Бегущие огни на светодиодах своими руками схема

Собираем Бегущие огни» своими руками

Здесь пойдёт речь о том, как сделать бегущие огни на светодиодах своими руками. Схема устройства отличается простотой и реализована на логических микросхемах так называемой жёсткой логики – микросхемах серии ТТЛ. Само устройство включает три микросхемы.

Схема состоит из четырёх основных узлов:

генератора прямоугольных импульсов;

устройства индикации (16-ти светодиодов).

Вот принципиальная схема устройства.

Устройство работает следующим образом. После подачи питания светодиоды HL1 – HL16 начинают последовательно загораться и гаснуть. Визуально это выглядит как движение огонька слева направо (или наоборот). Такой эффект и называется «бегущий огонь».

Генератор прямоугольных импульсов реализован на микросхеме К155ЛА3. Задействовано лишь 3 элемента 2И-НЕ этой микросхемы. С 8-го вывода снимаются прямоугольные импульсы. Частота их следования невелика. Это позволяет реализовать видимое переключение светодиодов.

По сути, генератор на элементах DD1.1 – DD1.3 задаёт темп переключения светодиодов, а, следовательно, и скорость «бегущего огня». При желании скорость переключения можно подкорректировать с помощью изменения номиналов резистора R1 и C1.

Стоит предупредить, что при других номиналах R1 и C1 генерация может быть сорвана – генератор не будет работать. Так, например, генератор отказался работать при сопротивлении резистора R1 равном 1 кОм. Поэтому изменять номиналы C1 и R1 можно лишь в некоторых пределах. Если генератор не запустился, то будет постоянно светиться один из светодиодов HL1 – HL16.

Счётчик на микросхеме DD2 необходим для подсчёта импульсов, поступающих от генератора и подачи двоичного кода на дешифратор К155ИД3. По схеме выводы 1 и 12 микросхемы-счётчика К155ИЕ5 соединены. При этом микросхема будет считать поступающие на вход C1 (выв. 14) импульсы и выдавать на выходах (1, 2, 4, 8) параллельный двоичный код, соответствующий количеству поступивших импульсов от 0 до 15. То есть на выходах (1, 2, 4, 8) микросхемы К155ИЕ5 последовательно сменяют друг друга 16 комбинаций кода (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 и т.д.). Далее в работу включается дешифратор.

Особенность микросхемы К155ИД3 заключается в том, что она преобразует двоичный четырёхразрядный код в напряжение логического нуля, который появляется на одном из 16 соответствующих выходов (1-11, 13-17). Думаю, такое объяснение не всем понятно. Попробуем разобраться.

Если обратить внимание на изображение микросхемы К155ИД3, то можно заметить, что у неё 16 выходов. Как известно, в двоичном коде из четырёх знаков можно закодировать 16 комбинаций. Больше никак не получится. Напомним, что с помощью четырёхзначного двоичного кода можно закодировать десятичные цифры от 0 до 15 (всего 16 цифр).

Это легко проверить, если возвести 2 (основание системы счисления) в степень 4 (количество разрядов или цифр в коде). Получим 2 4 = 16 возможных комбинаций. Таким образом, при поступлении на входы микросхемы К155ИД3 двоичного кода в диапазоне от 0000 до 1111 на выходах 0 — 15 появится логический ноль (светодиод засветится). То есть микросхема преобразует число в двоичном коде в логический ноль на выводе, который соответствует числу в двоичном коде. По сути это такой особенный дешифратор из двоичной системы в десятичную.

А почему светится светодиод? На выходе ведь логический ноль. По схеме видно, что аноды всех светодиодов подключены к плюсу питания, а катоды к выходам микросхемы К155ИД3. Если на выходе «0», то для светодиода это как бы минус питания и через его p-n переход течёт ток – светодиод светится. Если на выходе логическая единица «1», то ток через светодиод не пойдёт.

Если всё то, что было написано вам всё равно не понятно, то не стоит расстраиваться. Просто соберите предложенную схему, например, на беспаечной макетной плате и наслаждайтесь работой устройства. Схема проверена и исправно работает.

