Una de las opciones para utilizar fuentes de luz de estado sólido con fines decorativos son las luces de conducción LED. Hay muchas formas de hacer este dispositivo simple. Echemos un vistazo a algunos de ellos.
El esquema más simple de luces de marcha para 12 voltios.
En Internet, el circuito simple "anticuado" más común que utiliza un contador y un generador (Figura 1).
Foto 1
El funcionamiento del circuito es extremadamente sencillo y directo. El generador está construido sobre la base de un temporizador de pulsos y el contador realiza su función principal: cuenta los pulsos y genera los niveles lógicos apropiados en sus salidas. Los LED están conectados a las salidas, que se encienden cuando aparece una unidad lógica y, en consecuencia, se apagan a cero, creando así el efecto de luces de marcha. La velocidad de conmutación depende de la frecuencia del generador, que a su vez depende de los valores de la resistencia R1 y el condensador C1.
Los nombres de los microcircuitos son soviéticos, pero tienen contrapartes importadas fácilmente disponibles. Si es necesario aumentar, para aumentar la corriente, debe conectarlos a través de transistores de búfer, ya que las propias salidas del medidor tienen una capacidad de carga bastante modesta.
Conectamos los "cerebros"
Para obtener efectos más complejos, el circuito debe construirse en un microcontrolador (en lo sucesivo denominado MC). Aunque hay muchos circuitos de luces de marcha en un microcontrolador en Internet, construidos sobre la lógica ordinaria, que implementan una secuencia diferente de LED de iluminación, su uso es injustificado y poco práctico en estos días.
Los circuitos son más engorrosos y más caros. MK también le permite controlar de forma flexible LED individuales o sus grupos, almacenar muchos programas de efectos de luz en la memoria y, si es necesario, alternarlos según una secuencia predeterminada o mediante un comando externo (por ejemplo, desde un botón). En este caso, el esquema resulta muy compacto y bastante económico.
Consideremos el principio básico de construir un circuito de luces de marcha en LED utilizando un microcontrolador.
Por ejemplo, tome el ATtiny2313, un MCU de 8 bits que cuesta alrededor de $ 1. El circuito más simple se puede implementar conectando directamente los LED a los pines de E / S (Figura 2). Estos pines MK son capaces de entregar hasta 20 mA de corriente, que es más que suficiente para los indicadores LED.
El valor de corriente requerido se establece mediante resistencias conectadas en serie con los diodos. El valor actual se calcula mediante la fórmula I = (U pit -U LED) / R. La fuente de alimentación y los circuitos de reinicio del MC no se muestran en la figura para no saturar el circuito. Estos circuitos son estándar y se fabrican de acuerdo con las recomendaciones del fabricante en la hoja de datos. Si necesita establecer con precisión los intervalos de tiempo (la duración del encendido de LED individuales o un ciclo completo), puede usar un resonador de cuarzo conectado a los pines 4 y 5 del MK.
Si no hay tal necesidad, puede arreglárselas con el oscilador RC incorporado, y asignar los pines vacíos como salidas estándar y conectar un par de LED más. El número máximo de LED que se pueden conectar a este MK es 17 (la Figura 2 muestra una variante de conectar 10 LED). Pero es mejor dejar una o dos salidas para los botones de control para que pueda cambiar los modos de disparo.
Imagen 2
Eso es todo lo que hay en el hardware. Entonces todo depende del software. El algoritmo puede ser cualquier cosa. Por ejemplo, puede escribir varios modos en la memoria y ajustar el intervalo de repetición de cada uno, o conectar dos botones: uno para cambiar de modo y otro para ajustar la velocidad. Escribir un programa de este tipo es una tarea bastante simple incluso para una persona que nunca antes ha trabajado con MK, sin embargo, si es demasiado vago o no tiene tiempo para aprender a programar, y realmente quiere "revivir" un incendio en LED, siempre puede descargar software listo para usar.
Hacer una tira de LED en funcionamiento es un gran uso decorativo de una fuente de luz. Es bastante simple hacer un fuego continuo con sus propias manos, especialmente porque, como resultado, el producto puede tener diferentes efectos, incluido el desvanecimiento de la luz y la operación alterna de los elementos.
Microcontrolador ATtiny2313 para luces de marcha
Este dispositivo pertenece a la serie AVR de microcontroladores de la marca Atmel. Es bajo su control que se hace con mayor frecuencia una tira de luces de marcha, ya que las características operativas del modelo son bastante altas. Los microcontroladores son fáciles de programar, multifuncionales y admiten la implementación de varios dispositivos electrónicos.
El ATtiny2313 tiene un diseño simple donde el puerto de salida y entrada tiene el mismo significado. Es muy fácil elegir un programa (uno de 12) en un microcontrolador de este tipo, porque no está sobrecargado con opciones innecesarias. El modelo está disponible en dos casos: SOIC y PDIP, y cada versión tiene características idénticas:
- 32 registros generales de 8 bits;
- posibilidad de 120 operaciones por ciclo de reloj;
- memoria flash dentro del sistema por 2 kB con soporte para 10 mil ciclos de borrado y escritura;
- EEPROM en el sistema para 128 bytes con soporte para 100 mil ciclos;
- 128 bytes de RAM incorporada;
- 4 canales PWM;
- contador de tiempo para 8 y 16 bits;
- generador incorporado;
- interfaz fácil de usar y otras funciones.
El microcontrolador tiene dos tipos de acuerdo con los parámetros energéticos:
- el modelo clásico ATtiny2313 tiene un voltaje de 2,7 a 5,5 V y una intensidad de corriente de hasta 300 μA a una frecuencia de 1 MHz en modo activo;
- La versión ATtiny2313A (4313) tiene características de 1.8-5.5 V y 190 μA en la misma frecuencia.
En modo de espera, el dispositivo tiene un consumo de energía de menos de 1 μA.
Como ya se mencionó, la memoria del microcontrolador está equipada con 11 combinaciones de esquemas de luz y la capacidad de seleccionar todas las combinaciones de LED en secuencia: este es el duodécimo programa.
El esquema de las luces de marcha y el principio de su funcionamiento.
El esquema creado de luces de marcha en LED se basa en la ubicación del microcontrolador en el centro. Todos sus puertos de salida están conectados a LED:
- el puerto B o PB0-PB7 se utiliza por completo para el control de brillo;
- se utilizan como máximo tres pines del puerto D (PD4-PD6);
- PA0 y PA1 también funcionan, ya que son libres debido al oscilador interno implementado.
Pin # 1 - PA2 o Reset - no es un enlace activo en el circuito, por lo que la resistencia R1 está conectada al circuito de alimentación ATtiny2313. La parte positiva del suministro de 5V va al pin # 20 - VCC, y la parte negativa - # 10 (GND). El condensador polar C1 está instalado para evitar averías y suprimir las interferencias en el funcionamiento del MK.
Teniendo en cuenta que cada pin tiene una capacidad de carga baja, es recomendable instalar LED con una clasificación de hasta 20 mA en ellos.
Tanto el smd3258 clásico como los LED de alto brillo en un paquete DIP son adecuados. En total, debería haber 13 de ellos. La función de limitación de corriente se asigna a las resistencias R6-R18.
El funcionamiento del circuito se controla mediante el interruptor SA1, los botones SB1-SB3 y las entradas digitales PD0-PD3, que se conectan a través de las resistencias R2, R3, R6 y R7. Este diseño permite encender el parpadeo de los LED en 11 modos diferentes, configurando un programa específico con el botón SB3. Y usando el interruptor SA1, se cambia la velocidad de parpadeo. Para esto:
- SA1 se mueve a la posición cerrada.
- La velocidad se cambia con los botones SB1 (aceleración) y SB2 (desaceleración).
Tenga en cuenta que cuando abre el interruptor con estos botones, el brillo de los LED cambia de un parpadeo apenas perceptible a la potencia máxima.
Opciones de construcción
Hay dos opciones asequibles y relativamente simples para ensamblar luces de marcha: en una placa de circuito impreso o en una placa de pruebas. En ambos casos, es aconsejable tomar como base un circuito en un paquete PDIP en un enchufe DIP-20. En este caso, es necesario que el resto de componentes también estén en paquetes DIP.
Al ensamblar en una placa de pruebas, será suficiente un modelo de 50 × 50 mm con un paso de 2,5 mm. Los LED se pueden colocar no solo en la placa en sí, sino también en la línea externa, conectándolos al circuito mediante cables flexibles.
Una placa de circuito impreso en miniatura es una opción más práctica para aquellos casos en los que las luces de conducción de bricolaje en LED están hechas para una operación adicional activa.
Por ejemplo, cuando se instalan en una bicicleta o un automóvil. En este caso, necesitará los siguientes componentes:
- textolita unilateral 55 × 55 mm;
- condensador 100 μF-6.3V;
- DD1 - Attine 2313;
- resistencia 10 kOhm-0,25 W ± 5% (R1);
- 17 resistencias 1 kOhm-0,25 W ± 5% (R2-R18);
- 13 LED con un diámetro de 3 mm (el color no es importante);
- 3 botones KLS7-TS6601 o equivalente (SB1-SB3);
- interruptor deslizante ESP1010 (SA1).
Para los radioaficionados con experiencia práctica en el montaje de placas de circuito impreso, es mejor utilizar Attine2313 SOIC con resistencias SMD para este circuito. Debido a esto, las dimensiones generales del circuito se reducirán casi a la mitad. También puede instalar LED SMD superbrillantes como una unidad separada.
Este circuito de luces de marcha de 12 voltios es ampliamente conocido en la red, ya que tiene un diseño muy simple y directo. El generador del modo es un temporizador de impulsos, y el contador, al contarlos, alimenta los niveles lógicos correspondientes a las salidas. El elemento LED conectado a cada salida se enciende en lógica alta y se apaga en cero. El efecto de las luces de marcha se crea mediante parpadeos sucesivos. La velocidad de "funcionamiento" la establece el generador, cuyo funcionamiento está controlado por los parámetros nominales del condensador C1 y la resistencia R1.
El brillo de los LED se incrementa aumentando la corriente suministrada, pero para ello deben conectarse a través de transistores de búfer. El caso es que las salidas del contador no tienen una gran capacidad de carga.
Este antiguo diagrama muestra las designaciones soviéticas de componentes y microcircuitos, pero hoy en día no es difícil encontrar análogos de producción extranjera que les correspondan.
Firmware
El esquema casero de luces de marcha en LED que se da en este artículo se basa en uno bastante popular. La memoria de programas contiene hasta 12 programas de varios efectos de iluminación, que se pueden seleccionar a voluntad. Este es un fuego que corre, una sombra que corre, un fuego que crece, etc.
Esta máquina de efectos de luz le permite controlar trece LED, que están conectados a través de resistencias limitadoras de corriente directamente a los puertos del microcontrolador ATtiny2313. Como se mencionó anteriormente, 11 combinaciones independientes diferentes de patrones de luz están protegidas en la memoria del microcontrolador, y hay también la posibilidad de enumeración secuencial única de las 11 combinaciones, esto ya habrá un programa 12.
El botón SA3 le permite cambiar entre programas.
Usando los botones SA1 y SA2, puede controlar la velocidad de las luces o la frecuencia de parpadeo de cada LED (desde un brillo constante hasta un ligero parpadeo). Todo depende de la posición en la que se encuentre el interruptor SA4. Cuando el interruptor SA4 está en la posición superior según el esquema, se ajusta la velocidad de las luces de marcha y, en la inferior, la frecuencia de parpadeo.
Al instalar LED en una cadena, la secuencia debe ser la misma que la numerada en el diagrama de HL1 a HL11.
El microcontrolador ATtiny2313 se sincroniza desde un oscilador interno con una frecuencia de 8 MHz.
Trabajo de video: luces LED para correr
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Aquí hablaremos sobre cómo hacer luces de marcha en LED con sus propias manos. El circuito del dispositivo es simple y está implementado en chips lógicos de la llamada lógica dura: chips de la serie TTL. El dispositivo en sí incluye tres microcircuitos.
El circuito consta de cuatro nodos principales:
generador de pulsos rectangulares;
encimera;
descifrador;
dispositivos de indicación (16 LED).
Aquí hay un diagrama esquemático del dispositivo.
El dispositivo funciona de la siguiente manera. Una vez aplicada la alimentación, los LED HL1 - HL16 comienzan a encenderse y apagarse en secuencia. Visualmente, parece el movimiento de la luz de izquierda a derecha (o viceversa). Este efecto se llama "fuego corriendo".
El generador de pulsos rectangulares se implementa en un microcircuito. K155LA3... Solo están involucrados 3 elementos 2I-NOT de este microcircuito. A partir de la octava salida, se eliminan los pulsos rectangulares. Su frecuencia es baja. Esto permite la conmutación visible de los LED.
De hecho, el generador en los elementos DD1.1 - DD1.3 establece el ritmo de conmutación de los LED y, en consecuencia, la velocidad del "fuego en marcha". Si lo desea, la velocidad de conmutación se puede ajustar cambiando los valores de las resistencias R1 y C1.
Vale la pena advertir que con otras clasificaciones de R1 y C1, la generación puede interrumpirse: el generador no funcionará. Entonces, por ejemplo, el generador se negó a trabajar con la resistencia de la resistencia R1 igual a 1 kOhm. Por lo tanto, los valores de C1 y R1 solo se pueden cambiar dentro de ciertos límites. Si el generador no arranca, entonces uno de los LED HL1 - HL16 estará encendido constantemente.
El contador en el microcircuito DD2 es necesario para contar los pulsos provenientes del generador y suministrar el código binario al decodificador K155ID3. Según el esquema, conclusiones 1 y 12 del microcircuito contador. K155IE5 conectado. En este caso, el microcircuito contará la entrada C1(pin 14) pulsos y salida en las salidas (1, 2, 4, 8) un código binario paralelo correspondiente al número de pulsos recibidos de 0 a 15. Es decir, en las salidas (1, 2, 4, 8) Los microcircuitos K155IE5 se reemplazan sucesivamente entre sí con 16 combinaciones de códigos (0000, 0001, 0010, 0011, 0100, etc.). Además, el decodificador está incluido en el trabajo.
Característica de chip K155ID3 radica en que convierte un código binario de cuatro bits en un voltaje lógico cero, que aparece en una de las 16 salidas correspondientes (1-11, 13-17). Creo que esta explicación no está clara para todos. Intentemos resolverlo.
Si prestas atención a la imagen del microcircuito K155ID3, notarás que tiene 16 salidas. Como sabe, se pueden codificar 16 combinaciones en un código binario de cuatro caracteres. Ya no funcionará. Recuerde que con un código binario de cuatro dígitos, puede codificar dígitos decimales del 0 al 15 (16 dígitos en total).
Es fácil verificar si aumenta 2 (la base del sistema numérico) a la potencia de 4 (la cantidad de dígitos o dígitos en el código). Obtenemos 2 4 = 16 posibles combinaciones. Por lo tanto, cuando un código binario ingresa a las entradas del microcircuito K155ID3 en el rango de 0000 antes de 1111 en las salidas 0 - 15 aparecerá un cero lógico (el LED se iluminará). Es decir, el microcircuito convierte un número binario en un cero lógico en la salida, que corresponde a un número binario. De hecho, este es un decodificador tan especial del sistema binario al decimal.
¿Por qué está encendido el LED? La salida es cero lógico. El diagrama muestra que los ánodos de todos los LED están conectados al positivo de la fuente de alimentación y los cátodos a las salidas del microcircuito K155ID3. Si la salida es "0", entonces para el LED es como una fuente de alimentación negativa y a través de ella p-n La corriente de unión fluye: el LED está encendido. Si la salida es una unidad lógica "1", entonces la corriente a través del LED no pasará.
Si todo lo que está escrito todavía no le queda claro, no debe enfadarse. Simplemente monte el circuito propuesto, por ejemplo, en una placa de prueba sin soldadura y disfrute del trabajo del dispositivo. El circuito ha sido verificado y funciona correctamente..
Si ya tiene una fuente de alimentación estabilizada a su disposición (por ejemplo, como esta), entonces el estabilizador integral DA1 ( KR142EN5A) y los elementos de guarnecido (C2, C3, C4) no necesitan ser instalados en el circuito.
Todas las clasificaciones de los elementos (condensadores y resistencias) pueden variar ± 20%... Esto no afectará el funcionamiento del dispositivo. Los LED HL1 - HL16 pueden ser de cualquier color de luz (rojo, azul, verde) con una tensión de funcionamiento de 3 voltios. Puede, por ejemplo, utilizar LED rojos brillantes con un diámetro de 10 milímetros. "Correr fuego" con estos LED se verá muy impresionante.
La primera versión para radioaficionados del circuito de luces de marcha LED, construida sobre el microcontrolador ATtiny2313 ya probado. El firmware contiene doce combinaciones posibles de varios efectos de iluminación, como luces que cambian suavemente, sombras iridiscentes, incendios crecientes, etc. a continuación se consideran diseños sin un microcontrolador, pero ya en una base de elementos algo desactualizada.
Este diseño es capaz de activar trece LED, que están conectados a través de resistencias limitadoras de corriente directamente a los puertos del microcontrolador ATtiny2313.
