выбрано экспериментально.

Схему рисовал в Proteus 7.6 (Рисунок 2), поэтому сразу подготовил проект печатной платы (Рисунок 3). Большинство пассивных компонентов в корпусе для поверхностного монтажа: резисторы типоразмера 1206, конденсаторы – типоразмера 1206 и 0805.

Несмотря на то, что я подготовил проект печатной платы с учетом указанных изменений, первый вариант собрал на макетной плате, на нем же экспериментировал и затем поместил в корпус (Рисунок 4).

Прошивка микроконтроллера, конфигурация Fuse-битов доступна в Интернет, а также в архиве с моей схемой в секции загрузок ниже.

Какой-либо настройки, я считаю, устройство не требует, заработало сразу. Разве что потребуется сопоставить правильно или на свой кус цветовые каналы (СЧ, НЧ, ВЧ).

Несмотря на это, работа данного варианта цветомузыки мне понравилась, что связано с некоторой необычностью цветовых переливов под звуковое сопровождение.

Преимущества светодиодов перед лампами накаливания в цветомузыкальных приставках — неоспоримы:

более широкий цветовой спектр
более насыщенный цвет
разнообразные исполнения
низкое потребление
высокая скорость срабатывания

Какие варианты преобразования звукового сигнала существуют? Эти и другие вопросы будем рассматривать на конкретных примерах.

Схемы цветомузыки в авто

Как сделать самодельную цветомузыку

Большое количество схем самодельной цветомузыки опубликовано бывает на форумах радиолюбителей. Одни из предназначены только для опытных, другие – для начинающих умельцев. В принципе, все схемы построены по одному принципу, который и рекомендуется уяснить, чтобы сборка не представляла собой больше нечто неосуществимое и очень сложное.

Простая схема

Самодельная цветомузыка на светодиодах

Собрать по такой схеме цветомузыку способен даже школьник, ведь она состоит всего из одного транзистора. Название его КТ815Г. Эту цветомузыку можно собрать на диодах, позаимствованных от простого карманного фонарика. Делается все следующим образом:

Светодиоды, которые мы сняли с карманного фонарика, разделяем пополам;
Находим подходящий короб, в котором будем собирать нашу схему. Идеально подойдет в данном случае вместо короба прямоугольная пластиковая коробка от использованного обувного крема;
Переключатель выносим. Он будет менять режим светомузыки на простое освещение.

Самодельная цветомузыкальная установка

Примечание. Светодиоды будут мигать под басы и чем больше громкость, тем ярче они светятся. Что касается каналов, то достаточно двух, не подключенных к динамику.

Источником питания в нашем случае будут выступать три пальчиковые батареи;
Остается только поставить самодельную цветомузыку в багажник и наслаждаться эффектом.

Цветомузыка на микросхемах NE555 и CD4017

Схема состоит из использования микросхемы NE555, выполняющей роль астабильного мультивибратора для обеспечения тактовых импульсов для CD4017.

Для каждого тактового импульса, получаемого на тактовом входе (pin14) интегральная схема CD4017, выходы Q0-Q9 (см. схему контактов CD 4017) запускаются один за другим выборочно. Скорость, с которой будут загораться светодиоды зависит от частоты тактовых импульсов, генерируемых NE555.

Соберите схему на печатной плате хорошего качества или общей плате.
Микросхемы должны быть установлены на держателях.
Скорость работы светодиодов можно регулировать путем изменения R2.
Конденсатор С1 должен быть рассчитан на 15В.
Использование различных цветных светодиодов может привести к лучшему визуальному эффекту.

Рассмотренные выше схемы — наиболее распространенные, для самостоятельной сборки цветомузыки. На просторах интернета можно найти еще много других. но общий принцип будет аналогичным. По мере необходимости — будем дополнять. В первую очередь будем рассматривать цветомузыку на светодиодных лентах, но это чуть позже…

Сложные схемы

Самодельная простая цветомузыка и схема

Они позволят создать более профессиональные с точки зрения пользователя, схемы.

Первый вариант схемы

Собирается она на пяти диодах. Все они пятимиллиметровые и на 3 V, имеют прозрачные линзы. В качестве транзистора берется КТ815 или КТ972. Его задача усиливать и выполнять роль ключа. Делается все так:

Примечание. В результате этого получаем очень удачную цветомузыкальную схему. Светодиоды очень эффектно светятся в такт музыки, схема потребляет мало тока, а низкие частоты воспроизводятся просто супер. Только надо быть начеку: от громкой музыки светодиоды могут не выдержать и перегореть.

