Самая простая схема. Позволяет мигать восемью светодиодами, установленными на плату или за ее пределами.
Щелкните на рисунок для увеличения
Большинство любительских автоматов
световых эффектов построены по простейшим схемам с применением микросхем
жесткой логики. Количество эффектов в них как правило ограничивается одним-двумя.
Реже встречаются разработки с использованием микросхем памяти(ПЗУ). Такие
конструкции могут обладать значительно большим количеством синтезируемых
световых эффектов. Но все эти конструкции обладают большими недостаткоми
- эффекты следуют один за другим по очереди, а скорость переключения можно
изменить только путем вмешательства человека-оператора. Кроме того, резкое
переключение ламп быстро утомляет зрение. Качественно новых характеристик
можно добиться при использовании микроконтроллеров, при этом схема предельно
упрощается и содержит всего одну микросхему-контроллер. При этом возможности
автомата ограничиваются лишь фантазией разработчика.
Для создания автомата был выбран сравнительно
новый микроконтроллер ATMEGA48
на максимальную частоту 20 МГц. Практически вся Flash-память контроллера
занята световыми эффектами. Управляющая программа контроллера обладает
следующими возможностями:
- свыше тридцати световых эффектов, большинство из них
сложные;
- 64 градации яркости обеспечивают очень плавное изменение
яркости ламп при их включении и выключении;
- псевдослучайный выбор эффекта, количества раз повторения
этого эффекта и скорости переключения ламп;
- 2 режима скорости: автоматический и ручной. В ручном
режиме 9 скоростей;
- запись выбранного режима работы в энергонезависимую
память контроллера(EEPROM) и автоматическое чтение последнего выбранного
режима работы при включении.
Для создания автомата предлагается три варианта схем, различающихся между собой видами нагрузки.
Вариант 1. Мигаем светодиодами.
Самая простая схема. Позволяет мигать
восемью светодиодами, установленными на плату или за ее пределами.
Щелкните на рисунок для увеличения
Светодиодный сегментный индикатор HG1 отображает режим работы. А - автоматическое изменение скорости, 1...9 - скорость устанавливается вручную. 1 означает самую маленькую, 9 - самую большую скорость соответственно. Режим работы выбирается путем нажатия на кнопку SA1. Кнопка SA1 с нормально разомкнутыми контактами. В качестве сегментного индикатора HG1 АЛС321Б можно использовать практически любой с общим анодом. При этом возможно придется доработаь плату под конкретный тип индикатора. Яркость свечения светодиодов определяется гасящими резисторами R1-R8. Номинал этих резисторов определяется в зависимости от конкретного типа используемых светодиодов и обычно лежит в диапазоне 390 Ом - 1К. Надо иметь ввиду, что максимальная нагрузочная способность каждого вывода микроконтроллера около 10мА. Частота кварцевого резонатора ZQ1 некритична и может быть использован кварц на частоту 10-15МГц. Разъем XS1 - для внутрисхемного программирования контроллера. Если имеется готовый программатор, то этот разъем можно не устанавливать. Можно еще больше упростить схему, исключив из нее элементы R9, R11-R13, R15-R17, HG1, C3 и кнопку SA1, но в этом случае автомат будет работать только в режиме произвольного выбора скорости. Схема потребляет около 50мА и поэтому в качестве источника питания можно использовать гальванические элементы. Печатную плату можно сделать либо двухсторонней, либо вместо проводников верхнего(на рисунке обозначены красным) слоя установить проволочные перемычки. Схему можно также собрать и на макетной плате. Рисунки печатной платы для этого варианта скачать здесь.Размеры платы 74Х63мм.
Вариант 2. Управляем низковольтной
нагрузкой.
Эта схема позволяет управлять восемью
низковольтными гирляндами из светодиодов или маленьких лампочек.
Щелкните на рисунок для увеличения
Нумерация элементов продолжает нумерацию элементов схемы
из предыдущего варианта. Максимальная нагрузочная способность каждого
канала определяется транзисторами VT1-VT8 и для КТ972
составляет до четырех ампер. При больших токах транзисторы надо установить
на радиаторы. Следует отметить то, что коллекторы транзисторов будут подключены
к радиаторам, поэтому для каждого транзистора нужен будет свой отдельный
радиатор. При использовании в качестве нагрузки низковольтных лампочек
нужно учитывать то, что сопротивление нити холодной лампы в несколько раз
меньше, чем сопротивление работающей лампы. И следовательно ток через холодную
нить будет в несколько раз больше.
Чертежи печатной платы для этого варианта скачать здесь.Размер
платы 95Х64мм.
Данный вариант может с успехом использоваться для украшения
домашней новогодней елки, семейного праздника или оформления небольшого
рекламного стенда.
Вариант 3. Мигаем большими
220Вольт лампами.
Для управления яркостью больших ламп
хорошо подходят MOSFET транзисторы.
Щелкните на рисунок для увеличения
Нумерация элементов продолжает нумерацию элементов из
первого варианта.
С помощью оптопар U3-U10 PC123
осуществляется гальваническая развязка между микроконтроллером и сильноточными
ключами VT1-VT8 IRF730. Цепочка R19,VD9,C6
создает напряжение 10-12 вольт, необходимое для полного открывания ключевых
транзисторов и нормальной работы транзисторов, входящих в состав оптопар.
С этой цепочки подается напряжение для питания оптопар всех каналов. Эта
схема рассчитана на лампы 60Вт. Для ламп 100-150Вт на каждый канал нужно
использовать более мощные транзисторы IRF840 или аналогичные. Также для
увеличения мощности допускается параллельное соединение нескольких ключевых
транзисторов, т.е. исток соединяется с истоком, затвор с затвором, а сток
со стоком. Т.к. транзисторы работают в ключевом режиме, то они почти не
нагреваются и не требуют радиаторов. Если же они сильно греются, то нужно
проверить напряжение на катоде стабилитрона VD9. Оно относительно анода
должно находится в пределах 8-11 вольт. Если оно ниже, то нужно немного
уменьшить значение резистора R19. На резисторе
R19 происходит падение напряжения и на нем выделяется относительно большая
мощность. Поэтому его номинальная мощность должна быть около 2 Вт, значение
38к- 45к.
В качестве стабилитрона подойдет любой на напряжение
10-12 вольт и мощность не менее 0,5 ватта. Оптопары
PC123 можно замениь на PC817, на счетверенные PC847 и на другие.Данная
схема была изготовлена на макетной плате и поэтому рисунок печатной платы
не разрабатывался. Расположение элементов на плате
смотреть здесь.
Этот вариант можно рекомендовать для оформления кафе,
клуба или дискотеки.
При настройке и эксплуатации этой схемы следует помнить
что ее часть находится под высоким постоянным напряжением.
Видео работы устройства(DivX 5): со светодиодами(714КБ), с лампами(484КБ).
