Инструкция по изготовлению бегущих огней на светодиодах своими руками

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;

• счётчика;

• дешифратора;

• 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 .

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 24 = 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. Вот короткое видео работающего устройства.

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.

Нравится

Главная &raquo Цифровая электроника &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Базовые логические элементы и их обозначение на схеме.

• Как работает JK-триггер?

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).

Бегущие огни на 10 светодиодах

Один из самых популярных световых эффектов это эффект бегущие огни. Визуально он выражается в том, что в цепочке каких-либо источников света, например электрических лампочек, в самом простом варианте поочередно загорается один или группа источников, расположенных один возле другого. При этом, благодаря инерции нашего зрения, создается видимость того, что источник света перемещается, «бежит» по цепочке с определенной скоростью. В качестве источников света в таких конструкциях могут использоваться не только электрические лампочки, но и, например, светодиоды.

Простое и в то же время надежное устройство, реализующее световой эффект бегущих огней, можно собрать с использованием обыкновенных светодиодов. Предлагаемая конструкция представляет собой обычный переключатель, в котором напряжение питания поочередно подается на один из десяти светодиодов.

Принципиальная схема бегущих огней

Данное устройство, основу которого составляют две микросхемы и десять транзисторов, условно можно разделить на три функциональных блока: задающий генератор, блок управления и схему индикации. Как и большинство подобных конструкций, предлагаемый модуль изготовлен с использованием счетчиков импульсов. Задающий генератор, формирующий импульсы управления, выполнен на микросхеме IC2, которая включена по схеме нестабильного мультивибратора. При этом рабочая частота задающего генератора определяется величиной сопротивления резистора R1 и значением емкости конденсатора С1. При использовании данных элементов с указанными на принципиальной схеме параметрами частота следования управляющих импульсов будет около 15 ГЦ. С выхода задающего генератора (вывод IC2/3) управляющие импульсы подаются на блок управления, основу которого составляет микросхема IC1, являющаяся счетчиком импульсов. На десяти выходах этой микросхемы обеспечивается последовательное формирование напряжения логической единицы. Первоначально на всех выходах счетчика импульсов присутствуют напряжения логического нуля. Другими словами, уровень напряжения на каждом из выходов микросхемы IC1 (выводы IC1/1-7.9-11) будет низким и недостаточным для того, чтобы открылся транзистор, база которого подключена к соответствующему выходу.

При поступлении от задающего генератора первого управляющего импульса на вход счетчика CLK (вывод IC1/14) на выходе DO0 (вывод IC1/3) сформируется напряжение логической единицы, то есть на этот выход будет подано напряжение более высокого уровня. Таким образом, на одном из выходов блока управления появится управляющее напряжение, которое подается на соответствующий вход блока индикации. В рассматриваемой схеме блок индикации выполнен на транзисторах Т1-Т10 и светодиодах D1-D10.

С выхода DO0 (вывод IC1/3) напряжение высокого логического уровня поступает на базу транзистора Т10 и обеспечивает его отпирание. В результате через открытый переход «коллектор-эмиттер» транзистора Т10 анод светодиода LD10 оказывается подключенным к плюсу источника питания, что приводит к свечению этого диода. Поступление на вход микросхемы IC1 следующего управляющего импульса от задающего генератора обеспечит формирование напряжения логической единицы на выходе DO1 (вывод 1С 1/2). При этом на выходе DO0 вновь появится напряжение низкого логического уровня, транзистор Т10 закроется, а светодиод LD10 погаснет. В то же время транзистор Т9 откроется, а диод LD9 начнет светиться.

При подаче на вход счетчика IC1 непрерывной последовательности из десяти управляющих импульсов напряжение высокого логического уровня будет поочередно формироваться на выходах DO0-DO9, чем будут обеспечены последовательные вспышки светодиодов от LD10 до LD1. Если эти светодиоды расположить один возле другого, то, как уже отмечалось, благодаря инерции нашего зрения, создастся видимость того.что светящийся диод «бежит» по цепочке. После того как на вход счетчика будет подана следующая последовательность из десяти управляющих импульсов, произойдет повторный цикл поочередных вспышек светодиодов. И так будет продолжаться до отключения питания.Остается добавить, что использование в данной схеме транзисторов Т1-Т10 в качестве управляющих работой светодиодов ключей обусловлено тем, что токовая нагрузка микросхемы IC1 весьма незначительна. Поэтому непосредственное подключение отдельных светодиодов к ее выходам может привести к неисправности микросхемы