Разноцветная елка

Приближается новогодний праздник, а с ним и хлопоты по оформлению елки. Как ее лучше нарядить? Переключающиеся и мигающие гирлянды, «бегущие» и переливающиеся огни многим уже приелись. Хотелось бы увидеть что-нибудь новое, более оригинальное и интересное. А если, например, украсить елку не гирляндами ламп, а подсвечивать ее разноцветными прожекторами, которые будут создавать различные красочные сочетания, разнообразные по составу и длительности свечения? Что ж, это вполне осуществимо. Нужно лишь собрать автоматический переключатель прожекторов, с описанием которого предлагаем вам познакомиться.

Прожекторов всего четыре — синего, зеленого, красного и желтого цветов. Электронное устройство, автоматически управляя их включением и выключением, позволяет получить 15 вариантов освещения елки, причем длительность циклов можно плавно регулировать в пределах от нескольких секунд до минуты. Питается прибор от сети переменного тока напряжением 220 В, максимальный потребляемый ток не превышает 1,15 А. Мощность лампы в каждом прожекторе — не более 60 Вт.

В переключатель входят четыре основных узла: цифровой генератор, электронный ключ, блок питания и прожекторы.

Цифровой генератор состоит из импульсного низкочастотного генератора, собранного на логических элементах DD1.1 — DD1.3 микросхемы DD1 (рис. 1), и делителя частоты, функции которого выполняет двоичный счетчик DD2. Конденсаторы С1, С2 и переменный резистор R1 образуют цепь обратной связи генератора. Тумблер SA1 служит для переключения диапазонов генерации. При его нажатии частота следования импульсов уменьшается, а их длительность увеличивается. Переменный резистор R1 позволяет плавно регулировать частоту в широких пределах.

На выходах счетчика DD2 формируется четырехзначный двоичный код, который меняется после каждого импульса, приходящего на вход микросхемы.

Напряжение логического сигнала снимается с выходов счетчика и поступает через ограничительные резисторы R2—R5 на базы транзисторов VТ1 — VТ4, которые вместе с симисторами VS1—VS4 выполняют роль электронных ключей. Поскольку все четыре ключа абсолютно одинаковы, рассмотрим принцип действия только одного из них. Когда на его вход поступает напряжение низкого логического уровня, транзистор VТ1 заперт. Переход «катод — управляющий электрод» симистора VS1 также заперт, и ток через прибор не проходит. С появлением на базе транзистора логической 1 он открывается, на управляющий электрод симистора через ограничительный резистор R6 поступает отпирающее напряжение, и прибор открывается. Это приводит к включению соответствующей накальной лампы, установленной в одном из прожекторов. После того как логическая информация на входе узла вновь примет нулевое значение, симистор окажется запертым и лампа погаснет.

На рисунке 2 показана принципиальная схема блока питания с подключенными к сети лампами EL1 — EL4 прожекторов. Он вырабатывает два постоянных напряжения: стабилизированное 5 В — для питания микросхем и 6 В — для питания управляющих ключей.

Чтобы разобраться, какие комбинации свечения ламп позволяет получать наш прибор, взгляните на таблицу. Так будут переключаться прожекторы, если лампу EL1 через ключевое устройство соединить с выходом Q1 счетчика DD2, EL2 — с выходом Q2, EL3 — с Q4, EL4 — с Q8. Каждому варианту логического кода на выходе DD2 соответствует определенная комбинация свечения ламп. Когда код имеет значение 0000, ни одна из ламп не горит.

Элементы цифрового генератора и электронных ключей размещаются на общей монтажной плате размером 100X25 мм, выполненной из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1—2 мм. На лицевой стороне плата имеет проволочную перемычку (рис. 3). Блок питания собран на отдельной монтажной плате размером 110X25 мм, выполненной из того же материала (рис. 4).

В устройстве можно применить следующие детали. Микросхемы К155ЛА4 и К155ИЕ5 допустимо заменить аналогичными серий К133, К555 и др., транзисторы — на КТ602(М), КТ805(М), КТ807, КТ815, КТ817, КТ819 с любыми буквенными индексами; симисторы КУ208Г — на КУ208В или приборами 3 — 12-го классов из серий ТС106, ТС112, ТС122; диодные блоки — на КЦ405 с любым буквенным индексом или восемью мощными диодами, например, марки КД202, соединенными в два выпрямительных моста; стабилитрон КС156А — на КС147А.

Оксидные конденсаторы применены марки К50-6, К59-16, неполярный — малогабаритный керамический, например, КМ5, КМ6, К73. Постоянные резисторы — любой марки, переменный — СП1, СП2, СПО, ППБ. Тумблеры — малогабаритные, например, Т1, Т2, ТЗ-С. Ток, на который должен быть рассчитан предохранитель, зависит от суммарной мощности накальных ламп. ХР1 — стандартная сетевая вилка.

Сетевой трансформатор — марки ТВЗ-1-6 от ламповых радиоприемников и усилителей. Напряжение 220 В подают на выводы 1 и 3 трансформатора. Две вторичные обмотки, соединенные параллельно (они подключены к выводам 4 и 5), разделяют. Поскольку они имеют одинаковые параметры, неважно, к какому диодному блоку будет подключена каждая из них.

Если указанного трансформатора не нашлось, подойдет любой другой с двумя вторичными обмотками, обеспечивающими напряжение по 6 В каждая. Обмотка III должна быть рассчитана на ток не менее 0,5 А. В качестве такого трансформатора подойдет унифицированный марки ТН или ТАН.

Корпус устройства можно изготовить самостоятельно или использовать готовую металлическую или пластмассовую коробку подходящих размеров. На ее лицевой панели установите тумблеры и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой. На одной из боковых стенок закрепите держатель предохранителя. Рядом сделайте отверстия для сетевого шнура и проводов, идущих к прожекторам.

Для изготовления прожекторов потребуются четыре жестяные банки Ø70—100 мм и 120—160 мм, лучше всего из-под кофе. В дне банки вырезается отверстие Ø33 мм (рис. 5), в которое вставляется патрон осветительной лампы, снабженный сетевым шнуром. По бокам, с диаметрально противоположных сторон сверлят два отверстия Ø3—5 мм. Из полоски алюминия изготавливают П-образную скобу-стойку с двумя отверстиями того же диаметра на концах. Затем из фанеры, ДСП или пластмассы делают подставку. В середине основания скобы и в центре подставки сверлят по отверстию Ø5—6 мм. При помощи винта с потайной головкой и гайки скобу и подставку скрепляют между собой так, чтобы скоба могла вращаться. Так же закрепляют на концах скобы и банку.

Баллоны ламп прожекторов необходимо покрыть разноцветными лаками с разведенными в них пастами от стержней шариковых ручек. Лампа EL1 — желтого цвета, EL2 — красного, EL3 — синего, EL4 — зеленого.

Устройство не нуждается в налаживании.

Возможности прибора можно расширить, если провода от прожекторов снабдить сетевыми вилками, а на корпусе установить четыре розетки. У каждой из них одну клемму необходимо соединить с верхним по схеме (рис. 3) выводом сетевой обмотки трансформатора, а вторую — с анодом соответствующего симистора. Теперь появляется возможность поэкспериментировать, меняя цвета прожекторов, подключаемых к тому или иному выходу устройства.

Э. АПРЕЛЕВ