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».
Дополнительно
-
В: Купил ленту, на ней контакты G, R, B, 12. Как подключить?
О: Это не та лента, можешь выкинутьВ: Прошивка загружается, но выползает рыжими буквами ошибка “Pragma message….”
О: Это не ошибка, а информация о версии библиотекиВ: Что делать, чтобы подключить ленту своей длины?
О: Посчитать количество светодиодов, перед загрузкой прошивки изменить самую первую в скетче настройку NUM_LEDS (по умолчанию стоит 120, заменить на своё). Да, просто заменить и всё!!!В: Сколько светодиодов поддерживает система?
О: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штукВ: Как увеличить это количество?
О: Варианта два: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придётся переписать часть). Либо взять Arduino MEGA, у неё больше памяти.В: Какой конденсатор ставить на питание ленты?
О: Электролитический. Напряжение 6.3 Вольт минимум (можно больше, но сам кондер будет крупнее). Ёмкость – минимум 1000 мкФ, а так чем больше тем лучше.В: Как проверить ленту без Arduino? Горит ли лента без Arduino?
О: Адресная лента управляется по спец протоколу и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру) -
МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.
-
Версию 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК ПУЛЬТА, режимы переключаются кнопкой, всё остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.
-
Как настроить другой пульт?
У других пультов кнопки имеют другой код, для определения кода кнопок используйте скетч IR_test (версии 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), есть в архиве проекта. Скетч шлёт в монитор порта коды нажатых кнопок. Далее в основном скетче в секции для разработчиков есть блок дефайнов для кнопок пульта, просто измените коды на свои. Можно сделать калибровку пульта, но честно уже совсем лень. -
Как сделать два столбика громкости по каналам?
Для этого вовсе необязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические связи тремя проводами (GND, 5V, DO-DI). Лента продолжит работать, как одно целое, но теперь у вас есть два куска. Само собой, аудио-штекер должен быть подключен тремя проводами, а в настройках отключен моно режим (MONO 0), а количество светодиодов должно быть равно суммарному количеству на двух отрезках.
P.S. Посмотри первую схему в схемах! -
Как сбросить настройки, которые хранятся в памяти?
Если вы доигрались с настройками и что то пошло не так, можно сбросить настройки на “заводские”. Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , ставите её 1, прошиваетесь, ставите 0 и снова прошиваетесь. В память будут записаны настройки из скетча. Если вы на 2.3, то смело обновляйте до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, которая никак не повлияет на работу системы. В версии 2.9 появилась настройка SETTINGS_LOG , которая выводит в порт значения хранящихся в памяти настроек. Так, для отладки и понимания.
На рисунке показана экспериментальная схема ЦМУ, работающая с RGB-свето-диодной лентой или гирляндой. Все как у «типовой» ЦМУ, - три частотных канала, три выходных ключа, к которым соответственно подключены три цвета RGB-светодиодной ленты (или гирлянды).
Схема полосовых фильтров выполнена на микросхемах LM567.
Микросхемы LM567 являются тональными декодерами с ФАПЧ, они предназначены для работы в системах управления с частотным кодирование и представляют собой активные фильтры с очень узкой полосой захвата ФАПЧ. В данном случае, чтобы перекрыть весь звуковой диапазон хотя бы от 50 Гц до 12000 Гц на три полосы нужно расширить полосы захвата ФАПЧ микросхем. Полоса захвата ФАПЧ ИМС LM567 зависит от конденсатора на выводе 2, чем его емкость больше, тем уже полоса. Обычно там несколько мкФ, но здесь емкости этих конденсаторов уменьшены до 0,047 мкФ, в результате полоса захвата очень расширилась, и стала достаточной для использования микросхем LM567 в качестве фильтров в цветомузыкальной установке.
Диапазон входного напряжения ЗЧ на входе ИМС LM567 - 20-200 мВ, при частоте, соответствующей полосе настройки фильтра происходит захват. Если частота входного сигнала лежит в пределах полосы на выходе ИМС LM567 открывается ключ, между выводом 8 и общим минусом питания.
Входной сигнал поступает на разъем Х1, номинальная величина входного напряжения ЗЧ должна быть в районе 100-300 мВ. Это напряжение поступает на три регулятора на переменных резисторах R1, R6, R11. Этими переменными резисторами в процессе работы устройства устанавливаются оптимальные уровни ЗЧ сигналов по частотным каналам, конкретно для каждого случая воспроизведения, так чтобы получить желаемый эффект.
Значения средних частот полос устанавливаются RC-цепями, подключенными между выводами 5 и 6 микросхем LM567. Подсчитать их можно по формуле:
F = 1/ (1,1*R*C)
F - частота в кГц, R - сопротивление в кОм, С - емкость в мкФ.
Соответственно, центральные частоты выбраны 150 Гц, 900 Гц, и 9000 Гц. При желании, пользуясь вышеуказанной формулой можно выбрать другие центральные частоты полос. При этом можно подбирать не только конденсаторы, но и резисторы (включенные между выводами 5 и 6 ИМС LM567).
Рассмотрим работу на примере низкочастотного канала на А1. Пока сигнала частотой в полосе частот фильтра нет, либо его уровень мал, на выходе, на выводе 8 А1 будет напряжение логической единицы (выходной ключ закрыт, выход подтянут к плюсу питания через резистор R2). На элементах D1.1-D1.2 выполнен триггер Шмитта, его выходом является выход элемента D1.1, поэтому когда на выходе А1 единица, на выходе D1.1 имеется логический ноль. Ключ на полевом мощном транзисторе VT1 закрыт и питание на R-часть светодиодной RGB-ленты не поступает.
Если на входе А1 есть напряжение ЗЧ с частотой в полосе частот фильтра, и его уровень достаточен для захвата, на выходе, на выводе 8 А1 будет напряжение логического нуля (выходной ключ открыт). На выходе D1.1 при этом - логическая единица. Транзистор VT1 открывается и включает питание R-части светодиодной RGB-ленты.
Аналогично работают и два других канала, среднечастотный на А2 и высокочастотный на А3, разница только в частоте входного напряжения ЗЧ.
В принципе, затворы полевых ключевых транзисторов можно и непосредственно подключить к выходам LM567, но, во-первых, схема будет работать наоброт, то есть, когда сигнала нет светодиодная лента будет гореть, а когда есть, - гаснуть. И во-вторых, транзисторы будут перегреваться, потому что будет затянут во времени процесс их открывания, и существенное время они будут находиться в среднем состоянии, когда на канале падает значительное напряжение, и мощность. Триггер Шмитта устраняет эти проблемы.
Монтаж выполнен на макетной плате.
Цветомузыкальное оборудование, меняющее цвет, интенсивность, эффекты и ритм – неотъемлемого атрибута хорошей гулянки, способный поднять и задвигаться в такт музыке самого ленивого и меланхоличного из участников мероприятия. В этой статье мы обсудим нюансы цветомузыки на светодиодах, возможности сделать её своими руками и варианты применения в различных условиях.
С насыщением рынка светодиодным осветительным оборудованием, сферы его применения расширяются взрывными скачками и уже не ограничиваются исключительно дизайнерскими изысками в освещении интерьеров, лаконичностью и эффективностью при освещении офисов и рабочих освещений, или желанием сделать долговечную и качественную подсветку экстерьера зданий. Светодиодные лампы проникли во все сферы, где их колоссальный технологический отрыв, энергоэффективность, минимальные размеры при максимальной отдаче, могут сослужить добрую службу и принести пользу или эстетическое удовольствие – тюнинг автомобилей, фитолампы для выращивания домашних огородов, и, конечно, цветомузыки.
Цветомузыка на led-компонентах обладает рядом существенных преимуществ перед аналогами на устаревших лампах:
- Маленький размер светодиодов в совокупности с энергоэффективностью порождают обилие возможных форм для создания светомузыкального оборудования, и речь идет не только о внешних форм-факторах, но и о возможностях применения светодиодов в самых различных эффектах при работе со светом и различными его цветами, ведь led-элемент может давать точечный поток света. Стробоскопы, прожекторы, дискошары и многое другое доступно для использования даже в домашних условиях.
- Безопасность использования цветомузыки ни светодиодных излучателях максимальна, по сравнению с устаревшими лампами – диапазон рабочих температур led-элементов не превышает 60 градусов по Цельсию, а значит, опасений о возгорании каких-либо элементов домашнего декора или материалов просто не должно возникать. Пусть цвета заполнят ваш дом вместе с музыкой без каких-либо тревог, связанных с использованием светомузыкального оборудования.
- Длительный срок эксплуатации цветомузыки для дома делает покупку такого оборудования целесообразной, ведь она рассчитана на 8000-10000 тысяч часов работы, то есть целый год бесперебойной службы. А с учетом того, что количество включений и выключений никак не сказывается на потребительских свойствах led-элементов, и большинство людей не устраивают круглосуточные вечеринки ежедневно, домашняя цветомузыка способна долгие годы радовать своего обладателя и его гостей.
- Качество цвето- и светопередачи. Светодиодное освещение обладает самым широким спектром цветов и оттенков, что является одним из главных плюсов для цветомузыки как таковой, ведь разнообразие цветов играет важную роль в создании атмосферы. Так же, в отличие от лазерной цветомузыки, светодиодное оборудование безвредно для глаз и не способно повредить зрение при прямом попадании светового потока на сетчатку глаза.
Варианты создания светомузыкального освещения в домашних условиях
- Самый простой вариант – купить специальную переносной светильник или лампу, которые будут менять цвета или использовать сразу несколько цветов, с одним или несколькими эффектами. Таких вариантов очень много, они весьма распространены и бюджетны. Для начального уровня, чтобы порадовать себя и друзей незатейливой, но приятной игрой с ярким светом и цветами под музыку – будет вполне достаточно.
- Самый качественный вариант, если не сделать самому по самым сложным схемам – приобрести готовое решение, так называемые ЦМУ (Цветомузыкальные установки) . Это готовое решение, включающее в себя контролёр, который будет обрабатывать звуковой сигнал, превращая его в светомузыкальное представление, меняющие интенсивность и цвета потоки света, создавая эффект полноценной дискотеки, и непосредственно панели с диодами. ЦМУ просты в инсталляции, и если вы хотите создать дискотеку дома своими руками – это вполне хороший вариант. В основе таких ЦМУ может быть спектральное разложение по частотам, когда каждой частоте будет соответствовать какой-либо цвет, либо заданные регулировки с всевозможными эффектами и их чередованием, которые можно настроить с помощью комплектного пульта ДУ.
- Третий вариант – собрать цветомузыку самостоятельно. В интернете очень много подробных схем, по которым человек, имеющий опыт работы с электроникой, сможет сделать цветомузыку для дома своими руками. Можно обойтись и без схем, использовав приобретенный отдельно цветомузыкальный контролёр, и, допустим, несколько отрезков RGB-ленты. На самом деле, что касается осветительных приборов для эффектов дискотеки, созданных своими руками – их может быть реально огромное множество. Схем очень много, а также и видео инструкций, как по этим схемам собрать оборудование. Есть схемы с использованием внешних микрофонов, собранные по этим схемам осветительные приборы будут менять цвет и эффекты в точности под играющую мелодию.
Предлагаемые в интернете схемы для того, чтобы сделать цветомузыку своими руками, максимально разнообразны – от простейших, когда будет меняться цвет RGB-ленты, до самых сложных, со множеством эффектов, затуханий и переливов. В зависимости от навыков, можно подобрать подходящий вариант, найти нужную схему и создать нечто уникальное, светооборудование, которое будет радовать вас и ваших гостей переливами всех цветов. Если вы не готовы сделать цветомузыку на светодиодах самостоятельно, своими руками, то можно обратиться к рынку готовых решений и наполнить свой дом разнообразием цветов и радостью.
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.