Если в распоряжении уже есть стабилизированный блок питания (например, такой как этот), то интегральный стабилизатор DA1 (КР142ЕН5А) и элементы обвязки (C2, C3, C4) в схему устанавливать не надо.

Все номиналы элементов (конденсаторов и резисторов) могут иметь разброс ±20%. На работу устройства это не повлияет. Светодиоды HL1 — HL16 могут быть любого цвета свечения (красного, синего, зелёного) с рабочим напряжением 3 вольта. Можно, например, использовать яркие красные светодиоды диаметром 10 миллиметров. «Бегущий огонь» с такими светодиодами будет смотреться очень эффектно.

Это интересно:  Строение нервной системы человека схема

Схема бегущих огней на светодиодах и ATtiny2313

Среди десятков разнообразных светодиодных мигалок достойное место занимает схема бегущих огней на светодиодах, собранная на микроконтроллере ATtiny2313. С её помощью можно создавать различные световые эффекты: от стандартного поочерёдного свечения до красочного плавного нарастания и затухания огня. Один из вариантов того, как сделать своими руками бегущий огонь на светодиодах под управлением МК ATtiny2313, рассмотрим на конкретном примере.

Сердце бегущих огней

То, что AVR микроконтроллеры Atmel обладают высокими эксплуатационными характеристиками – всем известный факт. Их многофункциональность и лёгкость программирования позволяет реализовывать самые необыкновенные электронные устройства. Но начинать знакомство с микроконтроллерной техникой лучше со сборки простых схем, в которых порты ввода/вывода имеют одинаковое назначение.

Одной из таких схем являются бегущие огни с выбором программ на ATtiny2313. В данном микроконтроллере есть всё необходимое для реализации подобных проектов. При этом он не перегружен дополнительными функциями, за которые пришлось бы переплачивать. Выпускается ATtiny2313 в корпусе PDIP и SOIC и имеет следующие технические характеристики:

  • 32 8-битных рабочих регистра общего назначения;
  • 120 операций, выполняемых за 1 тактовый цикл;
  • 2 кБ внутрисистемной flash-памяти, выдерживающей 10 тыс. циклов запись/стирание;
  • 128 байт внутрисистемной EEPROM, выдерживающей 100 тыс. циклов запись/стирание;
  • 128 байт встроенной оперативной памяти;
  • 8-битный и 16-битный счётчик/таймер;
  • 4 ШИМ канала;
  • встроенный генератор;
  • универсальный последовательный интерфейс и прочие полезные функции.

Энергетические параметры зависят от модификации:

  • ATtiny2313 – 2,7-5,5В и до 300 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц;
  • ATtiny2313А (4313) – 1,8-5,5В и до 190 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц.

В ждущем режиме энергопотребление снижается на два порядка и не превышает 1 мкА. Кроме этого данное семейство микроконтроллеров обладает целым рядом специальных свойств. С полным перечнем возможностей ATtiny2313 можно ознакомиться на официальной страничке производителя www.atmel.com.

Схема и принцип её работы

В центре принципиальной электрической схемы расположен МК ATtiny2313, к 13-ти выводам которого подключены светодиоды. В частности, для управления свечением полностью задействован порт В (PB0-PB7), 3 вывода порта D (PD4-PD6), а также PA0 и PA1, которые остались свободными из-за применённого внутреннего генератора. Первый вывод PA2 (Reset) не принимает активного участия в схеме и через резистор R1 соединён с цепью питания МК. Плюс питания 5В подаётся на 20-й вывод (VCC), а минус – на 10-й вывод (GND). Для исключения помех и сбоев в работе МК по питанию установлен полярный конденсатор С1. С учётом небольшой нагрузочной способности каждого вывода подключать следует светодиоды, рассчитанные на номинальный ток не более 20 мА. Это могут быть как сверхъяркие led в DIP корпусе с прозрачной линзой, так и smd3528. Всего их в данной схеме бегущих огней 13 шт. В качестве ограничителей тока выступают резисторы R6-R18.

Нумерация светодиодов на схеме указана в соответствии с прошивкой.

Через цифровые входы PD0-PD3, а также с помощью кнопок SB1-SB3 и переключателя SA1 производится управление работой схемы. Все они подключены через резисторы R2, R3, R6, R7. На программном уровне предусмотрено 11 различных вариаций мигания светодиодов, а также последовательный перебор всех эффектов. Выбор программы задаётся кнопкой SB3. В пределах каждой программы можно изменять скорость её выполнения (мигания светодиодов). Для этого переключатель SA1 переводят в замкнутое положение (скорость программы) и кнопками увеличения (SB1) и уменьшения (SB2) скорости добиваются желаемого эффекта. Если SA1 разомкнуть, то кнопки SB1 и SB2 будут регулировать яркость светодиодов (от слабого мерцания до свечения на номинальной мощности).

Печатная плата и детали сборки

Специально для начинающих радиолюбителей предлагаем два варианта сборки бегущих огней: на макетной и на печатной плате. В обоих случаях рекомендуется использовать микросхему в PDIP корпусе, устанавливаемую в DIP-20 панельку. Все остальные детали также в DIP корпусах. В первом случае достаточно будет макетной платы 50х50 мм с шагом 2,5 мм. При этом светодиоды можно разместить, как на плате, так и на отдельной линейке, соединив их с макетной платой гибкими проводами.

Печатную плату в формате .lay6 можно скачать здесь.

Если бегущие огни на светодиодах предполагается активно использовать в дальнейшем (например, в автомобиле, велосипеде), то лучше собрать миниатюрную печатную плату. Для этого понадобится односторонний текстолит размером 55*55 мм, а также радиоэлементы:

  • С1 – 100 мкФ-6,3В;
  • DD1 – ATtiny2313;
  • HL1-HL13 – LED любого цвета диаметром 3 мм;
  • R1 – 10 кОм-0,25 Вт±5%;
  • R2-R18 – 1 кОм-0,25 Вт±5%;
  • SB1-SB3 – тактовая кнопка KLS7-TS6601 (любая аналогичная);
  • SA1 – трёхвыводной движковый переключатель ESP1010.
Это интересно:  Кровеносные сосуды человека схема

Для тех, кто имеет опыт изготовления печатных плат, лучше использовать ATtiny2313 форм-фактора SOIC, а также smd резисторы. Это позволит уменьшить размеры устройства примерно в 2 раза. Также можно взять сверхъяркие smd светодиоды и разместить их отдельным блоком.

Прошивка

Для прошивки МК ATtiny2313 следует использовать самодельный программатор, подключаемый к RS-232 компьютера и известный многим PonyProg2000. Перед прошивкой необходимо выставить фьюзы в соответствии с таблицей.

Прошивку для бегущих огней на ATtiny2313 можно скачать здесь.

Бегущие огни схема

В другой конструкции эффект проявляется от плавного поочередного зажигания трех гирлянд собранных лампочек накаливания. Гирлянды нужно расположить таким образом, чтобы лампочки одной гирлянды чередовались с лампочками других. В третьей устройство реализовано на логических микросхемах серии ТТЛ и включает в себя генератор прямоугольных импульсов, счётчик, дешифратор и индикаци на 16-ти светодиодах).

Бегущие огни схема на микроконтроллере ATtiny2313 и светодиодах (034-el)

Эта конструкция способна осуществлять управление тринадцатью светодиодами, которые подсоединены через токоограничивающие резисторы напрямую к портам микроконтроллера ATtiny2313.

Тумблером SA3 можно осуществлять переключение между возможными вариантами работы. Тумблерами SA1 и SA2 можно регулировать скорость движения огней или частоту мигания каждого светодиода отдельно. Все это зависит, от положения тумблера SA4. При верхнем положении он регулирует скорость бегущих огней, а при нижнем частота мигания.

При установке светодиодов в линейку необходимо соблюдать очередность как указано на рисунке от HL1 до HL11. Микроконтроллер ATtiny2313 тактируем от имеющегося внутреннего генератора с частотой 8 МГц.

При прошивки мкроконтроллера ATtiny2313, фьюзы следует выставить как на рисунке для программы PonyProg, а для утилиты CodeVisionAVR указание битов следует прописать инверсными.

Радио самоделка работает следующим образом. В момент подачи напряжения питания светодиоды начинают последовательно загораться и тухнуть. Визуально это смотрится как движение огонька слева направо (или наоборот). Такой эффект и генерирует «бегущий огонь».

Генератор прямоугольных импульсов выполнен на микросхеме К155ЛА3. Используется только три элемента 2И-НЕ. С 8-го пина микросборки выходят прямоугольные импульсы. Частота их следования достаточно мала. Это позволяет реализовать эффект видимого переключения светодиодов. В случае необходимости скорость переключения можно регулировать с помощью изменения радиокомпонентов R1 и C1.

Счетчик DD2 используется для подсчёта импульсов, следующих от генератора и передачи двоичного кода на дешифратор К155ИД3, который преобразует двоичный четырёхразрядный код в уровень логического нуля, который появляется на одном из 16 выходов. Для понимания работы смотри принцип работы дешифратора

В предлагаемом устройстве очередность зажигания гирлянд для создания эффекта осуществляется с помощью трех электромагнитных реле путем использования различных значений напряжения, поступающего в цепь их обмоток

При подаче напряжения питания от сети оно поступает на первичную обмотку сетевого трансформатора Т1, к вторичной обмотке которого подключен выпрямитель, собранный по схеме с удвоением напряжения на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С2, СЗ. Эффективное напряжение вторичной обмотки трансформатора составляет 13,5 Б. Поэтому выпрямленное напряжение в результате удвоения оказывается равным около 32 В. В исходном состоянии транзистор VT1, включенный по схеме с общим коллектором, заперт, поскольку конденсатор С1 разряжен. При этом все реле обесточены и горит гирлянда HL1.

Начинается заряд, конденсатора С1. По мере заряда конденсатора напряжение на нем и на эмиттере транзистора растет. Когда оно достигнет значения, при котором ток в обмотке реле КЗ превысит ток срабатывания, контакты К3.1 переключатся, лампы HL1 погаснут, а лампы HL2 загорятся. Дальнейшее увеличение напряжения на эмиттере транзистора приводит к срабатыванию реле К2, которое контактами К2.1 выключит лампы HL2 и включит HL3. Наконец, продолжающееся увеличение напряжения приводит к срабатыванию реле К1, контакты которого К1.1 разряжают конденсатор С1.

В результате запирается транзистор, все реле обесточиваются, зажигаются лампы HL1, а контакты К1.1 размыкаются. Тогда конденсатор вновь начинает заряжаться и процесс повторяется. Скорость заряда конденсатора и перемещения бегущего огня можно регулировать переменным резистором R2. В качестве сетевого трансформатора используется выходной трансформатор кадровой развертки ТВК-110ЛМ от черно-белых телевизоров. Из двух вторичных обмоток используется та, сопротивление которой составляет 1 Ом. Автор предложил использовать электромагнитные реле типа РЭС9.

Конструкция представляет собой мультивибратор, состоящий из трех каскадов. Отпирание транзисторов и зажигание включенных в их цепи светодиодов осуществляется последовательно один за другим.

При сборке устройства желательно подобрать транзисторы с возможно большим коэффициентом усиления по току, а конденсаторы с минимальной утечкой.

Схема достаточно простая состоит из двух микросхем и десятка светодиодов, которые поочередно загораются.

Для регулировки скорости бегущих огней используется потенциометр R2.

Бегущие огни

Бегущие огни на светодиодах – один из вариантов автоматического устройства, основанного на осветительных приборах типа LED или более простых видах, которые достаточно широко применяются в рекламных световых конструкциях, а также в автомобильной промышленности. По своей сути это устройство, которое управляет светодиодами и приборами на их основе строго в соответствии с программой, заложенной в микросхеме.

Весьма популярны при управлении световыми приборами устройства, построенные на основе программируемых контроллеров. По такому принципу работает большая часть бегущих огней. К числу массовых, наиболее распространенных микросхем управления можно отнести восьмиразрядную микросхему-контроллер с накопителем памяти PIC12F629. И простейший прибор, который можно сделать своими руками с его применением – это реверсивные бегущие огни, т. е. выполняющие попеременное возвратно-поступательное включение светодиодов или иных источников света.

Схема подобного прибора достаточно проста и содержит только управляющее устройство с уже заложенной в память соответствующей программой. Напряжение подается от источника стабилизированного питания пяти или двенадцати вольт с применением дополнительного интегрального стабилизатора.

Шестнадцать светодиодов, выстроенных в любом необходимом мастеру порядке, располагаются на текстолитовой основе и коммутируются в такой последовательности, которая требуется для заданной цели. Такой прибор очень экономичен в энергопотреблении как от 12, так и от 5 вольт с общим током около 20 миллиампер.

Подобные бегущие огни можно с успехом применять в автомобиле в качестве дополнительного стоп-сигнала, т. к. светодиоды будут поочередно включаться до тех пор, пока на устройство будет подаваться питание.

Более сложные устройства

Для устройств со сложными алгоритмами переключения применяются более высокотехнологичные микропроцессоры. Схему бегущих огней на светодиодах подобного типа можно увидеть на рисунке ниже. Для того чтобы сделать их своими руками, понадобится изготовление мультивибратора, основанного на микроконтроллере DD1 K561ЛА7, а также микросхеме-счетчике DD2 К561ИЕ8.

При помощи первого будет создаваться импульс, включаться тот или иной светодиод. Счетчик же будет переключать питание по группам источников света. Таким образом, возможна реализация такого устройства, как бегущие огни с выбором программ.

Ниже приведена схема подобных бегущих огней. Усилитель сигнала основывается на транзисторах VT1 и VT2, которые открываются при подаче напряжения со счетчика. В качестве фильтра используется конденсатор С2 и С3. Ну а С1 регулирует периодичность подачи.

Смонтировать подобное устройство бегущих огней можно на печатной текстолитовой плате размером всего 3.7 х 5 см, т. е. объемом со спичечный коробок.

Согласно схеме, светодиоды по группам подключаются к трем выводам. Количество световых элементов зависит от питающей мощности, но не стоит формировать очень большие группы во избежание перегрузки питающей сети.

Желательно также обеспечить защиту транзисторов КТ972А теплоотводящими радиаторами. Кстати, их можно заменить чуть менее мощными аналогами, а именно КТ315 или же КТ815 – все это уже на усмотрение мастера, на изменения в работе самой схемы это никак не влияет.

Такие элементы, как DD1.1 и DD1.2 выполняют функции генерирования импульса, подаваемого на счетчик.

При подборе сопротивления R6 необходимо учитывать, что номинальное его значение не должно быть меньше 1 килоома.

Конечно, сами светодиоды монтируются на отдельной платформе. Хотя если подобное устройство предназначается для использования в качестве бегущих огней на стоп-сигнале автомобиля и заводские огни состоят из светодиодов, можно подключиться непосредственно к ним. Это избавит от лишней работы по монтажу и коммутации новой платформы под световые элементы.

Заключение

Даже имея незначительный опыт в электротехнике и радиоэлектронике, собрать схему бегущих огней вполне возможно. Но уж если с такими знаниями совсем никак, а установить огни на свой автомобиль есть большое желание, тогда есть смысл приобрести уже готовое устройство. На сегодняшний день на прилавках автомагазинов, да и магазинов электротехники такие приборы представлены в огромном ассортименте. В подобных конструкциях будет присутствовать больше функций, таких, например, как включение или мигание стоп-сигнала при аварийной остановке, движении назад и т. п.

Бегущие огни в стоп-сигналах автомобиля – это не только дань эстетике, но еще и безопасность. Ведь мигающий или двигающийся огонек всегда более заметен, чем статично горящий. А потому установка подобного устройства всегда желательна.

Статья написана по материалам сайтов: ledjournal.info, www.texnic.ru, lampagid.ru.

«

Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Добавить комментарий