5W RGB LED barevná hudba

Stavebnice už není a nebude


Není to tak dávno co se i do českých maloobchodů dostala výkonová tříbarevná LED dioda. Její příkon je pro srovnání shodný jako u většiny žárovek v automobilových blinkrech. Avšak účinnost ještě podstatně vyšší. Na takovéto led diodě lze různým poměrem svitu jednotlivých čipů (červený, zelený a modrý) vytvořit světlo velikého (teoreticky nekonečného) množství různých barev obdobně, jako je tomu u barevných televizorů monitorů a LCD displejů. Otázkou zůstává, jak takovouto LED diodu řídit. Než vytvářet nějaký pseudonáhodný signál, je jednodušší použít signál hudební a vytvořit tak tzv. barevnou hudbu. Klasická barevná hudba obsahuje několik zdrojů různých barev světla (barevných žárovek), které reagují na určité části frekvenčního spektra hudebního signálu. Červená žárovka může reagovat například na basy, zelená na středy a podobně. Barevná hudba popsaná v tomto článku funguje velice podobně.
www.elweb.cz


www.elweb.cz
Hlavním rozdílem je však to, že všechny světelné zdroje (konkrétně čipy LED diod) jsou soustředěny do jednoho bodu, takže výsledkem nejsou "záblesky" jednotlivých barev, ale plynule se měnící barva jednoho světla, přecházející přes všechny možné odstíny podle hudby. Pokud chcete vidět názornou ukázku, prohlídněte si zde krátké video:
www.elweb.cz