Второй вариант схемы

Находим транзистор КТ817, провода, штекер от наушников и СД ленту. Начали:

Транзистор спаиваем по следующей схеме;
Затем добавляется СД лента и все перемещается в багажное отделение автомобиля.

Как сделать цветомузыку с RGB-лентой.

Цветомузыка с RGB лентой функционирует от 12 Вольт и хорошо подойдет автомобилистам. Такой вариант цветомузыки является смесью основного функционала обеих схем, рассмотренных ранее, и может применяться в качестве как цветомузыки, так и подсветки. Светомузыкальный режим активируется посредством послания звукового сигнала в микрофон. Как светильник лента может излучать красный, зеленый и синий цвета — red, green, blue, соответственно. На поверхности аппарата находится специальный переключатель, с помощью которого можно выбрать желаемый режим и потом его изменить тем же переключателем.

Изучим алгоритм действий для полного понимания работы этой приставки. Основной источник сигнала — микрофон, который преобразует звуковые колебания, исходящие от фонограммы. Из-за незначительности полученного сигнала он нуждается в усилении, добиться чего можно с помощью транзистора или специального операционного усилителя. Следующее действие — запуск автоматического регулятора уровня APУ, эффективно удерживающего звуковые колебания в определенных рамках и готовящего их к обработке. Фильтры, встроенные в конструкцию, разделяют сигнал на 3 части. Каждая часть работает в одном диапазоне частот. В окончании просто усильте подготовленный сигнал тока, в чем поможет специальный транзистор, работающий в ключевом режиме.

Светомузыка из гирлянд

Схемы простой самодельной цветомузыки

Вполне удачное решение, которое потребует применение лампочек из новогодних гирлянд:

Гирлянды(см.Цветомузыка из гирлянды своими руками) надо собрать вместе несколько штук и зафиксировать изолентой;
Сделать переходник для соединения с головным устройством и соединить провод.

Примечание. Схема в данном случае будет подразумевать восемь проводников витой пары, которые передают сигнал с контактов ГУ на блок управления цветомузыкой.

Принцип работы цветомузыкального автомата.

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.

Цветомузыка из светодиодов

Оригинальная схема для изготовления красивой цветомузыки. В данном случае нужен корпус, который делается из оргстекла. Приступим:

Подбираем две пластины размерами 5х15 см и две пластины квадратные 5х5 см;
В одной из деталей делается пару отверстий (для питания и наушников);
Матируем и шкурим все пластины;
Находим светодиоды, которые тоже матируем для лучшего эффекта;
Корпус собираем с помощью термопистолета, который идеально подходит для работ с оргстеклом;
Собираем теперь электрическую схему для цветомузыки по этой схеме:

Как сделать цветомузыку самому

Подключаем провод от наушников с соответствующим разъемом к автомагнитоле и наслаждаемся эффектом.

Корпус из оргстекла можно установить в салоне авто, где угодно. Все будет зависеть от индивидуальных предпочтений, длины провода и т.д. В процессе работ надо обязательно учитывать следующее:

Выходное напряжение адаптера и номинальное напряжение каждого из диодов должно быть взаимосвязано. Другими словами, общее число диодов, задействованных в схеме, должно равняться отношению выходного напряжения адаптера.

Примечание. Как пример, если адаптер 12В, а напряжение на каждый диод дается в 3В, то общее количество светодиодов должно равняться 4-м.

Использовать желательно 3-х жильный провод, один из жил которого надо оставить незадействованным.

Схема с сигналом от динамика

Самодельные цветомузыкальные установки

Еще одна популярная схема создания цветомузыки. Делаем следующее:

Берем сигнал с динамиков(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами).

Примечание. При этом очень важно не замкнуть выход УЗП*. С этой целью распаиваем только один провод.

УЗП* — Усилитель звуковой платы

Устраивает переключатель так, чтобы он включал светодиоды по музыке;
Подбираем сопротивление по схеме ниже, где указан номинал для включения одного диода;

Как сделать цветомузыку в домашних условиях

Примечание. Если цветомузыка будет собираться из 4-х светодиодов, то значение R должно равняться 820 Ом.

Что необходимо, для изготовления цветомузыки

Резисторы для цветомузыкальной установки, собственного производства, могут использоваться только постоянные, с мощностью 0.25-0.125. Подходящие резисторы, можно увидеть на рисунке ниже. Полоски на корпусе показывают величину сопротивления.