El interruptor de palanca SA3 se puede utilizar para cambiar entre las posibles opciones de funcionamiento. Los interruptores de palanca SA1 y SA2 se pueden utilizar para ajustar la velocidad de las luces o la frecuencia de parpadeo de cada LED por separado. Todo depende de la posición del interruptor de palanca SA4. En la posición superior, ajusta la velocidad de las luces de marcha, y en la posición inferior, la frecuencia de parpadeo.
Al instalar LED en una línea, debe seguir la secuencia que se muestra en la figura de HL1 a HL11. El microcontrolador ATtiny2313 se sincroniza desde el oscilador interno existente con una frecuencia de 8 MHz.
En el dispositivo propuesto, la secuencia de encendido de las guirnaldas para crear el efecto se realiza mediante tres relés electromagnéticos utilizando diferentes valores de voltaje suministrados al circuito de sus devanados.
Cuando la tensión de alimentación se aplica desde la red, se suministra al devanado primario del transformador de red T1, al devanado secundario del cual se conecta un rectificador, ensamblado de acuerdo con un esquema con duplicación de voltaje en los diodos VD1, VD2 y condensadores C2 , SZ. El voltaje efectivo del devanado secundario del transformador es 13.5 B. Por lo tanto, el voltaje rectificado como resultado de la duplicación resulta ser de aproximadamente 32 V.En el estado inicial, el transistor VT1, conectado en un circuito con un colector común, está bloqueado, ya que el condensador C1 está descargado. En este caso, todos los relés están desenergizados y la guirnalda HL1 está encendida.
Comienza la carga, condensador C1. A medida que se carga el condensador, aumenta el voltaje a través de él y en el emisor del transistor. Cuando alcanza un valor en el que la corriente en la bobina del relé de cortocircuito excede la corriente de funcionamiento, los contactos K3.1 se conmutarán, las lámparas HL1 se apagarán y las lámparas HL2 se encenderán. Un aumento adicional en el voltaje en el emisor del transistor conduce al funcionamiento del relé K2, que mediante los contactos K2.1 apagará las lámparas HL2 y encenderá HL3. Finalmente, el aumento continuo de voltaje conduce al funcionamiento del relé K1, cuyos contactos K1.1 descargan el condensador C1.
Como resultado, el transistor se bloquea, todos los relés se desactivan, las lámparas HL1 se encienden y los contactos K1.1 se abren. Luego, el condensador comienza a cargarse nuevamente y el proceso se repite. La velocidad de carga del condensador y el movimiento del fuego en marcha pueden controlarse mediante la resistencia variable R2. Como transformador de red, se utiliza un transformador de salida de escaneo vertical TVK-110LM de televisores en blanco y negro. De los dos devanados secundarios, se utiliza uno con una resistencia de 1 ohmio. El autor sugirió utilizar relés electromagnéticos de tipo RES9.
Sin embargo, ningún relé de este tipo está diseñado para conmutar 220 V CA (solo 115). Por lo tanto, le recomendamos que instale el relé RES10, pasaporte RS4.524.302 (RS4.529.031-03 según GOST 16121-86). Su corriente de actuación es de 22 mA y la resistencia del devanado es de 630 ohmios. Por lo tanto, el dispositivo K3 funcionará a un voltaje de emisor VT113.9 V. Debido a la inclusión de las resistencias R4 y R5, los dos relés restantes se activan a un voltaje más alto en el emisor del transistor. El relé K2 funciona a un voltaje de 20,5 V y el relé K1, a un voltaje de 23,3 V. El voltaje máximo permitido en el devanado de un relé de este tipo es de 36 V, cargas de hasta 0,3 A. Por lo tanto, cada guirnalda puede ser ensamblado a partir de 9 bombillas incandescentes del tipo MN26-0D2 conectadas en serie, diseñadas para una tensión nominal de 26 V y una corriente de 0,12 A.
El diseño es un multivibrador que consta de tres etapas. El desbloqueo de los transistores y el encendido de los LED incluidos en sus circuitos se realizan de forma secuencial uno tras otro.
Al ensamblar el dispositivo, es recomendable seleccionar transistores con la mayor ganancia de corriente posible y condensadores con fugas mínimas.
El esquema de luces de marcha en los microcircuitos K561LA7 y K561IE8. |
El circuito es bastante simple y consta de dos microcircuitos y una docena de LED, que se encienden alternativamente.
El potenciómetro R2 se utiliza para ajustar la velocidad de las luces de marcha.