www.elweb.cz
Zapojení
www.elweb.cz
Zapojení je velmi jednoduché. Jsou zde použity 4 operační zesilovače NE5532P. První z nich (IC1A) je zapojen jako invertující zesilovač vstupního audio signálu. Jeho zesílení (a tím i citlivost celého zařízení) je nastavitelné potenciometrem R104 zapojeným v záporné zpětné vazbě. K jeho výstpu (na kterém je zesílený audio signál) jsou připojeny tři filtry typu pásmová propust realizované Wienovými články. Každý z těchto článků je tvořen rezistory Rx01, Rx02, Rx03 a kondenzátory Cx01 a Cx02 (kde x náleží postupně {2,3,4}). První filtr propouští pouze nízké frekvence (basy), druhý filtr střední (středy) a třetí jen vysoké (výšky). Za každým filtrem následuje další, tentokrát neinvertující, zesilovač. Tyto zesilovače mají opět nastavitelné zesílení pomocí trimrů Rx06. Těmito trimry se dají nastavit citlivosti na jednotlivá frekvenční pásma. Za zesilovači je signál jednocestně usměrněn a přes jumpery přiveden na tranzistory v zapojení se společným emitorem, které regulují proud protékající jednotlivými čipy LED diod.
www.elweb.cz
Napájecí napětí může být v rozmezí 5 až 6V. Odebíraný proud ve špičce je něco málo přes 1A.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Konstrukce
www.elweb.cz
Stavebnice obsahuje veškeré součástky a vyvrtanou desku plošných spojů. K osazení doporučuji použít mikropájku, ale ani s trafopájkou (a s vhodným hrotem) by neměl být problém. Nejprve je vhodné zastrkat všechny nízké součástky (0,6W rezistory a diody) na správná místa. U rezistorů je třeba vývody ohýbat těsně u těla, u diod volně přibližně dva milimetry od těla. Po zasunutí všech reziostorů (kromě těch tří velkých) a diod a překontrolování, že jsou na správných místech ty správné hodnoty, můžete celou desku otočit a položit si na pracovní stůl spoji nahoru. Součástky nebudou vypadávat a snadněji tak zapájíte jejich vývody. Po zapájení vývody odštípejte přibližně 2mm od desky. Poté osaďte desku ostatními součástkami. Potenciometr a LED modul musejí být zapájeny až jako poslední, protože překrývají ostatní součástky. Dávejte pozor na polaritu diod a elektrolytických kondenzátorů. Čipy NE5532 mají označen první vývod kolečkem shora na pouzdře. Všechny tři tranzistory jsou natočeny kovovou ploškou směrem ke kratší části desky. A je vhodné je po zapájení ohnout tak, aby zůstaly cca 3mm nad povrchem desky kvůli lepšímu proudění vzduchu (chlazení). Na plošném spoji je také několik drátěných propojek, které jsou však realizovány rezistory s nulovým odporem (ty s jedním černým proužkem). Na vývody LED modulu se velmi špatně pájí, protože jeho chladič rychle odvádí teplo. Zde doporučuji křížovým šroubovákem LED modul z chladiče odšroubovat, připájet na něj přiložené drátky (fajnšmejkři mohou dodržet i jednotlivé barvy podle fotografie) a poté opět namontovat na chladič. Dejte pozor, aby se drátky nikde nedotýkali hliníkové části modulu ani chladiče. Druhé konce drátků od modulu se připájí do plošného spoje pod ním ve stejném rozmístění, jako jsou na modulu.
www.elweb.cz
Uvedení do provozu
www.elweb.cz
Do konektoru je potřeba zastrkat přiložené jumpery. Každá sousední trojice pinů představuje jednu barvu LED. První poloha jumperu v každé trojici poloh znamená přiřazení této barvy k reakci na basovou složku, druhá poloha ke středům a třetí k výškám. Přičemž je možné přiřadit dvě barvy k jedné části frekvenčního spaktra (například červená i zelená budou reagovat na basy) a dokonce je i možné přiřadit více částí frekvenčního spektra k jedné barvě. Výchozí nastavení je takové, když dáte dva jumpery na oba konce konektoru a jeden doprostřed (viz fotografie). Dále pak můžete s nastavením experimentovat dle libosti. Pomocí trimrů se nastavují citlivosti na jednotlivé části frekvenčního spektra. Potenciometrem nastavíte celkovou citlivost. První přepínač (na okraji desky) nastavuje styl blikání, které je buď stroboskopické a nebo plynulé a druhý přepínač slouží k zapnutí respektive vypnutí přístroje. Čtyři piny u přepínačů slouží pro připojení napájecího napětí (5 až 6V / 1A) a připojení audio signálu. Dvojice u okraje desky je pro napájení a dvojice dál od okraje desky pro audiosignál. Obě dvojice pinů mají společnou zem, což je vidět ze strany spojů. Audio signál by měl pocházet přímo z linkového signálu před regulací hlasitosti, aby se při změně hlasitosti neměnila jeho amplituda a měl by být přiveden stíněným kablíkem.
Pozor! Nikdy nepřipojujte napětí vyšší než 6,5V, mohlo by dojít k poškození koncových tranzistorů nebo i jiných součstek. Dávejte také pozor na polaritu napájecího napětí.
www.elweb.cz
Seznam součástek
www.elweb.cz

R102,R103,R201,R202,R301,R302,R401,R402	47kΩ / 0,6W
R203,R303,R403	22kΩ / 0,6W
R101,R204,R205,R304,R305,R404,R405	4,7kΩ / 0,6W
R207,R307,R407	47Ω / 0,6W
R208,R308	2,2Ω / 2W
R408	3,3Ω / 2W
C204,C304,C404	1000μF elektrolytický
C203,C303,C403	100μF elektrolytický
C101,C201,C202	100nF keramický
C301,C302	10nF keramický
C401,C402	1,5nF keramický
D1	1N4007 nebo podobná
D201,D202,D301,D302,D401,D402	BAS15 nebo podobné
IC1,IC2	NE5532N (operační zesilovače)
JP1	konektor pro jumpery
LED_RGB1	5W RGB LED modul
R104	50k log potenciometr
R206,R306,R406	50kΩ trimry
S1,S2	páčkové přepínače
T1,T2,T3	BD139 tranzistory NPN

obrázek/schéma ve formátu gif
rozložení součástek na plošném spoji ve formátu gif
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
seznam/tabulka ve formátu xls