Также в схеме применяются R3 резисторы, и подстроечные R — 10, 14, 7 и R 18 вне зависимости от типа. Главное требование, возможность установки на плату, применяемую при сборке. Первый вариант светодиодной цветомузыки, собирался с применением резистора переменного типа с обозначением СПЗ-4ВМ и импортными — подстроечными.

Что касается конденсаторов, то использовать нужно детали с рабочим напряжением на 16 вольт, не менее. Тип, может быть любой. При затруднениях в поиске конденсатора С7, можно соединить параллельно, два меньших по ёмкости, для получения требуемых параметров.

Применяемые в схеме светодиодной цветомузыки конденсаторы С1, С6 должны быть способны работать на 10 вольтах, соответственно С9–16В, С8–25В. Если вместо старых советских конденсаторов, планируется использовать новые, импортные то стоит помнить, что они имеют различие в обозначении, нужно заранее определить полярность конденсаторов, которые будут устанавливаться, иначе можно перепутать и испортить схему.

Ещё для изготовления цветомузыки потребуется диодный мост, с напряжением 50В и рабочим током, около 200 миллиампер. В случае, когда нет возможности установить готовый диодный мост, можно сделать его из нескольких выпрямительных диодов, для удобства их можно убрать с платы и смонтировать отдельно с применением платы меньшего размера.

Параметры диодов, выбираются аналогично применяемых в заводском исполнение моста, диодов.

Светодиоды, должны быть красного, синего и зёленого цвета свечения. Для одного канала их понадобится шесть штук.

Что касается транзисторов, то подойдут VT1 и VT2, индекс обозначения не важен.

Ещё один необходимый элемент, стабилизатор напряжения. Используется пятивольтовый стабилизатор, импортного производства, с артикулом 7805. Также можно применять 7809 (девятивольтовый), но тогда из схемы нужно исключить резистор R22, а вместо него ставится перемычка, соединяющая минусовую шину и средний вывод.

И последнее, что необходимо иметь для сборки, это трансформатор с подходящими параметрами напряжения.

Общая схема для проведения сборки цветомузыки, в которой используются описанные детали на фото ниже.

Cветомузыка на контроллере atmega8, привлекла внимание своей простотой в изготовлении. При повторении схемы не было необходимости рассчитывать фильтры, настраивать их. Зависимости в громкости почти нет, и самое главное — плавное включение ламп (LED диодов), это было немаловажно, так как простое мигание быстро надоедает.

Как видно по схеме, светомузыка имеет 6 каналов (по два кананал на три основных (сч, вч, нч), к ним идут ключи на BC639, которые позволяют подключить на каждый канал до 20 ультраярких светодиодов.

Печатная плата в хорошем качестве (в формате sPlan), находится в архиве. Питанием служит небольшой трансформатор на ток, который зависит от типа используемых светодиодов.

Вполне допустимо взять отдельные мощные светодиоды или даже целые куски свтодиодных RGB лент. Тогда эффект станет ещё интереснее. Только не забываем увеличивать площадь радиаторов транзисторов выходных ключей, ведь 1 метр светодиодной ленты может потреблять ток до 3А!

Прошивку для микроконтроллера качаем тут. А фьюз-биты при прошивке показаны на картинке:

Устройство собранно в небольшом металлическом корпусе от спутникового тюнера. На передней панели кнопка включения сети и контрольные светодиоды, а на задней части корпуса размещены гнёзда для подключения светодиодов, регулятор чувствительности на звук и аудиовходы. Автор статьи: MAXIMUS.

Originally posted 2019-01-03 03:38:38. Republished by Blog Post Promoter

Установка предназначена для цветового сопровождения музыки во время развлекательных мероприятий. Источниками света четырёх различных цветов в ней служат сверхъяркие светодиоды. Ими управляет микроконтроллерный блок, анализирующий спектральный состав музыкального сигнала.

Схема микроконтроллерного блока обработки музыкального сигнала представлена на рис. 1. Сигнал размахом от 100 мВ до 3 В подают на него, включая штекер ХР1 в гнездо для головных телефонов или громкоговорителя музыкального центра или проигрывателя. Наличие гнезда XS1 позволяет подключать устройство "на проход", включая сюда штекер, вынутый из гнезда источника сигнала. После усиления или ограничения до размаха около 3,5 В ступенью на ОУ DA1 сигнал поступает на формирователь импульсов, собранный на транзисторе VT1, и далее на вход РВ2 микроконтроллера DD1. Программа микроконтроллера подсчитывает входные импульсы за определённые интервалы времени и в зависимости от их частоты повторения устанавливает высокие логические уровни на соответствующих выходах микроконтроллера: 100. 300 Гц — РВ1 (красный), 300. 700 Гц — PB0 (жёлтый), 700. 1500 Гц — РВ4 (зелёный), 1500. 10000 Гц — РВЗ (синий). В скобках указаны цвета свечения светодиодов, которыми управляет каждый выход.

