Gaismekļi “dari pats”. DIY gaitas gaismas uz gaismas diodēm

Viena no iespējām izmantot cietvielu gaismas avotus dekoratīviem nolūkiem ir LED gaismekļi. Ir daudz veidu, kā izveidot šo vienkāršo ierīci. Apskatīsim dažus no tiem.

Vienkāršākā gaitas gaismas shēma 12 voltiem

Internetā visbiežāk sastopamā vienkāršā "vecmodīgā" ķēde, izmantojot skaitītāju un ģeneratoru (1. attēls).

1. attēls

Ķēdes darbība ir ārkārtīgi vienkārša un vienkārša. Ģenerators ir veidots, pamatojoties uz impulsu taimeri, un skaitītājs pilda savu galveno funkciju - tas skaita impulsus un ģenerē atbilstošus loģikas līmeņus savās izejās. Pie izejām ir pievienotas gaismas diodes, kas iedegas, kad parādās loģiska vienība, un attiecīgi nodziest pie nulles, tādējādi radot gaitas gaismas efektu. Pārslēgšanās ātrums ir atkarīgs no ģeneratora frekvences, kas savukārt ir atkarīgs no rezistora R1 un kondensatora C1 vērtībām.

Mikroshēmu nosaukumi ir padomju, taču tiem ir viegli pieejami importētie kolēģi. Ja tas ir jāpalielina, tad, lai palielinātu strāvu, tie jāsavieno caur bufera tranzistoriem, jo pašām skaitītāju izejām ir diezgan pieticīga kravnesība.

Mēs savienojam "smadzenes"

Lai iegūtu sarežģītākus efektus, ķēde jāveido uz mikrokontrollera (turpmāk tekstā - MC). Lai gan internetā ir daudz skriešanas gaismu shēmu mikrokontrollerī, kas veidotas pēc parastas loģikas, īstenojot atšķirīgu gaismas diožu apgaismojuma secību, mūsdienās to izmantošana ir nepamatota un nepraktiska.

Ķēdes ir apgrūtinošākas un dārgākas. MK arī ļauj elastīgi kontrolēt atsevišķas gaismas diodes vai to grupas, saglabāt atmiņā daudzas gaismas efektu programmas un, ja nepieciešams, mainīt tās saskaņā ar iepriekš noteiktu secību vai ar ārēju komandu (piemēram, no pogas). Šajā gadījumā shēma izrādās ļoti kompakta un diezgan lēta.

Apsvērsim pamatprincipu, kā uz gaismas diodēm izveidot gaitas gaismas ķēdi, izmantojot mikrokontrolleru.

Piemēram, ņemiet vērā ATtiny2313-8 bitu MCU, kas maksā aptuveni 1 USD. Vienkāršāko shēmu var īstenot, tieši pievienojot gaismas diodes I / O tapām (2. attēls). Šīs MK tapas spēj piegādāt līdz 20mA strāvu, kas ir vairāk nekā pietiekami indikatora gaismas diodēm.

Nepieciešamo strāvas vērtību nosaka rezistori, kas sērijveidā savienoti ar diodēm. Pašreizējo vērtību aprēķina pēc formulas I = (U bedre -U LED) / R. MC barošanas un atiestatīšanas shēmas nav parādītas attēlā, lai netiktu traucēta ķēde. Šīs shēmas ir standarta un ir izgatavotas saskaņā ar ražotāja ieteikumiem datu lapā. Ja jums ir precīzi jāiestata laika intervāli (atsevišķu gaismas diodes aizdegšanās ilgums vai pilns cikls), varat izmantot kvarca rezonatoru, kas savienots ar MK 4. un 5. tapu.

Ja šādas vajadzības nav, varat iztikt ar iebūvēto RC oscilatoru un piešķirt atbrīvotās tapas kā standarta izejas un pievienot vēl pāris gaismas diodes. Maksimālais gaismas diodes skaits, ko var pievienot šim MK, ir 17 (2. attēlā parādīts 10 gaismas diožu savienošanas variants). Bet labāk ir atstāt vienu vai divas izejas vadības pogām, lai jūs varētu pārslēgt ugunsgrēka darbības režīmus.

2. attēls

Tas ir viss, kas saistīts ar aparatūru. Tad viss ir atkarīgs no programmatūras. Algoritms var būt jebkas. Piemēram, jūs varat ierakstīt vairākus režīmus atmiņā un pielāgot katra atkārtošanas intervālu vai savienot divas pogas: vienu režīmu pārslēgšanai, otru ātruma regulēšanai. Šādas programmas rakstīšana ir diezgan vienkāršs uzdevums pat cilvēkam, kurš iepriekš nekad nav strādājis ar MK, bet, ja esat pārāk slinks vai jums nav laika mācīties programmēšanu, un jūs patiešām vēlaties "atdzīvināt" gaismu uz gaismas diodēm, vienmēr var lejupielādēt gatavu programmatūru.

Gaismas diodes sloksnes izgatavošana ir lielisks gaismas avota dekoratīvs pielietojums. Ir diezgan vienkārši izveidot ugunskura ar savām rokām, jo īpaši tāpēc, ka tā rezultātā izstrādājumam var būt dažādi efekti, tostarp gaismas izbalēšana un elementu mainīga darbība.

Mikrokontrolleris ATtiny2313 gaitas gaismām

Šī ierīce pieder zīmola Atmel mikrokontrolleru AVR sērijai. Viņa kontrolē visbiežāk tiek izgatavota gaitas gaismas josla, jo modeļa ekspluatācijas īpašības ir diezgan augstas. Mikrokontrolleri ir viegli programmējami, daudzfunkcionāli un atbalsta dažādu elektronisko ierīču ieviešanu.

ATtiny2313 ir vienkāršs dizains, kurā izejas un ievades portam ir tāda pati nozīme. Šādā mikrokontrollerī ir ļoti viegli izvēlēties programmu (vienu no 12), jo tā nav pārslogota ar nevajadzīgām iespējām. Modelis ir pieejams divos gadījumos - SOIC un PDIP, un katrai versijai ir identiskas īpašības:

32 8 bitu vispārējie reģistri;
iespēja veikt 120 darbības vienā pulksteņa ciklā;
zibatmiņa sistēmas iekšienē par 2 kB, atbalstot 10 tūkstošus dzēšanas un rakstīšanas ciklu;
sistēmas EEPROM 128 baitiem ar atbalstu 100 tūkstošiem ciklu;
128 baiti iebūvētās RAM;
4 PWM kanāli;
taimeris 8 un 16 bitiem;
iebūvēts ģenerators;
lietotājam draudzīgs interfeiss un citas funkcijas.

Atkarībā no enerģijas parametriem mikrokontrolleram ir divi veidi:

klasiskajam ATtiny2313 modelim ir spriegums no 2,7 līdz 5,5 V un strāvas stiprums līdz 300 μA ar frekvenci 1 MHz aktīvajā režīmā;
ATtiny2313A versijai (4313) raksturlielumi ir 1,8–5,5 V un 190 μA ar tādu pašu frekvenci.

Gaidīšanas režīmā ierīces enerģijas patēriņš ir mazāks par 1 μA.

Kā jau minēts, mikrokontrollera atmiņa ir aprīkota ar 11 gaismas shēmu kombinācijām, un iespēja secīgi atlasīt visas LED kombinācijas - šī ir 12. programma.

Lukturu shēma un tās darbības princips

Izveidotā gaismas diožu gaismekļu shēma ir balstīta uz mikrokontrollera izvietojumu centrā. Visi tā izejas porti ir savienoti ar gaismas diodēm:

ligzda B vai PB0-PB7 tiek pilnībā izmantota spīduma kontrolei;
tiek izmantoti ne vairāk kā trīs tapas no porta D (PD4-PD6);
PA0 un PA1 arī darbojas, jo tie ir bez maksas, pateicoties iebūvētajam iekšējam oscilatoram.

Pin # 1 - PA2 vai Reset - nav aktīva ķēdes saite, tāpēc rezistors R1 ir pievienots ATtiny2313 barošanas ķēdei. Pozitīvā 5V barošanas daļa iet uz tapu # 20 - VCC, un negatīvā daļa - # 10 (GND). Polārais kondensators C1 ir uzstādīts, lai novērstu darbības traucējumus un novērstu traucējumus MK darbībā.

Ņemot vērā, ka katrai tapai ir zema kravnesība, ieteicams uz tām uzstādīt gaismas diodes ar nominālo jaudu līdz 20 mA.

Ir piemērotas gan klasiskās smd3258, gan augstas spilgtuma gaismas diodes DIP iepakojumā. Kopumā tiem vajadzētu būt 13. Strāvas ierobežošanas funkcija ir piešķirta rezistoriem R6-R18.

Ķēdes darbību kontrolē, izmantojot slēdzi SA1, pogas SB1-SB3 un digitālās ieejas PD0-PD3, kuras ir savienotas caur rezistoriem R2, R3, R6 un R7. Šis dizains ļauj ieslēgt gaismas diodes mirgošanu 11 dažādos režīmos, iestatot konkrētu programmu ar pogu SB3. Un ar SA1 slēdzi mirgošanas ātrums tiek mainīts. Priekš šī:

SA1 tiek pārvietots slēgtā stāvoklī.
Ātrumu maina ar pogām SB1 (paātrinājums) un SB2 (palēninājums).

Lūdzu, ņemiet vērā, ka, atverot slēdzi ar šīm pogām, gaismas diožu spilgtums mainās no tikko pamanāmas mirgošanas līdz maksimālajai jaudai.

Veidot opcijas

Ir divas pieejamas un salīdzinoši vienkāršas gaitas lukturu salikšanas iespējas: uz iespiedshēmas plates vai maizes dēļa. Abos gadījumos par pamatu ieteicams ņemt shēmu PDIP iepakojumā uz DIP-20 ligzdas. Šajā gadījumā ir nepieciešams, lai pārējās sastāvdaļas būtu arī DIP iepakojumos.

Saliekot uz maizes dēļa, pietiks ar 50 × 50 mm modeli ar 2,5 mm soli. Gaismas diodes var novietot ne tikai uz pašas plates, bet arī uz ārējās līnijas, savienojot tās ar ķēdi, izmantojot elastīgus vadus.

Miniatūra iespiedshēmas plate ir praktiskāka iespēja tiem gadījumiem, kad gaismas diodes “dari pats” ir izgatavotas aktīvai turpmākai darbībai.

Piemēram, ja tie ir uzstādīti uz velosipēda vai automašīnas. Šajā gadījumā jums būs nepieciešami šādi komponenti:

vienpusējs tekstolīts 55 × 55 mm;
kondensators 100 μF-6,3V;
DD1 - Attine 2313;
rezistors 10 kOhm-0,25 W ± 5% (R1);
17 rezistori 1 kOhm-0,25 W ± 5% (R2-R18);
13 gaismas diodes ar diametru 3 mm (krāsa nav svarīga);
3 pogas KLS7-TS6601 vai līdzvērtīga (SB1-SB3);
bīdāmo slēdzi ESP1010 (SA1).

Radioamatieriem ar praktisku pieredzi iespiedshēmas plates montāžā šai shēmai labāk ņemt Attine2313 SOIC ar SMD rezistoriem. Sakarā ar to ķēdes kopējie izmēri tiks samazināti gandrīz uz pusi. Jūs varat arī uzstādīt īpaši spilgtas SMD gaismas diodes kā atsevišķu vienību.

Šī 12 voltu gaismekļu ķēde ir plaši pazīstama tīklā, jo tai ir ļoti vienkāršs un vienkāršs dizains. Režīma ģenerators ir impulsu taimeris, un skaitītājs, tos saskaitot, izvadiem piegādā atbilstošos loģikas līmeņus. Katrai izejai pievienotais LED elements iedegas loģiski un nodziest pie nulles. Gaismekļu efektu rada secīga mirgošana. "Darbības" ātrumu nosaka ģenerators, kura darbību kontrolē kondensatora C1 un rezistora R1 nominālie parametri.

Gaismas diodes spilgtums tiek palielināts, palielinot piegādāto strāvu, taču šim nolūkam tiem jābūt savienotiem caur bufera tranzistoriem. Fakts ir tāds, ka skaitītāja izejām nav lielas kravnesības.

Šī vecā diagramma parāda padomju komponentu un mikroshēmu apzīmējumus, taču mūsdienās nav grūti atrast tiem atbilstošus ārvalstu ražošanas analogus.

Programmaparatūra

Šajā rakstā sniegtā mājās gatavotā gaismas diožu gaismas shēma ir balstīta uz diezgan populāru. Programmas atmiņā ir līdz 12 dažādu apgaismojuma efektu programmām, kuras var izvēlēties pēc vēlēšanās. Tas ir skrejošs uguns, skrejoša ēna, augoša uguns utt.

Šī automātiskā gaismas efektu mašīna ļauj kontrolēt trīspadsmit gaismas diodes, kuras caur strāvu ierobežojošiem rezistoriem ir savienotas tieši ar mikrokontrollera ATtiny2313 portiem. Kā minēts iepriekš, mikrokontrollera atmiņā ir aizsargātas 11 dažādas neatkarīgas gaismas shēmu kombinācijas, un tas ir iespējams arī secīgi uzskaitīt visas 11 kombinācijas.Būs jau 12. programma.

Poga SA3 ļauj pārslēgties starp programmām.

Izmantojot SA1 un SA2 pogas, jūs varat kontrolēt lukturu kustības ātrumu vai katras gaismas diodes mirgošanas biežumu (no pastāvīga mirdzuma līdz vieglai mirgošanai). Tas viss ir atkarīgs no tā, kādā stāvoklī atrodas SA4 slēdzis. Kad SA4 slēdzis ir augšējā pozīcijā saskaņā ar shēmu, tiek regulēts gaitas lukturu ātrums, bet apakšējā - mirgošanas frekvence.

Instalējot gaismas diodes virknē, secībai jābūt tādai pašai kā numurēta diagrammā no HL1 līdz HL11.

Mikrokontrolleris ATtiny2313 ir pulksteņa režīmā no iekšējā oscilatora ar frekvenci 8 MHz.

Video darbs: LED gaismekļi

(1,1 Mb, lejupielādēts: 3 650)

Šeit mēs runāsim par to, kā ar savām rokām izgatavot gaismekļus uz gaismas diodēm. Ierīces ķēde ir vienkārša un tiek īstenota tā sauktās cietās loģikas loģikas mikroshēmās - TTL sērijas mikroshēmās. Ierīce pati ietver trīs mikroshēmas.

Ķēde sastāv no četriem galvenajiem mezgliem:

taisnstūra impulsu ģenerators;

skaitītājs;

dekodētājs;

indikācijas ierīces (16 gaismas diodes).

Šeit ir ierīces shematiska shēma.

Ierīce darbojas šādi. Pēc strāvas padeves HL1 - HL16 gaismas diodes sāk iedegties un nodziest secīgi. Vizuāli tas izskatās kā gaismas kustība no kreisās uz labo (vai otrādi). Šo efektu sauc par "skriešanas uguni".

Taisnstūra impulsu ģenerators ir ieviests uz mikroshēmas K155LA3... Šajā mikroshēmā ir iesaistīti tikai 3 elementi 2I-NOT. No 8. izejas tiek noņemti taisnstūrveida impulsi. To biežums ir zems. Tas ļauj redzami pārslēgt gaismas diodes.

Faktiski ģenerators uz elementiem DD1.1 - DD1.3 nosaka gaismas diodes pārslēgšanās tempu un līdz ar to "skriešanas uguns" ātrumu. Ja vēlaties, pārslēgšanās ātrumu var regulēt, mainot rezistoru R1 un C1 vērtības.

Ir vērts brīdināt, ka ar citiem R1 un C1 reitingiem ģenerēšana var tikt traucēta - ģenerators nedarbosies. Tā, piemēram, ģenerators atteicās strādāt ar rezistora R1 pretestību, kas vienāda ar 1 kOhm. Tāpēc C1 un R1 vērtības var mainīt tikai noteiktās robežās. Ja ģenerators neieslēdzas, tad viena no gaismas diodēm HL1 - HL16 pastāvīgi iedegsies.

DD2 mikroshēmas skaitītājs ir nepieciešams, lai saskaitītu impulsus, kas nāk no ģeneratora, un piegādātu bināro kodu K155ID3 dekodētājam. Saskaņā ar shēmu skaitītāja mikroshēmas 1. un 12. secinājums K155IE5 savienots. Šajā gadījumā mikroshēma saskaitīs ienākošos C1(14. tapa) impulsi un izeja pie izejām (1, 2, 4, 8) paralēlais binārais kods, kas atbilst saņemto impulsu skaitam no 0 līdz 15. Tas ir, izejās (1, 2, 4, 8) mikroshēmas K155IE5 secīgi nomaina viena otru 16 kodu kombinācijas (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 utt.). Turklāt dekodētājs ir iekļauts darbā.

Mikroshēmas funkcija K155ID3 slēpjas faktā, ka tas pārveido bināro četru bitu kodu loģiskā nulles spriegumā, kas parādās vienā no 16 atbilstošajām izejām (1-11, 13-17). Es domāju, ka šis skaidrojums nav skaidrs visiem. Mēģināsim to izdomāt.

Ja pievērsīsit uzmanību K155ID3 mikroshēmas attēlam, pamanīsit, ka tam ir 16 izejas. Kā zināms, četras rakstzīmes binārā kodā var iekodēt 16 kombinācijas. Tas vairs nedarbosies. Atgādiniet, ka, izmantojot četrciparu bināro kodu, varat kodēt decimālos ciparus no 0 līdz 15 (kopā 16 ciparus).

Ir viegli pārbaudīt, vai paaugstināt 2 (skaitļu sistēmas pamatu) līdz 4 (kodā esošo ciparu vai ciparu skaits). Mēs saņemam 2 4 = 16 iespējamās kombinācijas. Tādējādi, kad binārais kods ievada K155ID3 mikroshēmas ievades diapazonā no 0000 pirms tam 1111 pie izejām 0 - 15 parādīsies loģiska nulle (iedegsies gaismas diode). Tas ir, mikroshēma pārveido bināro skaitli par loģisku nulli izejā, kas atbilst bināram skaitlim. Faktiski tas ir tik īpašs dekodētājs no bināras līdz decimāldaļai.

Kāpēc iedegas gaismas diode? Rezultāts ir loģiska nulle. Diagramma parāda, ka visu gaismas diožu anodi ir pievienoti barošanas avota plusam, bet katodi - K155ID3 mikroshēmas izejām. Ja izeja ir "0", tad gaismas diodei tā ir kā mīnus barošanas avots un caur to p-n krustojuma strāva plūst - gaismas diode ir ieslēgta. Ja izeja ir loģiska vienība "1", tad strāva caur LED neies.

Ja viss, kas rakstīts, jums joprojām nav skaidrs, tad jums nevajadzētu apbēdināt. Vienkārši salieciet ierosināto shēmu, piemēram, uz lodēšanas plātnes un izbaudiet ierīces darbu. Ķēde ir pārbaudīta un darbojas pareizi.

Ja jūsu rīcībā jau ir stabilizēts barošanas avots (piemēram, šis), tad DA1 integrētais stabilizators ( KR142EN5A) un apdares elementi (C2, C3, C4) ķēdē nav jāuzstāda.

Visi elementu (kondensatoru un rezistoru) vērtējumi var atšķirties ± 20%... Tas neietekmēs ierīces darbību. Gaismas diodes HL1 - HL16 var būt jebkuras gaišas krāsas (sarkanas, zilas, zaļas) ar darba spriegumu 3 volti. Piemēram, varat izmantot spilgti sarkanas gaismas diodes, kuru diametrs ir 10 milimetri. "Running fire" ar šādām gaismas diodēm izskatīsies ļoti iespaidīgi.

LED gaitas gaismas ķēdes pirmā radioamatieru versija, kas balstīta uz jau pārbaudīto ATtiny2313 mikrokontrolleru. Programmaparatūrā ir divpadsmit iespējamās dažādu apgaismojuma efektu kombinācijas, piemēram, vienmērīgi mainīgas gaismas, zaigojošas ēnas, augošs ugunsgrēks utt. zemāk tiek uzskatīti dizainparaugi bez mikrokontrollera, bet jau uz nedaudz novecojušu elementu bāzes.

Šī konstrukcija spēj vadīt trīspadsmit gaismas diodes, kuras caur strāvas ierobežošanas rezistoriem ir savienotas tieši ar mikrokontrollera ATtiny2313 portiem.

Pārslēgšanas slēdzi SA3 var izmantot, lai pārslēgtos starp iespējamām darbības iespējām. Pārslēgšanas slēdžus SA1 un SA2 var izmantot, lai pielāgotu gaismas ātrumu vai katras gaismas diodes mirgošanas frekvenci atsevišķi. Tas viss ir atkarīgs no SA4 pārslēgšanas stāvokļa. Augšējā stāvoklī tas regulē gaitas gaismas ātrumu, bet apakšējā - mirgošanas frekvenci.

Instalējot gaismas diodes līnijā, jums jāievēro secība, kā parādīts attēlā no HL1 līdz HL11. Mikrokontrolleris ATtiny2313 ir pulcēts no esošā iekšējā oscilatora ar frekvenci 8 MHz.

Piedāvātajā ierīcē vītņu iedegšanas secība, lai radītu efektu, tiek veikta, izmantojot trīs elektromagnētiskos relejus, izmantojot dažādas sprieguma vērtības, kas tiek piegādātas to tinumu ķēdei.

Kad tiek izmantots barošanas spriegums no tīkla, tas tiek piegādāts tīkla transformatora T1 primārajam tinumam, pie kura sekundārā tinuma ir pievienots taisngriezis, samontēts saskaņā ar shēmu ar sprieguma dubultošanos uz diodēm VD1, VD2 un kondensatoriem C2 , SZ. Transformatora sekundārā tinuma efektīvais spriegums ir 13,5 B. Tāpēc izlīdzinātais spriegums dubultošanās rezultātā izrādās aptuveni 32 V. Sākotnējā stāvoklī tranzistors VT1, savienots ķēdē ar kopēju kolektoru, ir bloķēts, jo kondensators C1 ir izlādējies. Šajā gadījumā visi releji tiek izslēgti no strāvas un HL1 vītne ir ieslēgta.

Sākas uzlāde, kondensators C1. Kad kondensators uzlādējas, spriegums pāri tam un uz tranzistora emitētāja palielinās. Kad tas sasniedz vērtību, pie kuras strāva īssavienojuma releja spolē pārsniedz darba strāvu, kontakti K3.1 pārslēgsies, HL1 lampas nodziest un iedegas HL2 lampas. Turpmāks sprieguma pieaugums pie tranzistora emitera noved pie releja K2 darbības, kas ar kontaktiem K2.1 izslēgs HL2 lampas un ieslēgs HL3. Visbeidzot, nepārtrauktais sprieguma pieaugums noved pie releja K1 darbības, kura kontakti K1.1 izlādē kondensatoru C1.

Tā rezultātā tranzistors ir bloķēts, visi releji tiek izslēgti, HL1 lampas iedegas un kontakti K1.1 tiek atvērti. Tad kondensators atkal sāk uzlādēt un process atkārtojas. Kondensatora uzlādes ātrumu un uguns kustību var kontrolēt ar mainīgo rezistoru R2. Kā tīkla transformators tiek izmantots vertikālās skenēšanas izejas transformators TVK-110LM no melnbaltiem televizoriem. No diviem sekundārajiem tinumiem tiek izmantots viens ar 1 omu pretestību. Autore ieteica izmantot RES9 tipa elektromagnētiskos relejus.

Tomēr neviens šāda veida relejs nav paredzēts 220 V maiņstrāvas pārslēgšanai (tikai 115). Tāpēc mēs iesakām uzstādīt RES10 releju, pasi RS4.524.302 (RS4.529.031-03 saskaņā ar GOST 16121-86). To izpildes strāva ir 22 mA, un tinumu pretestība ir 630 omi. Tādējādi ierīce K3 darbosies ar emitētāja spriegumu VT113.9 V. Sakarā ar rezistoru R4 un R5 iekļaušanu, atlikušie divi releji tiek iedarbināti ar lielāku spriegumu pie tranzistora emitera. Relejs K2 darbojas ar spriegumu 20,5 V, bet relejs K1 - pie sprieguma 23,3 V. Maksimālais pieļaujamais spriegums šāda veida releja tinumā ir 36 V. slodzes līdz 0,3 A. Tādējādi katru vainagu var samontēts no 9 kvēlspuldzēm, kas ir sērijveidā savienotas ar MN26-0D2 tipu, paredzētas 26 V nominālajam spriegumam un 0,12 A strāvai.

Dizains ir multivibrators, kas sastāv no trim posmiem. Tranzistoru atbloķēšana un to ķēdēs iekļauto gaismas diožu aizdedze tiek veikta secīgi viens pēc otra.