БЕГУЩИЕ ОГНИ
Примерно десять последних новогодних праздников, моя ёлка украшена устройством "бегущие огни" на светодиодах. Конечно можно купить что-нибудь недорогое китайское, но во-первых, зачем покупать, если дома валяется куча деталей, а во-вторых, все промышленные гирлянды имеют опасное для детей сетевое питание, и далеко не в каждом установлены светодиоды. Да и надёжность их работы оставляет желать лучшего. Подключив к данному устройству разноцветные сверхъяркие светодиоды, можно составить разные комбинации расположения и очерёдности включения для создания различных световых эффектов.
Схема берётся классическая на 3-х микросхемах 155-й серии: 155ЛА3, 155ИЕ2, 155ИД1. Кто-то прочитав эти строки в ужасе воскликнет: Как, на дворе 21-й век, а тут такой анахронизм, 155-я серия! Но не спешите с выводами. Давайте обратим внимание на большое преимущество предложенной схемы. Не надо ничего покупать – этих 155-к у каждого осталось с советских времён предостаточно. И что, предлагаете их просто выкинуть? На форуме очень часто задают вопросы типа куда можно приткнуть старые детали – и вот один из вариантов. А незначительное превышение потребляемой мощности этих микросхем, по сравнению с современными 561-й серии, не сделает погоды при оплате счетов за электроэнергию.
Если я вас убедил, перейдём к схеме. Объяснять тут ничего и не нужно: генератор 155ЛА3, делитель 155ИЕ2 и дешифратор 155ИД1. Для получения не 10-ти, а 16-ти каналов, можно на выход поставить вместо 155ИД1, микросхему 155ИД3. Питаем бегущие огни от источника 4.5 – 6 В, ток потребления без светодиодов около 50 мА. Для нагрузки 155ИД1 подходит ток до 10 мА, поэтому с целью повышения яркости, можно использовать буферные транзисторы в каждом канале.
Можно изготовить печатную плату, а можно собрать и на макетной панели. Подбором ёмкости 1 мкф в пределах 1-50 мкф в задающем генераторе, изменяем частоту переключений светодиодов в очень широких пределах. В моём варианте установлена частота 0.1 Гц и вместе со сверхъяркими светодиодами получается эффект искр по всей ёлке.
Ждём на ФОРУМЕ других ваших предложений по светодиодным гирляндам.
Собираем "Бегущие огни" своими руками
Здесь пойдёт речь о том, как сделать бегущие огни на светодиодах своими руками. Схема устройства отличается простотой и реализована на логических микросхемах так называемой жёсткой логики – микросхемах серии ТТЛ. Само устройство включает три микросхемы.
Схема состоит из четырёх основных узлов:
генератора прямоугольных импульсов;
устройства индикации (16-ти светодиодов).
Вот принципиальная схема устройства.
Устройство работает следующим образом. После подачи питания светодиоды HL1 – HL16 начинают последовательно загораться и гаснуть. Визуально это выглядит как движение огонька слева направо (или наоборот). Такой эффект и называется «бегущий огонь».
Генератор прямоугольных импульсов реализован на микросхеме К155ЛА3. Задействовано лишь 3 элемента 2И-НЕ этой микросхемы. С 8-го вывода снимаются прямоугольные импульсы. Частота их следования невелика. Это позволяет реализовать видимое переключение светодиодов.
По сути, генератор на элементах DD1.1 – DD1.3 задаёт темп переключения светодиодов, а, следовательно, и скорость «бегущего огня». При желании скорость переключения можно подкорректировать с помощью изменения номиналов резистора R1 и C1.
Стоит предупредить, что при других номиналах R1 и C1 генерация может быть сорвана – генератор не будет работать. Так, например, генератор отказался работать при сопротивлении резистора R1 равном 1 кОм. Поэтому изменять номиналы C1 и R1 можно лишь в некоторых пределах. Если генератор не запустился, то будет постоянно светиться один из светодиодов HL1 – HL16.
Счётчик на микросхеме DD2 необходим для подсчёта импульсов, поступающих от генератора и подачи двоичного кода на дешифратор К155ИД3. По схеме выводы 1 и 12 микросхемы-счётчика К155ИЕ5 соединены. При этом микросхема будет считать поступающие на вход C1 (выв. 14) импульсы и выдавать на выходах (1, 2, 4, 8) параллельный двоичный код, соответствующий количеству поступивших импульсов от 0 до 15. То есть на выходах (1, 2, 4, 8) микросхемы К155ИЕ5 последовательно сменяют друг друга 16 комбинаций кода (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 и т.д.). Далее в работу включается дешифратор.
Особенность микросхемы К155ИД3 заключается в том, что она преобразует двоичный четырёхразрядный код в напряжение логического нуля, который появляется на одном из 16 соответствующих выходов (1-11, 13-17). Думаю, такое объяснение не всем понятно. Попробуем разобраться.