Рис. 1

Напряжение питания Uпит=7. 12 В подают на контакты 1 (+) и 2 (-) винтовой колодки ХТ1. До 5 В, необходимых для питания микроконтроллера и ОУ, его понижает интегральный стабилизатор DA2. Контакты 3—6 колодки ХТ1 соединяют со входами блоков светодиодов соответствующего цвета свечения. Резисторы R9—R12 ограничивают ток нагрузки выходов микроконтроллера.

SEM0016M-45

Блок собран на базе микроконтроллерного модуля SEM0016M-45 [1], представляющего собой макетную плату размерами 36x20 мм с установленными на заводе микроконтроллером ATtiny45-20SU (DD1 согласно рис. 1), блокировочным конденсатором С7 и разъёмом программирования ХР2. На свободном поле платы модуля по сетке с шагом 2,54 мм расположены 79 контактных площадок с металлизированными отверстиями. На них и смонтированы остальные детали блока, за исключением узла предварительного усилителя музыкального сигнала на ОУ DA1.1, собранного на небольшой печатной плате, изображённой на рис. 2. Она закреплена на плате модуля термоклеем.

Установленный в модуле SEM0016M-45 микроконтроллер программируют с помощью программатора, подключаемого к разъёму ХР2. При этом во избежание сбоев резистор R7 следует на время программирования отпаять от вывода 7 микроконтроллера, а закончив эту процедуру, припаять обратно.

Рис. 3. Собранный блок

Четыре блока светодиодов (красных, жёлтых, зелёных, синих) собраны по одной и той же схеме, изображённой на рис. 4. Они различаются лишь типами светодиодов EL1 —EL9 и номиналами резисторов R2—R28, сведения о которых приведены в таблице.

Рис. 4

На контакты 1 и 2 колодки ХТ1 подают напряжение питания — такое же, как на описанный выше блок управления, а на вход (контакт 3) — сигнал с соответствующего контакта колодки ХТ1 микроконтроллерного блока. Интегральный стабилизатор DA1 понижает его до 5 В. Резисторы R2—R28 выбраны так, что ток через любой из трёх кристаллов каждого светодиода не превышает допустимых для него 20 мА. Полевой транзистор VT1 замыкает цепь питания светодиодов, когда на его затвор подано напряжение высокого логического уровня от находящегося в блоке управления микроконтроллера.

Чертёж одинаковой для всех блоков светодиодов печатной платы показан на рис. 5. Изготовлены эти платы из материала ОАФ1.5 [2] — фольгированного с одной стороны листового диэлектрика толщиной 70 мкм, приклеенного другой стороной к алюминиевой подложке толщиной 1,5 мм. Этот материал предназначен для изготовления печатных плат с компонентами, выделяющими много тепла. В данном случае это интегральный стабилизатор, свето-диоды и резисторы. Алюминиевая подложка сама по себе хорошо отводит тепло. Кроме того, при необходимости её свободную от деталей сторону можно прижать к более эффективному теплоотводу, не делая индивидуального теплоотвода для каждой детали.

Рис. 5

Технология изготовления печатной платы из "фольгированного алюминия" практически не отличается от применяемой для обычных стеклотекстолитовых плат. Рисунок печатных проводников на фольгу можно наносить как методом термопереноса, так и с использованием фоторезиста. Лишь при вытравливании меди необходимо защищать открытую поверхность алюминиевой подложки и её торцы от соприкосновения с травильным раствором. Для этого их нужно окрасить кислотостойкой краской или покрыть липкой лентой.

Во избежание локальных перегревов при пайке, способных вызвать отслаивания диэлектрика от алюминия, рекомендуется паять детали групповым методом. Для этого их выводы смазывают паяльной пастой, затем аккуратно укладывают детали на свои места на плате и прогревают её всю до температуры плавления припоя, например, на подошве утюга или на другой равномерно нагретой поверхности.

Радио №5, 2013г А. ЛАПТЕВ, г. Зыряновск, Казахстан

Видеоролики, демонстрирующие работу описанной цветомузыкальной установки.

Элемент video не поддерживается вашим браузером. Скачайте видео

ЛИТЕРАТУРА
1. Модуль SEM0016M-45
2. Фольгированный алюминий ОАФ1.5

Читайте также: