Сам себе электрик

СВЕТОЭФФЕКТЫ! ЛЮБЫЕ!

23.03.2016

СВЕТОЭФФЕКТЫ! ЛЮБЫЕ!

Большинство автоматов световых эффектов (АСЭ), включая самодельные конструкции для оформления дискотек, новогодних и других праздников (см. «Моделист-конструктор» № 4 и 5 за 1995 г.), способны в лучшем случае выдавать лишь перепрограммируемые световые комбинации. Даже при всем многообразии используемых схемных решений эти устройства, как правило, не могут хотя бы в некотором интервале времени произвольно менять порядок воспроизводимых эффектов и картин. Предлагаемые же мною разработки лишены указанных недостатков.

 

Первая из этих конструкций (рис.1) выполняется на базе трех типовых микросхем. Но даже она способна работать в режиме «хаос», с произвольным изменением порядка и числа (от 0 до 5) включаемых ламп. Всего же в данном АСЭ предусматривается 32 световые комбинации, причем период повторения одной из них переменный. При определенной скорости переключения ламп можно получать эффект «бегущий огонь» в прямом или обратном направлении либо другие варианты упорядоченного «перемещения света».
 
Вторая конструкция АСЭ имеет восемь каналов. Выполняемая с использованием восьми микросхем (рис.1), она может демонстрировать цикл «бегущий огонь" в прямом и обратном направлении. Суть первого — в 8-разовом перемещении «светового участка», создаваемого одной из восьми ламп (режим «хаос одиночной»). Второе слагаемое цикла тоже состоит из 8-разового «про-бегания огня». Но создается этот эффект хаотическим включением уже нескольких ламп из восьми.
 
Как и в первой конструкции АСЭ, здесь тоже абсолютно непредсказуема периодичность повторения той или иной комбинации. Да и переход от одного эффекта к другому внутри цикла автоматический. Причем «бегущий огонь» всегда начинается с разной лампы: первой вспыхивает та, номер разряда которой старше последней, светившейся в упомянутом режиме «хаос одиночной».
 
Регулирование скорости переключения ламп у обоих автоматов ручное. Но его можно «увязать» с ритмикой ударных инструментов в музыкальном сопровождении, дополнив АСЭ специальной приставкой (рис.2).
 
Поскольку генераторы Г1и Г2, а также формирователь коротких импульсов (ФКИ) у рассматриваемых конструкций одинаковые, постольку и изображены они в развернутом виде только на принципиальной электрической схеме первого АСЭ, а на остальных иллюстрациях — условно, как функциональные блоки с пояснительными надписями. Упрощенно, в виде пронумерованных прямоугольников показаны на всех автоматах и схемы управления (СУ) световыми приборами. Они ведь также могут быть одинаковыми, сделанными по наиболее приемлемому из типовых вариантов (рис.3).
 
В предлагаемых мною конструкциях АСЭ используются простейшие генераторы случайных чисел. В каждом из автоматов Г1 работает на логических эле ментах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К176ЛА7. Управляя сменой световых комбинаций, он может изменять ее частоту в пределах 0,5—3 Гц, для чего предусматривается резистор R1. Генератор Г2 на логических элементах DD2.1 — DD2.3 второй микросхемы К176ЛА7 имеет более высокую, чем Г1, частоту генерации. Участвуя в создании световой комбинации, он «признает» управление только «по времени работы», а при использовании в составе второго, существенно усложненного автомата, служит для трансляции импульсов, поступающих от Г1.
 
Между Г1 и Г2 включен формирователь коротких импульсов. Собранный на логических элементах DD1.3 и DD1.4 микросхемы К176ЛА7, он формирует короткий импульс на выходе 11 DD2.4 каждый раз, когда на входы DD1.3 и 5 DD1.4 поступает фронт сигнала с вывода 11 DD1.2 генератора Г1.
 
Короткий импульс, формируемый от широкого импульса генератора Г1, необходим для включения Г2 с последующей генерацией «пачки». Длительность его должна быть малой, чтобы сделать практически незаметным мерцание ламп во время работы генератора Г2 совместно со счетчиком DD3. Однако и здесь нужно проявлять осторожность. Ведь непомерное сокращение длительности короткого импульса уменьшением емкости конденсатора С2 грозит сбоями и остановкой формирования световых комбинаций «по случайности».
 
На принципиальной электрической схеме у Г2 (рис.1) показана перемычка между выводами 5 и 6 DD2.1. Ее предназначение — переводить устройство в режим генерации при внешнем разрешающем сигнале высокого уровня (лог. 1) на входе 8 DD2.2. С устранением же этой перемычки (и управлением по выводу 5 DD2.1) Г2 может работать и как ретранслятор импульсов, приходящих на 8 DD2.2, и как генератор «пачек» от тех же импульсов.
 
На печатной плате генератора Ґ2 (рис.1) перемычка уже установлена. Следовательно, на счетчик DD3 поступит «пачка», равная по длительности короткому импульсу. Определив число содержащихся в ней импульсов, счетчик остановится и включит некоторую комбинацию ламп. Затем весь цикл повторится, начиная с выхода импульса от Г1 и кончая включением новой комбинации ламп.
 
Продолжительность каждого из светоэффектов, которые можно получать при использовании второго из предлагаемых мною автоматов, равна 8, а всего цикла — 32 тактовым импульсам генератора И. Из особенностей принципиальной электрической схемы этого АСЭ нельзя также не отметить, что сразу после включения питания обеспечивается одновременная установка в нулевое положение счетчиков DD4 и DD7, для чего служит логический элемент DD6.4. А в качестве первого светоэффекта выступает «бегущий огонь» прямого направления.
 
Между счетчиками DD4 и DD7 размещается формирователь импульсов по фронту и спаду входящего сигнала, работающий на DD5, DD6.1—DD6.3. Диоды VD3—VD5 служат для исключения взаимовлияния выходов и суммирования лог. 1 счетчика DD7.
 
Особенности работы АСЭ можно уяснить на примере формирования двух последних эффектов в цикле. В частности, когда после поступления семнадцатого импульса произойдет замена логической единицы сигналом низкого уровня (логическим нулем) на выводе 11 счетчика DD4.
 
С получением на выводе 5 DD2.1 лог. О генератор Г2 станет работать как ретранслятор импульсов от Г1. Следствием смены уровней напряжения на выводе 11 микросхемы DD4 будет посылка импульса от формирователя импульсов по фронту и спаду с вывода 4 DD5.3 счетчику DD7. В результате произойдет передвижение лог. 1 с вывода 2 на 4. Мультиплексор DD9, получив лог. 1 на вывод 14, соединит выводы (со второго по пятый) дешифратора DD8 с соответствующими схемами управления, а DD3 поведет счет на уменьшение, в такт импульсов генератора И, которые транслируются генератором Г2.
 
Коды DD3 будут дешифрированы DD8 и воспроизведены световыми приборами как «бегущий огонь» обратного направления. Сразу же после окончания этого эффекта (с выключением последней лампы) от генератора Г1 поступит двадцать пятый импульс, который и приведет к замене логического нуля единицей на выводе 11 счетчика DD4, отчего Г2 получит разрешение на работу в качестве генератора «пачек». Формирователь импульсов по фронту и спаду, среагировав на это, заставит счетчик DD7 сместить (подачей импульса на вывод 14) лог. 1 с вывода 4 на 7. А мультиплексор DD9, дождавшись аналогичного смещения с вывода 14 на 9, отключит выходы (со второго по пятый) дешифратора DD8, но соединит схему управления с выходами счетчика DD3 (с третьего по шестой).
 
Из-эа получения «пачек» счетчиком DD3 и выдачи результатов на схему управления будет воспроизводиться хаотическое 8-разовое включение нескольких ламп. Причем выходы 0, 1, 6 и 7 у дешифратора DD8 останутся подключенными к схеме управления на протяжении всего светового эффекта. Отключение последует лишь после того, как восемь раз вспыхнут хаотически выбранные несколько ламп и на счетчик DD4 поступит тридцать третий (по времени) импульс. Появившаяся на выводе 10 DD7 «сверхкраткая» лог 1 переведет его в нулевое положение (то есть на выводе 3 установится «1»), после чего начнется новый цикл.
 
Относительно простой (I) и усложненный (II) автоматы световых эффектов
Рис.1. Относительно простой (I) и усложненный (II) автоматы световых эффектов:
 
а — принципиальная электрическая схема; б — эскиз печатной платы; нумерация используемых радиодеталей сквозная
 
Рис.2. Принципиальная электрическая схема и печатная плата устройства для привязки частоты переключения ламп к ритмике ударных инструментов музыкального сопровождения
Рис.2. Принципиальная электрическая схема и печатная плата устройства для привязки частоты переключения ламп к ритмике ударных инструментов музыкального сопровождения
 
Схемы управления световыми приборами
Рис.3. Схемы управления световыми приборами:  
 
а — низковольтными; б — высоковольтными, с реле и 100-ваттной  нагрузкой; в—с контактным переключением мощной нагрузки; г с оптопарой в управляющей цени
 
Теперь несколько слов об упомянутой приставке для «привязки» (согласования) частоты переключения ламп к темпу ударных инструментов музыкального сопровождения. Как видно из принципиальной электрической схемы (рис.2), устройство представляет собой фильтр (VT1, R3, R4, С2) с частотой среза 100 Гц, соединенный с аналого-цифровым преобразователем (VT2, VD1, VD2, DD1). А так как выход 11 DD1.3 равнозначен рассмотренному ранее выводу 11 DD1.2 генератора Г1 (рис.1), то становится вполне осуществимым подключение приставки к формирователю коротких импульсов через типовой тумблер SB1.
 
Выбор той или иной схемы управления (рис.3) зависит от задач и возможностей изготовителя. Однако следует учитывать, что VT2 должен иметь запас по 1к, на 20—30 процентов превышающий максимальный ток нагрузки. Решившись на использование вариантов с реле, нелишне также знать, что популярное среди радиолюбителей РЭС22 может управлять (без тиристорной коммутации в силовой цепи) нагрузкой, не превышающей 100 Вт на контактную группу. К тому же релейные схемы наиболее «медлительны»; их применение оправдано, если планируемая частота коммутации не более восьми переключений в секунду. Не исключено и управление тиристором через импульсный трансформатор. Правда, для этого потребуются отдельный генератор и дополнительные цепи коммутации.
 
Источником электроэнергии для любого из рассмотренных АСЭ и приставки могут служить как самодельные, так и готовые блоки питания с выходным напряжением от 5 до 12 В. В том числе и стабилизированные — от калькулятора. Надо лишь учитывать, что при 6-вольтном питании, например, сам автомат потребляет ток до 20 мА, приставка — до 10 мА, да плюс еще схемы управления световыми приборами, не говоря уже о коммутируемых лампах накаливания.
Наименее экономичны релейные схемы управления. Например, при использовании реле РЭС22 с сопротивлением обмотки 175 Ом схема управления при 12-вольтном напряжении питания будет потреблять не менее 70 мА на один канал.
 
Выпрямительные диоды VD3—VD6 в цепях тиристоров должны иметь запас по току, на 30 процентов превышающий суммарный Іпотр всех ламп. Если же требуемых сильноточных вентилей под руками не окажется, то можно вместо одного общего диодного моста применить несколько выпрямителей, каждый из которых будет питать столько каналов,сколько он способен обеспечить.
 
Налаживание автоматов заключается в проверке работоспособности генераторов Г1 и Г2. Если АСЭ питается от источника с напряжением, отличающимся от 6 В, то приходится корректировать номиналы резистора R2 (добиваясь, чтобы И вырабатывал импульсы в требуемом диапазоне)и конденсатора С2 (при повышенном Uпит его емкость уменьшают и при заниженном увеличивают). 
 
В конструкции автоматов применены резисторы МЯТ или их аналоги. Переменный резистор R1 — любой из группы А. Выбор типа конденсаторов, включая и большеемкостные электролитические, практически ничем не ограничен. Диоды Д9 вполне заменимы на аналоги. Вместо транзисторов КТ315 можно устанавливать КТ312, КТ3102, КТ209. Мощные полупроводниковые триоды КТ815А (КТ815В) заменяемы на КТ817 с индексами от А до Г в наименовании.
 
Тиристоры следует брать помощнее и устанавливать на радиаторы (желательно с принудительным охлаждением при лампах более 600 Вт на канал). Выпрямительные диоды: 5-ампер-ные — КД202Ж, КД202К, КД202М, Д231Б, Д245Б; 10-амперные - Д231А, Д232А, Д233, Д245А, Д246А, Д247. Реле: 5-вольтные — РЭС9 (паспорт РС4.524.203), РЭС10 (РС4.524.304); 12-вольтные - РЭС9 (РС4. 524.202), РЭС10 (РС4.524.312, РС4.524.322), РЭС15 (РС4.591.004), РЭС22 для непосредственного управления лампами (РФ4.523.023-01 или с сопротивлением обмотки 175 Ом, РФ4.523.023-05).
 
С заменой микросхем дела обстоят несколько сложнее. В частности, на месте К176ИЕ2 в первом автомате (счетчик DD3) допустимо использование К561ИЕ11 или К165ИЕ14. В этом случае АСЭ станет четырехканальным. Причем К561ИЕ11 включается согласно рисунку 1, за исключением того, что на вывод 10 подается -Uпит. При установке же К561ИЕ14 выводы 9 и 10 соединяются с +Uпит. Остальные выводы у названных микросхем одинаковы по назначению.
 
Во втором автомате допустимо использование в качестве счетчика DD4 микросхемы К561ИЕ11, а не К176ИЕ2. Правда, сам АСЭ придется немного скорректировать: вывод 10 вновь устанавливаемой микросхемы заземлить, а второй включить вместо 11 -го. К тому же на вывод 15 счетчика DD4 необходимо будет подать импульсы от генератора Г1.
 
Возможна также замена К561ИЕ8 (счетчик DD7) на К561ИЕ9, но с изменением пайки диода VD2, новое местоположение которого — между выводами 11 и 15. Да и в качестве счетчика DD3 допустимо использование иной, чем запланированная К561ИЕ11, микросхемы. Например, К561ИЕ14 с соответствующей корректировкой: на вывод 9 такого счетчика следует подать +Uпит .
 
В заключение важное напоминание. При замене микросхем на указанные варианты неизбежны соответствующие изменения в топологии печатных плат.
Д. АТАЕВ, г. Стерлитамак, Башкортостан




Рекомендуем почитать
  • ЕЩЕ О СВЕТИЛЬНИКАХ
    ЕЩЕ О СВЕТИЛЬНИКАХЭпоха всеобщего дефицита побуждала нас создавать те вещи, которые в магазинах найти было невозможно. Однако эпоха изобилия не остановила этот процесс. По-видимому, скромное домашнее творчество подчиняется теперь иным законам, диктуемым рыночными ценами или велением души.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.