ЭЛЕКТРОНИКА — ЁЛКЕ

Комплект электронных новогодних украшений из четырех независимых устройств разработал и изготовил ученик 9-го класса член руководимого мной радиокружка детского дворца творчества г. Саранска Алексей Пичушкин. На городской выставке технического творчества в 2004 году он с этими украшениями занял первое место.

Переключатель гирлянд

Это устройство представляет собой плоскую ёлочку (из любого жесткого листового материала), украшенную четырьмя мигающими светодиодными гирляндами. Принципиальная схема устройства представлена на рисунке 1а.

В схеме имеются два генератора прямоугольных импульсов. Один выполнен на логических элементах DD1.1 и DD1.2. С его выхода сигнал подается на инвертор DD1.3, затем разветвляется: одна его часть подается на транзистор VT2, а другая через инвертор DD1.4 — на транзистор VT1. Благодаря тому, что сигналы подаются в противофазе, транзисторы открываются поочередно, и также поочередно происходит переключение гирлянд HL1, HL5, HL9 и HL2, HL6, HL10, включенных в коллекторные цепи транзисторов.

Другой генератор со своими инверторами, выполненный на элементах DD2.1 — DD2.4, работает так же, как и первый, но с большей частотой. Он поочередно переключает транзисторы VT3 и VT4, которые соответственно включают гирлянды светодиодов HL3, HL7, HL11 и HL4, HL8, HL12. Резисторы R3, R4, R5, R6 ограничивают ток нагрузки логических элементов DD1.3, D1.4, DD2.3, DD2.4. Стабилитрон VD1 и резистор R9 образуют стабилизатор напряжения питания микросхем.

Рис. 1. Принципиальные электрические схемы переключателей гирлянд:

а — с управлением от двух генераторов; б — с управлением от четырех генераторов

Второе устройство похоже на первое: тоже ёлочка с четырьмя светодиодными гирляндами. Принципиальная схема приведена на рис. 1б. Но, в отличие от первого, гирлянды управляются четырьмя отдельными генераторами, работающими на различных частотах. Первый из них собран на логических элементах DD1.1, DD1.2; второй — на DD1.3, DD4; третий — на DD2.1, DD2.2 и четвертый — на DD2.3, DD2.4. Генераторы управляют транзисторными ключами VT1 — VT4, которые включают соответствующие светодиодные гирлянды. Резисторы R9 — R12 ограничивают ток через светодиоды. Резистор R13 и стабилитрон VD1 представляют собой стабилизатор напряжения питания микросхем DD1 и DD2. Цепочки R15 — С7 и R16 — С5 — развязывающие Они уменьшают влияние генераторов друг на друга через цепи питания.

Музыкальные гирлянды

Следующее устройство (рис.2) — это своеобразная светомузыка. В нем музыкальный сигнал от микросхемы DD1 управляет четырьмя группами гирлянд по пять светодиодов в каждой. Микросхема DD1 наряду с функцией музыкального синтезатора является еще и задающим генератором, сигнал ЗЧ которого с вывода 1 DD1 через усилитель на транзисторе VT2 поступает на счетный вход двоичного счетчика DD2 (вывод 10). Каждый 128-й импульс с вывода 13 счетчика DD2 поступает на вход CN (вывод 14) десятичного счетчика DD3. Сигналы с выходов счетчика DDЗ открывают соответствующие транзисторные ключи, которые включают светодиодные гирлянды.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема «музыкальных» гирлянд

Частота переключения гирлянд определяется ритмом мелодии — и в результате создается красивый светомузыкальный рисунок.

Индикатор Нового года

Этот индикатор (рис.З) обеспечивает автоматическое поразрядное зажигание и гашение цифр наступающего Нового года на табло.

На логических элементах DD1.1 и DD1.2 выполнен задающий генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых зависит от сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С1. Сигнал с задающего генератора через инверторы на логических элементах DD1.3 и DD1.4 поступает на вход (вывод 14) счетчика DD2, работающего в режиме дешифратора. Выходы счетчика соединены с S- и R-входами триггеров микросхемы DD3, а их выходы триггеров подключены к эмиттерным повторителям на транзисторах VT1 — VT4, нагруженным на аноды самодельных светодиодных индикаторов HL1 — HL4.

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема и фото цифрового индикатора

Работает устройство следующим образом. Импульсы частотой 1 …1,5 Гц с задающего генератора поступают на счетчик DD2, где на выходах 0 — 9 последовательно появляются высокие логические уровни, которые на выходах 0, 1, 2, 3 поочередно переводят, в свою очередь, RS-триггеры микросхемы DDЗ также в состояние высокого логического уровня на выводах 2, 9, 10, 1. Эти сигналы разрешают работу эмиттерных повторителей на транзисторах VT1 — VT4. При этом произойдет последовательное зажигание цифр на индикаторах, начиная со старшего разряда. Очередные два импульса с задающего генератора не влияют на состояние индикаторов. Следующие четыре импульса с генератора приведут к появлению высоких уровней на выходах 6,7,8,9 счетчика, которые будут переводить RS-триггеры в нулевое состояние, вызывая поочередное запирание транзисторов VT1 — VT4 и гашение индикаторов. Далее процесс повторяется.

Каждый цифровой индикатор сделан из семи светодиодов АЛ307. Излучающая часть светодиодов обточена в форме прямоугольников размерами 4×2 мм. Располагаются светодиоды в порядке, обычном для семисегментных индикаторов. Выводы светодиодов соединяются таким образом, чтобы загоралась нужная цифра. Для обеспечения одинакового сечения светодиодов величины сопротивлений резисторов R10 — R13 подбираются в зависимости от количества соединенных светодиодов в соответствующих индикаторах.

Литература

И.Ф. Потачин. Для новогодней ёлки. Журнал «Радио», № 11, 2002

Ю. РОГОЖИН, руководитель радиокружка Дворца детского технического творчества, г. Саранск