Бегущие огни с плавным изменением яркости

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

М. Шамсрахманов, д. Крестовоздвиженское, Удмуртия
С широким распространением микроконтроллеров стало возможным программным способом изменять яркость свечения гирлянд и других источников света с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Визуально такой эффект выглядит приятно. Но радиолюбителям, которые предпочитают собирать конструкции на цифровых микросхемах малой степени интеграции, зачастую приходится мириться с резким включением и выключением источников света — светодиодов, светодиодных лент или ламп накаливания. Устранение этого недостатка предлагалось, например, в [1], а интересный вариант схемного решения приведён в [2]. Вниманию читателей предлагается описание автомата, который реализует эффект "бегущие огни" с плавным изменением яркости с помощью ШИМ. Схема устройства показана на рис. 1.


Принцип получения такого сигнала довольно прост, его поясняет рис. 2.

Две последовательности импульсов пилообразной формы с разными частотами поступают на входы компаратора DA2. Сигнал, подаваемый на неинвертируюший вход компаратора, показан синим цветом, а на инвертирующий — красным. В каждый момент времени на выходе (вывод 7} компаратора будет высокий логический уровень, если напряжение на инвертирующем входе (вывод 3) меньше, чем на неивертирующем (вывод 2).
На таймере DA1.1 собран генератор пилообразного напряжения с частотой следования импульсов около 1 Гц. На таймере DA1.2 собран аналогичный генератор, но частота следования импульсов — около 140 Гц. Так как ёмкость конденсатора С1 относительно мала, чтобы он не успевал разряжаться практически до нуля, в цепь разрядки введён резистор R3. Благодаря этому конденсатор разряжается примерно до 1/3 напряжения питания. Компаратор DA2, сравнивая две импульсные последовательности U1 и U2, формирует на своём выходе сигнал с ШИМ (U3). Коэффициент заполнения этого сигнала изменяется от 1 до 0. По окончании импульса на конденсаторе С2 на выводе 5 таймера DA1.2 формируются следующие друг за другом спад предыдущего прямоугольного импульса и фронт следующего, который поступает на счётный вход(вывод 14) счётчика-дешифратора DDL Вход сброса (обнуления) этой микросхемы подключён к выводу 7, что обеспечивает поочерёдное появление лог. 1 на выводах 2, 1 и 3, т. е. формируется "бегущая" 1.
Сформированные таким образом сигналы поступают на микросхему DD2, которая работает в режиме мультиплексора, что обеспечивается подачей лог. 1 на её адресный вход В (вывод 9). Выход каждого канала подключён через резисторы R5—R7 с затворами полевых транзисторов VT1—VT3, нагрузкой которых являются светоизлучающие приборы EL1—EL6. В данном случае это светодиодные ленты разного цвета свечения или светодиоды с напряжением питания 12В.
Если на вход Х2 поступает лог. 1, на соответствующем выходе (вывод 14) формируются сигналы, увеличивающие яркость светодиодов EL1 и EL2. Если лог. 1 поступает на вход ХЗ, яркость будет уменьшаться. Если же на обоих входах Х2 и ХЗ будет лог. 0, яркость минимальная. Ситуация, когда на этих входах одновременно будет лог. 1, исключена. Так происходит во всех трёх каналах мультиплексора.
В результате на выходах формируются сигналы с ШИМ, и яркость светодиодов EL1 и EL2 сначала нарастает, а потом, достигнув максимума, уменьшается. В этот момент начинает увеличиваться яркость следующих по очереди светодиодов EL3 и EL4. Потом их яркость уменьшается, и начинает нарастать яркость следующих (EL5 и EL6). В результате в каждый момент времени включены светодиоды двух цветов, но светят они с разной яркостью. И так происходит циклически. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 3.



Если изменить схему подключения микросхемы DD1 к микросхеме DD2 в соответствии с рис. 4, изменится режим включения и выключения светодиодов. В этом случае" бегущая" 1 поочерёдно воздействует на входы мультиплексора, что вызывает плавное зажигание и гашение светодиодов друг за другом, не перекрываясь во времени, т. е. в каждый момент времени включены светодиоды только одного цвета. Эту ситуацию поясняет рис. 5.
В устройстве можно применить резисторы С2-23, МЛТ, оксидный конденсатор — К50-35 или импортный, остальные — керамические или плёночные. Сдвоенный таймер NE556N можно заменить двумя таймерами серии NE555 или КР1006ВИ1. Замена компаратора IL311AN — компаратор серии LM311 или К554СА301А. Счётчик-дешифратор К561ИЕ9 можно заменить импортным аналогом CD4022, возможно также применение микросхем К561ИЕ8 или CD4017 с учётом другой цоколёвки и с соответствующими изменениями в схеме. Транзисторы — любые средней и большой мощности с индуцируемым каналом из серий IRFxx и IRFZxx и аналогичные. Светодиоды — любые, рассчитанные на питание напряжением 12 В, в том числе светодиодные ленты или гирлянды. Можно применить и лампы накаливания, но, как известно, питание импульсным током сокращает их срок службы. Источник питания должен быть рассчитан на ток, потребляемый источниками света.

Устройство собрано на макетной плате (рис. 6). Все соединения выполнены с помощью монтажного провода, налаживания устройство не требует. Чтобы реализовать плавную регулировку скорости переключения, последовательно с резистором R2 необходимо включить переменный резистор сопротивлением 100...200 кОм. Перед первым включением следует убедиться в правильности монтажа и отсутствии короткого замыкания по цепи питания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Потачин И. Усовершенствование переключателя гирлянд.— Радио, 2003, № 11, с. 35.
2. Мороз К. Декоративный светодиодный светильник-2. — Радио, 2016, № 1, с. 48, 49.
Радио №5 2018
Бегущие огни на К561ИЕ8
Автомат световых эффектов на имс 74НС4060
"Бегущие огни" на микросхемах КМОП
Светоэффекты или как использовать китайские мозги

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Яндекс.Метрика

44701d8bfc85a12d