Если обратить внимание на изображение микросхемы К155ИД3, то можно заметить, что у неё 16 выходов. Как известно, в двоичном коде из четырёх знаков можно закодировать 16 комбинаций. Больше никак не получится. Напомним, что с помощью четырёхзначного двоичного кода можно закодировать десятичные цифры от 0 до 15 (всего 16 цифр).
Это легко проверить, если возвести 2 (основание системы счисления) в степень 4 (количество разрядов или цифр в коде). Получим 2 4 = 16 возможных комбинаций. Таким образом, при поступлении на входы микросхемы К155ИД3 двоичного кода в диапазоне от 0000 до 1111 на выходах 0 – 15 появится логический ноль (светодиод засветится). То есть микросхема преобразует число в двоичном коде в логический ноль на выводе, который соответствует числу в двоичном коде. По сути это такой особенный дешифратор из двоичной системы в десятичную.
А почему светится светодиод? На выходе ведь логический ноль. По схеме видно, что аноды всех светодиодов подключены к плюсу питания, а катоды к выходам микросхемы К155ИД3. Если на выходе "0", то для светодиода это как бы минус питания и через его p-n переход течёт ток – светодиод светится. Если на выходе логическая единица "1", то ток через светодиод не пойдёт.
Если всё то, что было написано вам всё равно не понятно, то не стоит расстраиваться. Просто соберите предложенную схему, например, на беспаечной макетной плате и наслаждайтесь работой устройства. Схема проверена и исправно работает.
Если в распоряжении уже есть стабилизированный блок питания (например, такой как этот), то интегральный стабилизатор DA1 (КР142ЕН5А) и элементы обвязки (C2, C3, C4) в схему устанавливать не надо.
Все номиналы элементов (конденсаторов и резисторов) могут иметь разброс ±20%. На работу устройства это не повлияет. Светодиоды HL1 – HL16 могут быть любого цвета свечения (красного, синего, зелёного) с рабочим напряжением 3 вольта. Можно, например, использовать яркие красные светодиоды диаметром 10 миллиметров. "Бегущий огонь" с такими светодиодами будет смотреться очень эффектно.
Всего 4 распространенные микросхемы серии 155 да 4 тиристора КУ201Л понадобится, чтобы собрать этот автомат, управляющий четырьмя гирляндами и создающий эффект бегущего огня.
Первая микросхема работает в схеме задающего генератора с переменной частотой. Регулируется она(частота) переменным резистором R2, а сам генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2. DD1.3 служит буфером, чтобы последующие каскады схемы не мешали работе генератора. Далее прямоугольные импульсы с вывода 8 элемента DD1.3 поступают на счетчик, собранный на двух D-триггерах DD2.1, DD2.2, работающих в режиме деления частоты. Оба они содержатся в корпусе одной микросхемы К155ТМ2. Третья микросхема (DD3) выполняет роль дешифратора, преобразующего двоичный код, поступающий со счетчика, в последовательность импульсов.
И, наконец, микросхема DD4 представляет собой буфер, способный управлять мощными тиристорами, и инвертор одновременно. Именно поэтому в качестве DD4 использована К155ЛА8 – 4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором и мощным выходным транзистором. Тиристоры не случайно выбраны КУ201Л – они открываются током около 8 мА, что вполне под силу К155ЛА8. Поэтому менять их на другие не стоит.
При указанном на схеме положении переключателя SA1 все гирлянды включаются по очереди, создавая эффект бегущего огня, скорость «бега» которого можно регулировать переменным резистором R2. Если переключатель перевести в нижнее по схеме положение, то будут зажигаться одновременно по две гирлянды. Если мощность каждой из гирлянд не будет превышать 60 Вт, то тиристоры можно на радиаторы не ставить.
Питается устройство стабилизированным напряжением 5 В и потребляет ток около 70 мА, поэтому с источником питания особых проблем не будет. Соберем его по самой простой схеме:
Трансформатор с выходным напряжением около 8 В, диодный мост (можно использовать любые выпрямительные на соответствующее напряжение и ток или даже готовый диодный мостик), транзистор КТ817 с любой буквой, который нужно поставить на радиатор – алюминиевую пластинку размерами около 2 х 3 см. Конденсатоы С3 и С4 – электролитические, светодиод HL1 выполняет роль индикатора включения питания – его при желании вместе с резистором R10 можно не устанавливать.
Схема бегущих огней, собранная без ошибок и из исправных деталей, в настройке не нуждается. Единственно, если вас не устраивает скорость бегущего огня, то можно изменить емкость конденсатора С1 (тоже электролитического). При увеличении емкости скорость будет ниже, при уменьшении – огонь «побежит» быстрее.
Ну и как всегда, несколько полезных ссылок, которые могут пригодиться при построении автомата:
