Una dintre opțiunile de utilizare a surselor de lumină în stare solidă în scopuri decorative este luminile de rulare cu LED-uri. Există o mulțime de moduri de a face acest dispozitiv simplu. Să aruncăm o privire la unele dintre ele.
Cea mai simplă schemă de lumini de rulare pentru 12 volți
Pe Internet, cel mai comun circuit simplu „de modă veche” care folosește un contor și un generator (Figura 1).
Poza 1
Funcționarea circuitului este extrem de simplă și simplă. Generatorul este construit pe baza unui temporizator de impulsuri, iar contorul își îndeplinește funcția principală - numără impulsurile și generează nivelurile logice adecvate la ieșirile sale. LED-urile sunt conectate la ieșiri, care se aprind atunci când apare o unitate logică și, în consecință, se sting la zero, creând astfel efectul luminilor de rulare. Viteza de comutare depinde de frecvența generatorului, care, la rândul său, depinde de valorile rezistenței R1 și ale condensatorului C1.
Numele microcircuitelor sunt sovietice, dar au omoloage importate ușor disponibile. Dacă este necesar să creșteți, atunci pentru a crește curentul, trebuie să le conectați prin tranzistoare tampon, deoarece ieșirile contorului în sine au o capacitate de încărcare destul de modestă.
Conectăm „creierele”
Pentru a obține efecte mai complexe, circuitul ar trebui să fie construit pe un microcontroler (denumit în continuare MC). Deși există multe circuite de lumini de funcționare pe un microcontroler pe Internet, construite pe o logică obișnuită, care implementează o secvență diferită de iluminare cu LED-uri, utilizarea lor este nejustificată și impracticabilă în zilele noastre.
Circuitele sunt mai greoaie și mai scumpe. MK vă permite, de asemenea, să controlați în mod flexibil LED-urile individuale sau grupurile acestora, să stocați în memorie multe programe de efecte de iluminare și, dacă este necesar, să le alternați în funcție de o secvență prestabilită sau printr-o comandă externă (de exemplu, de la un buton). În acest caz, schema se dovedește a fi foarte compactă și destul de ieftină.
Să luăm în considerare principiul de bază al construirii unui circuit de lumini de funcționare pe LED-uri folosind un microcontroler.
De exemplu, luați ATtiny2313, un MCU pe 8 biți care costă aproximativ 1 USD. Cel mai simplu circuit poate fi implementat prin conectarea directă a LED-urilor la pinii I/O (Figura 2). Acești pini MK sunt capabili să furnizeze un curent de până la 20mA, ceea ce este mai mult decât suficient pentru LED-urile indicatoare.
Valoarea curentă necesară este stabilită de rezistențele conectate în serie cu diode. Valoarea curentă este calculată prin formula I = (U pit -U LED) / R. Circuitele de alimentare și de resetare ale MC nu sunt prezentate în figură pentru a nu aglomera circuitul. Aceste circuite sunt standard și sunt realizate conform recomandărilor producătorului din Fișa tehnică. Dacă trebuie să setați cu precizie intervalele de timp (durata de aprindere a LED-urilor individuale sau un ciclu complet), puteți utiliza un rezonator de cuarț conectat la pinii 4 și 5 ai MK.
Dacă nu este nevoie, puteți să vă descurcați cu oscilatorul RC încorporat și să atribuiți pinii liberi ca ieșiri standard și să conectați încă câteva LED-uri. Numărul maxim de LED-uri care pot fi conectate la acest MK este de 17 (Figura 2 arată o variantă de conectare a 10 LED-uri). Dar este mai bine să lăsați una sau două ieșiri pentru butoanele de control, astfel încât să puteți comuta modurile de rulare a focului.
Figura 2
Asta e tot ce există în hardware. Apoi totul depinde de software. Algoritmul poate fi orice. De exemplu, puteți scrie mai multe moduri în memorie și puteți ajusta intervalul de repetiție al fiecăruia sau puteți conecta două butoane: unul pentru comutarea modurilor, celălalt pentru reglarea vitezei. Scrierea unui astfel de program este o sarcină destul de simplă chiar și pentru o persoană care nu a mai lucrat niciodată cu MK înainte, totuși, dacă ești prea leneș sau nu ai timp să înveți programarea și chiar vrei să „reviți” un foc care rulează pe LED-uri, puteți descărca oricând software gata făcut.
Realizarea unei benzi de LED-uri care rulează este o utilizare decorativă excelentă a unei surse de lumină. Este destul de simplu să faci un foc care rulează cu propriile mâini, mai ales că, ca urmare, produsul poate avea efecte diferite, inclusiv estomparea luminii și funcționarea alternativă a elementelor.
Microcontroler ATtiny2313 pentru lumini de mers
Acest dispozitiv aparține seriei de microcontrolere AVR a mărcii Atmel. Sub controlul său se realizează cel mai adesea o bandă de lumină de rulare, deoarece caracteristicile operaționale ale modelului sunt destul de ridicate. Microcontrolerele sunt ușor de programat, multifuncționale și suportă implementarea diverselor dispozitive electronice.
ATtiny2313 are un design simplu în care portul pentru ieșire și intrare are aceeași semnificație. Este foarte ușor să alegeți un program (unul din 12) pe un astfel de microcontroler, deoarece nu este supraîncărcat cu opțiuni inutile. Modelul este disponibil în două cazuri - SOIC și PDIP, iar fiecare versiune are caracteristici identice:
- 32 registre generale pe 8 biți;
- posibilitate de 120 de operații pe ciclu de ceas;
- memorie flash în interiorul sistemului cu 2 kB cu suport pentru 10 mii de cicluri de ștergere și scriere;
- EEPROM în sistem pentru 128 de octeți cu suport pentru 100 de mii de cicluri;
- 128 de octeți de memorie RAM încorporată;
- 4 canale PWM;
- counter-timer pentru 8 și 16 biți;
- generator incorporat;
- interfață ușor de utilizat și alte funcții.
Microcontrolerul are două tipuri în funcție de parametrii energetici:
- modelul clasic ATtiny2313 are o tensiune de la 2,7 la 5,5 V și o putere de curent de până la 300 μA la o frecvență de 1 MHz în modul activ;
- Versiunea ATtiny2313A (4313) are caracteristici de 1,8-5,5 V și 190 μA la aceeași frecvență.
În modul de așteptare, dispozitivul are un consum de energie mai mic de 1 μA.
După cum sa menționat deja, memoria microcontrolerului este echipată cu 11 combinații de scheme luminoase și capacitatea de a selecta toate combinațiile de LED-uri în succesiune - acesta este al 12-lea program.
Schema luminilor de rulare și principiul funcționării acesteia
Schema creată de lumini de rulare pe LED-uri se bazează pe plasarea microcontrolerului în centru. Toate porturile sale de ieșire sunt conectate la LED-uri:
- portul B sau PB0-PB7 este utilizat pe deplin pentru controlul strălucirii;
- sunt utilizați maxim trei pini de la portul D (PD4-PD6);
- PA0 și PA1 funcționează, de asemenea, deoarece sunt libere datorită oscilatorului intern implementat.
Pinul # 1 - PA2 sau Resetare - nu este o legătură activă în circuit, așa că rezistența R1 este conectată la circuitul de alimentare ATtiny2313. Partea pozitivă a sursei de 5V merge la pinul # 20 - VCC, iar partea negativă - # 10 (GND). Condensatorul polar C1 este instalat pentru a preveni defecțiunile și pentru a suprima interferențele în funcționarea MK.
Având în vedere că fiecare pin are o capacitate de încărcare redusă, este indicat să instalați LED-uri cu un rating de până la 20 mA pe ele.
Sunt potrivite atât LED-urile smd3258 clasice, cât și LED-urile de înaltă luminozitate într-un pachet DIP. În total, ar trebui să fie 13. Funcția de limitare a curentului este atribuită rezistențelor R6-R18.
Funcționarea circuitului este controlată prin intermediul comutatorului SA1, butoanelor SB1-SB3 și intrărilor digitale PD0-PD3, care sunt conectate prin rezistențele R2, R3, R6 și R7. Acest design vă permite să activați clipirea LED-urilor în 11 moduri diferite, setând un program specific cu butonul SB3. Și folosind comutatorul SA1, viteza de clipire este modificată. Pentru aceasta:
- SA1 este mutat în poziția închis.
- Viteza se schimbă cu butoanele SB1 (accelerare) și SB2 (decelerare).
Vă rugăm să rețineți că atunci când deschideți comutatorul cu aceste butoane, luminozitatea LED-urilor se schimbă de la o pâlpâire abia vizibilă la putere maximă.
Opțiuni de construcție
Există două opțiuni accesibile și relativ simple pentru asamblarea luminilor de rulare: pe o placă de circuit imprimat sau pe o placă de breadboard. În ambele cazuri, este recomandabil să luați ca bază un circuit într-un pachet PDIP pe o priză DIP-20. În acest caz, este necesar ca restul componentelor să fie și ele în pachete DIP.
La asamblarea pe o placă, va fi suficient un model de 50 × 50 mm cu pas de 2,5 mm. LED-urile pot fi plasate nu numai pe placa în sine, ci și pe linia externă, conectându-le la circuit folosind fire flexibile.
O placă de circuit imprimat în miniatură este o opțiune mai practică pentru acele cazuri în care luminile de rulare pe LED-uri sunt realizate pentru o funcționare ulterioară activă.
De exemplu, atunci când sunt instalate pe o bicicletă sau pe mașină. În acest caz, veți avea nevoie de următoarele componente:
- textolit unilateral 55 × 55 mm;
- condensator 100 μF-6,3V;
- DD1 - Attine 2313;
- rezistor 10 kOhm-0,25 W ± 5% (R1);
- 17 rezistențe 1 kOhm-0,25 W ± 5% (R2-R18);
- 13 LED-uri cu diametrul de 3 mm (culoarea nu este importantă);
- 3 butoane KLS7-TS6601 sau echivalent (SB1-SB3);
- comutator glisant ESP1010 (SA1).
Pentru radioamatorii cu experiență practică în asamblarea plăcilor de circuite imprimate, este mai bine să luați Attine2313 SOIC cu rezistențe SMD pentru acest circuit. Datorită acestui fapt, dimensiunile totale ale circuitului vor fi reduse la aproape jumătate. De asemenea, puteți instala LED-uri SMD super-luminoase ca unitate separată.
Acest circuit de lumini de mers de 12 volți este cunoscut pe scară largă în rețea, deoarece are un design foarte simplu și direct. Generatorul modului este un temporizator de impulsuri, iar contorul, numărându-le, alimentează nivelurile logice corespunzătoare la ieșiri. Elementul LED conectat la fiecare ieșire se aprinde la un nivel logic ridicat și se stinge la zero. Efectul luminilor de rulare este creat de pâlpâirea succesivă. Viteza de „funcționare” este setată de generator, a cărui funcționare este controlată de parametrii nominali ai condensatorului C1 și ai rezistenței R1.
Luminozitatea LED-urilor este mărită prin creșterea curentului furnizat, dar pentru aceasta acestea trebuie conectate prin tranzistoare tampon. Faptul este că ieșirile contorului nu au o capacitate mare de încărcare.
Această diagramă veche arată denumirile sovietice ale componentelor și microcircuitelor, dar în prezent nu este dificil să găsești analogi de producție străină care să le corespundă.
Firmware
Schema de casă a luminilor de rulare pe LED-uri prezentată în acest articol este construită pe una destul de populară. Memoria de programe conține până la 12 programe cu diferite efecte de iluminare, care pot fi selectate după bunul plac. Acesta este un foc care curge, o umbră care curge, un foc care crește și așa mai departe.
Această mașină automată de efecte de lumină vă permite să controlați treisprezece LED-uri, care sunt conectate prin rezistențe de limitare a curentului direct la porturile microcontrolerului ATtiny2313. După cum sa menționat mai sus, 11 combinații diferite de modele de lumină sunt protejate în memoria microcontrolerului și există de asemenea, posibilitatea de iterare secvențială unică a tuturor celor 11 combinații, acesta va exista deja un al 12-lea program.
Butonul SA3 vă permite să comutați între programe.
Folosind butoanele SA1 si SA2, puteti controla viteza de miscare a luminilor sau frecventa de clipire a fiecarui LED (de la o stralucire constanta la o usoara clipire). Totul depinde de poziția în care se află comutatorul SA4. Când comutatorul SA4 este în poziția superioară conform schemei, viteza luminilor de rulare este reglată, iar la cea inferioară, frecvența de pâlpâire.
Când instalați LED-uri într-un șir, secvența ar trebui să fie aceeași cu cea numerotată în diagramă de la HL1 la HL11.
Microcontrolerul ATtiny2313 este tactat de la un oscilator intern cu o frecvență de 8 MHz.
Lucrare video: lumini de mers cu LED
(1,1 Mb, descărcat: 3 650)
Aici vom vorbi despre cum să faci lumini de rulare pe LED-uri cu propriile mâini. Circuitul dispozitivului este simplu și implementat pe cipuri logice ale așa-numitei cipuri hard logic - seria TTL. Dispozitivul în sine include trei microcircuite.
Circuitul este format din patru noduri principale:
generator de impulsuri dreptunghiulare;
tejghea;
decodor;
dispozitive de indicare (16 LED-uri).
Iată o diagramă schematică a dispozitivului.
Dispozitivul funcționează după cum urmează. După ce este aplicată alimentarea, LED-urile HL1 - HL16 încep să se aprindă și se sting în secvență. Vizual, arată ca mișcarea luminii de la stânga la dreapta (sau invers). Acest efect se numește „foc care rulează”.
Generatorul de impulsuri dreptunghiulare este implementat pe un microcircuit K155LA3... Sunt implicate doar 3 elemente 2I-NU ale acestui microcircuit. De la a 8-a ieșire, impulsurile dreptunghiulare sunt eliminate. Frecvența lor este scăzută. Acest lucru permite comutarea vizibilă a LED-urilor.
De fapt, generatorul de pe elementele DD1.1 - DD1.3 stabilește ritmul comutării LED-urilor și, în consecință, viteza „focului care rulează”. Dacă se dorește, viteza de comutare poate fi ajustată prin modificarea valorilor rezistențelor R1 și C1.
Merită avertizat că, cu alte evaluări de R1 și C1, generația poate fi întreruptă - generatorul nu va funcționa. Deci, de exemplu, generatorul a refuzat să funcționeze cu rezistența rezistorului R1 egală cu 1 kOhm. Prin urmare, valorile C1 și R1 pot fi modificate numai în anumite limite. Dacă generatorul nu pornește, atunci unul dintre LED-urile HL1 - HL16 va fi aprins constant.
Contorul de pe microcircuitul DD2 este necesar pentru a număra impulsurile care vin de la generator și pentru a furniza codul binar decodorului K155ID3. Conform schemei, concluziile 1 și 12 ale microcircuitului contrar K155IE5 conectat. În acest caz, microcircuitul va număra intrarea C1(pin 14) impulsuri și ieșire la ieșiri (1, 2, 4, 8) un cod binar paralel corespunzător numărului de impulsuri primite de la 0 la 15. Adică la ieșiri (1, 2, 4, 8) microcircuitele K155IE5 se înlocuiesc succesiv 16 combinații de coduri (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 etc.). În plus, decodorul este inclus în lucrare.
Caracteristica cip K155ID3 constă în faptul că transformă un cod binar pe patru biți într-o tensiune logică zero, care apare pe una dintre cele 16 ieșiri corespunzătoare (1-11, 13-17). Cred că această explicație nu este clară pentru toată lumea. Să încercăm să ne dăm seama.
Dacă ești atent la imaginea microcircuitului K155ID3, vei observa că are 16 ieșiri. După cum știți, 16 combinații pot fi codificate într-un cod binar de patru caractere. Nu va mai funcționa. Amintiți-vă că, folosind un cod binar din patru cifre, puteți codifica cifre zecimale de la 0 la 15 (16 cifre în total).
Este ușor să verificați dacă ridicați 2 (baza sistemului numeric) la puterea lui 4 (numărul de cifre sau cifrele din cod). Primim 2 4 = 16 combinatii posibile. Astfel, atunci când un cod binar ajunge la intrările microcircuitului K155ID3 în intervalul de la 0000 inainte de 1111 la iesiri 0 - 15 va apărea un zero logic (LED-ul se va aprinde). Adică, microcircuitul convertește un număr binar într-un zero logic pe ieșire, care corespunde unui număr binar. De fapt, acesta este un decodor atât de special de la sistem binar la sistem zecimal.
De ce este aprins LED-ul? Ieșirea este zero logic. Diagrama arată că anozii tuturor LED-urilor sunt conectați la plusul sursei de alimentare, iar catozii la ieșirile microcircuitului K155ID3. Dacă ieșirea este „0”, atunci pentru LED este ca o sursă de alimentare minus și prin ea p-n Curentul de joncțiune curge - LED-ul este aprins. Dacă ieșirea este o unitate logică „1”, atunci curentul prin LED nu va trece.
Dacă tot ce a fost scris nu vă este clar, atunci nu ar trebui să vă supărați. Doar asamblați circuitul propus, de exemplu, pe o placă de breadboard fără lipire și bucurați-vă de lucrul dispozitivului. Circuitul a fost verificat și funcționează corect.
Dacă aveți deja o sursă de alimentare stabilizată la dispoziție (de exemplu, cum ar fi aceasta), atunci stabilizatorul integral DA1 ( KR142EN5A) și elementele de tăiere (C2, C3, C4) nu trebuie instalate în circuit.
Toate evaluările elementelor (condensatori și rezistențe) pot varia ± 20%... Acest lucru nu va afecta funcționarea dispozitivului. LED-urile HL1 - HL16 pot fi de orice culoare de lumină (roșu, albastru, verde) cu o tensiune de funcționare de 3 volți. Puteți, de exemplu, să utilizați LED-uri roșii strălucitoare cu un diametru de 10 milimetri. „Focul care rulează” cu astfel de LED-uri va arăta foarte impresionant.
Prima versiune radioamator a circuitului de lumini de mers cu LED, construită pe microcontrolerul ATtiny2313 deja dovedit. Firmware-ul conține douăsprezece combinații posibile de diferite efecte de iluminare, cum ar fi lumini care se schimbă ușor, umbre irizate, incendii în creștere etc. mai jos sunt considerate modele fără microcontroler, dar deja pe o bază de elemente oarecum învechite.
Acest design este capabil să conducă treisprezece LED-uri, care sunt conectate prin intermediul rezistențelor de limitare a curentului direct la porturile microcontrolerului ATtiny2313.
Comutatorul SA3 poate fi folosit pentru a comuta între opțiunile posibile de funcționare. Comutatoarele comutatoare SA1 și SA2 pot fi utilizate pentru a regla viteza luminilor sau frecvența de clipire a fiecărui LED separat. Totul depinde de poziția comutatorului SA4. În poziția superioară, reglează viteza luminilor de mers, iar în poziția inferioară, frecvența intermitentului.
Când instalați LED-uri într-o linie, trebuie să urmați secvența prezentată în figură de la HL1 la HL11. Microcontrolerul ATtiny2313 este tactat de la oscilatorul intern existent cu o frecvență de 8 MHz.
În dispozitivul propus, secvența de iluminare a ghirlandelor pentru a crea efectul se realizează folosind trei relee electromagnetice folosind diferite valori de tensiune furnizate circuitului înfășurărilor acestora.
Când tensiunea de alimentare este aplicată de la rețea, aceasta este alimentată la înfășurarea primară a transformatorului de rețea T1, la înfășurarea secundară a căreia este conectat un redresor, asamblat conform schemei cu dublarea tensiunii pe diodele VD1, VD2 și condensatoarele C2. , SZ. Tensiunea efectivă a înfășurării secundare a transformatorului este de 13,5 B. Prin urmare, tensiunea redresată ca urmare a dublării se dovedește a fi de aproximativ 32 V. În starea inițială, tranzistorul VT1, conectat într-un circuit cu un colector comun, este blocat, deoarece condensatorul C1 este descărcat. În acest caz, toate releele sunt dezactivate și ghirlanda HL1 este pornită.
Începe încărcarea, condensatorul C1. Pe măsură ce condensatorul se încarcă, tensiunea pe el și pe emițătorul tranzistorului crește. Când atinge o valoare la care curentul din bobina releului de scurtcircuit depășește curentul de funcționare, contactele K3.1 se vor comuta, lămpile HL1 se vor stinge, iar lămpile HL2 se vor aprinde. O creștere suplimentară a tensiunii la emițătorul tranzistorului duce la funcționarea releului K2, care, cu contactele K2.1, va stinge lămpile HL2 și va aprinde HL3. În cele din urmă, creșterea continuă a tensiunii duce la funcționarea releului K1, ale cărui contacte K1.1 descarcă condensatorul C1.
Ca urmare, tranzistorul este blocat, toate releele sunt dezactivate, lămpile HL1 sunt aprinse și contactele K1.1 sunt deschise. Apoi condensatorul începe să se încarce din nou și procesul se repetă. Viteza de încărcare a condensatorului și mișcarea focului pot fi controlate de rezistența variabilă R2. Ca transformator de rețea, se folosește un transformator de ieșire cu scanare verticală TVK-110LM de la televizoare alb-negru. Dintre cele două înfășurări secundare se folosește una cu o rezistență de 1 ohm. Autorul a sugerat utilizarea releelor electromagnetice de tip RES9.
Cu toate acestea, niciun releu de acest tip nu este proiectat să comute 220 V AC (doar 115). Prin urmare, vă sfătuim să instalați releul RES10, pașaport RS4.524.302 (RS4.529.031-03 conform GOST 16121-86). Curentul lor de acționare este de 22 mA și rezistența înfășurării este de 630 ohmi. Astfel, dispozitivul K3 va funcționa la o tensiune de emițător VT113,9 V. Datorită includerii rezistențelor R4 și R5, celelalte două relee sunt declanșate la o tensiune mai mare la emițătorul tranzistorului. Releul K2 funcționează la o tensiune de 20,5 V, iar releul K1 la o tensiune de 23,3 V. Tensiunea maximă admisă pe înfășurarea unui releu de acest tip este de 36 V. sarcini de până la 0,3 A. Prin urmare, fiecare ghirlandă poate fi asamblată din 9 becuri cu incandescență de tip MN26-0D2 conectate în serie, proiectate pentru o tensiune nominală de 26 V și un curent de 0,12 A.
Designul este un multivibrator format din trei etape. Deblocarea tranzistoarelor și aprinderea LED-urilor incluse în circuitele acestora se efectuează succesiv una după alta.
La asamblarea dispozitivului, este recomandabil să selectați tranzistori cu cel mai mare câștig de curent posibil și condensatori cu scurgeri minime.
Schema luminilor de funcționare pe microcircuite K561LA7 și K561IE8 |
Circuitul este destul de simplu și este format din două microcircuite și o duzină de LED-uri, care se aprind alternativ.
Potențiometrul R2 este folosit pentru a regla viteza luminilor de mers.
