Music light

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 Ecco qui presentato un mio nuovo progetto realizzato in seguito ad una richiesta di un mio amico. 

Lui aveva bisogno di un circuito che facesse lampeggiare a ritmo di musica dei led o altri tipi di fonti luminose attraverso l’uscita audio del computer.
Successivamente, vista la bontà del circuito, me ne sono costruito uno anche per me e me lo sono messo in camera a mo’ di discoteca!!!

Ma partiamo subito con la descrizione del circuito:

Componenti necessari:
R1 470K
R2 150K
R3 100K
R4 22K
R5 4,7K
R6 4,7K
R7 1K
R8 trimmer 4,7K
R9 56K
R10 1K

R11 1K
C1 47nF oppure come nel mio caso (4 * 10nF)
C2 4,7uF
C3 1uF
C4 47uF
C5 220uF
TR1 BC547
TR2 BC547
TR3 BC547
D1 1N5408 (a seconda del carico in uscita)
Q1 Mosfet IRF540

Il circuito è composto da un ingresso per l’alimentazione, uno per l’audio e da un uscita per collegare le lampadine o led da controllare.
L’alimentazione necessaria al circuito (e disponibile in uscita) è di 12 volt, quindi è adattabile sia alle alimentazioni del Personal Computer, sia ad un alimentatore esterno.
Lo schema può essere sostanzialmente diviso in 2 parti:
La prima parte è formata da un amplificatore a BC547 (o equivalente) che amplifica il segnale proveniente dalla scheda audio pel PC (che solitamente arriva al massimo ad una tensione di 1 – 2 V picco-picco) ad un valore di tensione che può arrivare fino a 3-4 V picco picco.
Nel dettaglio si può osservare che il segnale passa subito nel condensatore in poliestere C1 da 47nF (nello schema ce ne sono quattro in parallelo perché nel mio laboratorio avevo solo condensatori in poliestere da 10nF), questo condensatore serve a non far tornare indietro (verso il computer) la corrente continua che tiene polarizzato il transistor TR1, infatti dopo il condensatore avremo il segnale più la componente continua che mantiene i transistor polarizzati in zona attiva. TR1 amplifica il segnale che poi va alla base di TR2 dove viene ulteriormente amplificato.
A questo punto C3 esegue il lavoro inverso di C1 permettendoci di riottenere il segnale amplificato senza la componente continua e senza sfasamenti nella sinusoide.

Seconda parte del circuito
Come si può notare il tutto parte da un potenziometro che permette di regolare la sensibilità del circuito, questo è utile soprattutto se lo collegherete a distanza dal PC o per avere la luminosità preferita.
Quando nessun segnale è presente in ingesso e la tensione data dal potenziometro (quindi quella tra base ed emettitore di TR3) è maggiore di 0.7V il transistor forzerà a massa l’alimentazione dal gate del Mosfet di tipo N che risulta interdetto (ovvero luci collegate spente all’ uscita), in questo caso il circuito è a riposo.
Quando dalla uscita audio del computer esce un segnale la prima parte del circuito lo amplifica e lo riporta amplificato su C3.
Il potenziometro è collegato da un capo alla tensione positiva di alimentazione e dall’ altro alla massa permettendoci di selezionare una tensione che va da 12 volt (considerando il diodo D1 ideale) a 0 volt. Il cursore del potenziometro è collegato a R9 da 56Kohm che fa passare una debolissima corrente (dipendente dal potenziometro) che C3 va ad assorbire in presenza di segnale portando in interdizione TR3 che quindi non può più forzare a massa il gate del Mosfet di tipo N IRF540 (siglato Q1) che va in conduzione e fa accendere il carico collegato in uscita.
Ovviamente essendo un segale audio il transistor TR3 non viene interdetto continuamente ma segue l’andamento della tensione del segnale e quindi della caria e scarica di C3 ed è proprio questo che ci da l’idea della luce a ritmo di musica. Infatti in alcuni instanti il mosfet sarà interdetto o in zona lineare o in saturazione a seconda di TR3 il cui funzionamento dipende dalla corrente assorbita da C3 tra R9 ed R10 e quindi dal suono amplificato.

NELLA COSTRUZIONE "A MANO" NON FATE RIFERIMENTO ALLE IMMAGINI SOTTOSTANTI MA ALLO SCHEMA E AI FILE DI EAGLE PRESENTI SOTTO LE IMMAGINI!

Qui vi sono i file per realizzare la scheda (richiede programma CAD Eagle)

DOWNLOAD

 

COLLEGAMENTO DEL DISPOSITIVO
Ecco lo schema di collegamento del dispositivo con evidenziati i componenti di taratura e dissipazione.


Per funzionare il circuito necessita di un alimentazione a 12Vdc, l'ingresso audio andrà collegato alla fonte audio attraverso un classico jack da 3,5mm collegando un solo canale (es. L) e la massa. secondo il seguente schema:

In alternativa è possibile collegare entrambi i canali stereo al musiclight miscelando assieme l'audio dei due canali attraverso due resistenze da 1Kohm, come visibile nella fugura sotto. In questo modo l'audio verrà prelevato da entrambi i canali senza però porli in cortocircuito!


Tutti i dispositivi di illuminazione (funzionanti a 12V ovviamente) andranno collegati in parallelo all'uscita carico.
Una volta effettuato il collegamento del circuito sarà necessario tararlo: questa operazione è molto semplice. Per prima cosa regolare il volume della sorgente audio ai valori preferiti, immettere un suono possibilmente vario e regolare il trimmer fino ad ottenere la sensibilità preferita. Se il volume in uscita porta anche col trimmer al minimo una saturazione delle luci (sempre accese) essendo il segnale in ingresso troppo alto è necessario porre prima della fonte audio (tra il segnale + del connettore) un trimmer (o un potenziometro) lineare da 4,7K con ai capi il segnale audio e la massa (in comune e collegata al -), mentre al cursore l'ingresso del circuito music light. Come visibile nella figura sotto.


DISPOSITIVI DI ILLUMINAZIONE
Nella versione che mi sono messo in camera ho collegato una striscia di led commerciale a 3 colori ed una piccola basetta auto costruita con saldati 2 led ad alta luminosità da 1 W collegati in serie e con ovviamente la resistenza di limitazione.

Realizzazione del faretto con led ad alta luminosità

Lo schema come potete vedere è minimale e semplice da realizzare, è composto da 2 led ad alta luminosità da 1W. I led possono essere dei qualsiasi tipo, l’importante è sapere la corrente assorbita e la tensione di soglia.
Nel mio caso avevo dei led con tensione di soglia di 3,4V e un assorbimento di 350mA. Considerando che io ho 2 led in serie avrò la stessa corrente e tensione di soglia uguale alla somma delle 2 tensioni di soglia.
Quindi 6,8 V come tensione di soglia e 350mA di assorbimento, ora si può procedere ai calcoli con l’immortale legge di ohm:

Dove :
R è la resistenza incognita
Vcc è la tensione di alimentazione (deve essere maggiore della tensione di soglia ovviamente!)
Vled è la tensione di soglia
NB: il risultato è stato arrotondato per eccesso al valore di resistenze standard E12 più vicino

Dato che l’assorbimento è abbastanza alto andrà calcolata anche la potenza dissipata dalla resistenza secondo la formula:

Dove:
R è il valore della resistenza
I è la corrente che gli scorrerà attraverso
P è la potenza che dissiperà
NB: il risultato è stato arrotondato per eccesso al valore di potenza standard delle resistenze.


Attenzione: in questo caso, dato il basso assorbimento dei dispositivi di illuminazione utilizzati, non è necessario applicare un dissipatore al MOSFET. Nel caso, però, che colleghiate più led di elevata potenza o addirittura fari ad incandescenza potrebbe essere necessario applicare un dissipatore al MOSFET ed allargare le piste che portano le correnti del carico modificando lo stampato o stagnando le piste. Anche il diodo D1 interviene nell'assorbimento dei dispositivi di illuminazione, proteggendo sia il circuito che il dispositivo di illuminazione dalle inversioni di polarità, e pertanto andrà opportunamente dimensionato (quello usato nel progetto accetta al massimo 6A). A vostro rischio e pericolo può essere anche omesso.

Il MOSFET opportunamente dissipato può supportare una corrente massima continua di 16A (veramente tanti!).

 

VIDEO

                                                 
   


Buon lavoro!

Commenti   

# Maicol 2013-03-29 19:57
Citazione Massari Electronics:
Citazione Maicol:
Salve volevo chiederti una cosa...io ho costruito il circuito...ho dato tensione e tutto ok...poi collego il segnale audio (destro e sinistro miscelati con le 2 resistenze da 1k) ma i led rimangono sempre accesi e se scollego il segnale audio restano accesi lo stesso cosa potrebbe essere? Grazie anticipatamente. Ah un altra cosa..il segnale audio io lo prendo poco prima delle casse della macchina va bene?

Ciao, il sintomo che descrivi può essere dovuto ad una mancata regolazione del trimmer (il dispositivo solitamente nero ruotabile tramite cacciavite). Prova a ruotarlo. I led con segnale staccato devono rimanere spenti, mentre collegando il segnale accendersi a ritmo solo in presenza di musica. Ruota il timmer fino ad avere il lampeggio desiderato. Nel caso anche questo non risolva il problema probabilmente c'è un problema nel circuito (resistenza errata o qualche pista non funzionante). Eventualmente mandami delle foto che provo a vedere dove è il problema.


Ho provato a ruotare il trimmer ma non ottengo nessun risultato. Dove potrei inviarti le immagini? Cioè dove la trovo la e-mail?
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# Massari Electronics 2013-03-15 22:29
Citazione Maicol:
Salve volevo chiederti una cosa...io ho costruito il circuito...ho dato tensione e tutto ok...poi collego il segnale audio (destro e sinistro miscelati con le 2 resistenze da 1k) ma i led rimangono sempre accesi e se scollego il segnale audio restano accesi lo stesso cosa potrebbe essere? Grazie anticipatamente. Ah un altra cosa..il segnale audio io lo prendo poco prima delle casse della macchina va bene?

Ciao, il sintomo che descrivi può essere dovuto ad una mancata regolazione del trimmer (il dispositivo solitamente nero ruotabile tramite cacciavite). Prova a ruotarlo. I led con segnale staccato devono rimanere spenti, mentre collegando il segnale accendersi a ritmo solo in presenza di musica. Ruota il timmer fino ad avere il lampeggio desiderato. Nel caso anche questo non risolva il problema probabilmente c'è un problema nel circuito (resistenza errata o qualche pista non funzionante). Eventualmente mandami delle foto che provo a vedere dove è il problema.
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# Maicol 2013-03-15 19:06
Salve volevo chiederti una cosa...io ho costruito il circuito...ho dato tensione e tutto ok...poi collego il segnale audio (destro e sinistro miscelati con le 2 resistenze da 1k) ma i led rimangono sempre accesi e se scollego il segnale audio restano accesi lo stesso cosa potrebbe essere? Grazie anticipatamente . Ah un altra cosa..il segnale audio io lo prendo poco prima delle casse della macchina va bene?
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# Massari Electronics 2012-04-05 17:10
Citazione alessandro:
Esiste un modo per collegare lentrata audio all'uscita di uno stereo???

Ciao, il circuito avendo il mosfet IRF540 e il diodo 1N5400 può erogare fino a 3A a 12V (circa 36W). Puoi sostituire o eliminare il diodo e da li ingrandendo le piste di alimentazione e dotando il mosfet di un dissipatore adeguato puoi far erogare al circuito fino a 16A (circa 192W). Ovviamente alimentatore permettendo!
Per quanto riguarda l'uscita stereo: ho risposto ad un analoga domanda nel commento numero 12.
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# alessandro 2012-04-04 22:55
Esiste un modo per collegare lentrata audio all'uscita di uno stereo???
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# alessandro 2012-04-04 22:51
Salve, volevo chiedere quanto è il limite di potenza ke eroga il circuito??? E quanti ampere???
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# Massari Electronics 2011-11-11 01:58
Citazione Antonio:
Ciao, il circuito funziona! io xò ho aggiunto un interruttore per attaccare e staccare la corrente elettrica, ora xò vorrei aggiungere un led in modo che quando attacco la corrente con l'interruttore si accende e quando stacco l'interruttore si spegne...... ora dove lo dovrei aggiungere questo led ke è polarizzato in modo da non farlo bruciare??? Grazie anticipato!

Ciao, il led va collegato con i 2 + e -fili dopo l'interruttore. Probabilmente il tuo interruttore interrompe solo 1 dei due fili pertanto il - sarà sempre collegato mentre il + viene attivato dall'interrutto re. Per polarizzare correttamente il led è necessario creare un circuito che gli fornisca una polarità giusta e al contempo una corrente limitata tramite una resistenza. Per esempio puoi prendere il + e il - dal morsetto di alimentazione del music light (se dopo l'interruttore come credo sia) e dal + collegare in sequenza la resistenza (con un valore di 680 ohm, alimentando il music light a 12V) e il led con la gusta polarità ovvero collegando il + del led con la resistenza e il - del led con il - del music light (i led hanno un taglio nel loro corpo in corrispondenza del terminale corrispondente al -).
Ecco schematizzato il collegamento da fare:

|+|---/\/\/\/\/------|>|-----|-|
_____Resistenza____+ led -______
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# Antonio 2011-11-10 11:53
Ciao, il circuito funziona! io xò ho aggiunto un interruttore per attaccare e staccare la corrente elettrica, ora xò vorrei aggiungere un led in modo che quando attacco la corrente con l'interruttore si accende e quando stacco l'interruttore si spegne...... ora dove lo dovrei aggiungere questo led ke è polarizzato in modo da non farlo bruciare??? Grazie anticipato!
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# Massari Electronics 2011-07-16 01:50
Citazione Tony:
Cia senti lo posso attaccare ad un amplificatore pioner 2200 da 60 Watt??? grazie.....

Ciao, questo circuito può essere collegato prima dell'amplificat ore agli ingressi jack o rca. Non è possibile collegarlo direttamente alle casse (dopo l'amplificatore ) a meno di non usare particolari tecniche per riottenere un segnale ti tipo jack o rca.Se necessiti proprio di collegarlo alla uscita delle casse (es autoradio) potresti provare ad usare un trasformatore elettrico 220V->6V senza nessun altro componente collegando il lato lato per i 220V NON ALLA CORRENTE ELETTRICA ma alla uscita delle casse dell'amplificat ore. Mentre l'uscita a 6v la mandi all'ingresso del music light.
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# Tony 2011-07-15 13:02
Cia senti lo posso attaccare ad un amplificatore pioner 2200 da 60 Watt??? grazie.....
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# Massari Electronics 2011-06-28 22:56
Citazione Antonio:
Grazie per la risposta e la tua disponibilità, vorrei farti un ultima domanda..... se dovrei comprare questa scheda in un magazzino o negozio quanto mi costerebbe? Grazie ancora

Considerando il costo dei vari componenti e della realizzazione credo circa 10 - 15€.
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# Antonio 2011-06-28 18:38
Grazie per la risposta e la tua disponibilità, vorrei farti un ultima domanda..... se dovrei comprare questa scheda in un magazzino o negozio quanto mi costerebbe? Grazie ancora
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# Massari Electronics 2011-06-28 07:36
Citazione Antonio:
ho anke io una striscia di led RGB xò se unisco i tre fili e li inserisco nel connettore mi esce un unica luce su tutta la striscia cm dv fare per avere colori diversi??? e poi l'intentità del colore è basso rispetto a prima?? devo cambiare trimmer per avere un intensità maggiore? Grazie

Ciao, per avere attivazioni dei colori diversi è necessario usare un circuito musiclight per ogni colore. Ad ogni circuito il segnale audio non va applicato direttamente ma è necessario porre a tra uscita audio e ingresso di ogni musiclight un filtro (in modo che ogni colore si accenda in maniera differente con bassi, medi e alti). In rete ci sono moli progetti in cui vengono usati i filtri per accendere più led in maniera differente con la stessa fonte audio.
Se per intensità intendi la luminosità del led, se i led sono meno luminosi quando vengono collegati con tutti i 3 canali assieme (come nel tuo caso) rispetto che ad un canale alla volta il problema può essere l'alimentatore che non riesce a fornire la corrente necessaria alla completa accensione dei led. Assicurati che l'alimentatore abbia adeguato amperaggio fornibile e che il musiclight a led accesi abbia una tensione in ingresso di 12V circa.
A disposizione
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# Antonio 2011-06-28 01:04
ho anke io una striscia di led RGB xò se unisco i tre fili e li inserisco nel connettore mi esce un unica luce su tutta la striscia cm dv fare per avere colori diversi??? e poi l'intentità del colore è basso rispetto a prima?? devo cambiare trimmer per avere un intensità maggiore? Grazie
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# Massari Electronics 2011-03-22 22:48
Citazione riccardo:
come si fa a far andare il volume delle casse se il jack viene collegato al circuito?

è necessario utilizzare uno sdoppiatore, anche autocostruito, che replica l'uscita audio in 2 uscite.
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# riccardo 2011-03-22 22:34
come si fa a far andare il volume delle casse se il jack viene collegato al circuito?
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# simone 2011-01-29 14:36
scusa se ti rompo x la 3 volta...ho provato il mio circuito ma appena do tensione si accende la striscia led...ho pensato fosse il jack..xke se lo stacco nn cambiava nnt...nn so come collegarlo..tu hai dettto di collegarne solo 1...io li ho spellati entrambi e in totale ho 4 fili...presumo siano destra,,sinistr a e terra in comune...io ho collegato sul meno..la terra..e sul piu il cavo rimanente..ke presumo sia o L o R...consigli??
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# simone 2011-01-29 14:05
ok :) grazie x i kiarimenti ho appena finito di assemblare tutto il circuito..spero sia tutto giusto xke nn ho avuto la fortuna di usare le skeda ,ma una normale millefori xD..ora mi manca solo il jack da attaccare ..x i led ne ho un paio da provare e se tutto va bene mi diverto con le strisce come nel tuo ;) grazie 1000 di tutto e x avermi rix cosi in fretta :)
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# simone 2011-01-28 19:41
ciao..complimen ti x l'ottimo lavoro svolto :) io voglio provare a copiare il tuo progetto ma vorrei kiarimenti su un paio di cose..tu colleghi li circuito con il jack...(nn me ne intendo di questi dispositivi ma se collego il jack..il pc nn invierebbe i dati audio solo ai led..facendo restare mute le casse?..) e poi nn ho capito l'utilizzo del dissipatore...
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# Rossano 2011-01-15 21:30
Ciao volevo una delucidazione la scheda in questione non mi funziona con le luci a candescenza, quando metto le entrate audio il positivo ok ma il negativo manda in corto entrambi i canali su + e - primo secondo le luci mi rimangono spente come mai secondo te? ho provato a sostituire anche il mosfet irf 540 e i tre bc547 per vedere se fossero stati danneggiati ma senza alcun risultato la mia e-mail rossano78@virgilio.it
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