При подключении обязательно обращайте внимание на маркировку на печатной плате, контроллере и инструкции в руководстве пользователя. С правильным подходом и некоторыми базовыми навыками, это довольно простая задача, которая не требует особого опыта.
Бегущие огни на светодиодах. Схемы, инструкции, принцип работы
В данном материале я собираюсь подробно рассказать о наиболее распространенных схемах, которые используются для создания светодиодных ламп. Если вы подойдете к этому вопросу правильно и будете соблюдать все рекомендации, то сможете собрать довольно эффектные «конструкции» по предложенной схемой.
Обсуждаемая тема включает работу светодиодных осветительных приборов. Эти схемы можно использовать в различных транспортных средствах, таких как автомобили, мотоциклы, велосипеды и других подобным, потому как они способны эффективно привлекать внимание прохожих и водителей.
Мы разработали три различных схемы работы светодиодных ходовых огней, используя при этом очень простые и доступные компоненты.
В первой схеме мы используем мигающие светодиоды, которые управляются через транзистор создавая неустойчивый мультивибратор.
Вторая схема базируется на интегральной схеме CD4017, при этом светодиоды загораются последовательно, один за другим в заданной последовательности.
Третья схема также основана на использовании CD4017, но в этом варианте светодиоды будут светиться иначе, так как это двунаправленные светодиоды.
Эти электрические схемы могут использоваться, чтобы украсить ваш автомобиль или оказаться полезными в экстренных ситуациях, например, когда ваш автомобиль ломается, и вам необходима помощь.
В следующих разделах мы приведем подробное описание каждой из этих схем, в частности, опишем их принципы работы, требуемые компоненты и общую структуру.
Простая схема бегущих светодиодных огней
Компоненты для этого проекта
Для реализации данной схемы вам понадобятся следующие компоненты:
- 2 x 2N2222A (NPN транзистор);
- 2 x 22 мкФ конденсатор — 50 В (поляризованный);
- 2 x 46 кОм резистор (1/4 Вт);
- Яркий белый светодиод (один) с размером 6 x 8 мм;
- Источник питания на 12 В.
Принцип работы
Согласно представленной схеме, проект строится на концепции простого нестабильного мультивибратора. В момент включения схемы один из транзисторов будет включен (в состоянии насыщения), а другой — выключен (в состоянии покоя).
Предположим, что транзистор T1 включен, а T2 выключен, в результате чего конденсатор C2 начнет заряжаться за счет последовательного подключения светодиодов. Как только светодиоды получают питание, они начинают светиться.
В это время транзистор T2 находится в состоянии выключенного благодаря разряду конденсатора C1 (при этом отрицательная плоскость подключена к базе Q2). Как только конденсатор C1 достигнет постоянной времени C1R1, он полностью разряжается и начинает свой новый цикл зарядки через R1.
В это время зарядка идет в обратном направлении. Когда конденсатор достигает достаточного уровня заряда, создавая напряжение 0,7 В, транзистор T2 активируется, позволяя конденсатору C2 разрядиться через Q2.
Теперь же, когда пластина конденсатора C2, связанная с базой транзистора T1, становится отрицательной, это приводит к выключению T1, и группа светодиодов выключается.
На данном этапе конденсатор C1 вновь начинает зарядку от соответствующих светодиодов, подключенных последовательно (через базу T2). Это приводит к свечению данного набора светодиодов.
Конденсатор C2, в свою очередь, заканчивает разрядку и начинает зарядку через R2. Как только заряд достигает 0,7 В, это вызывает активацию транзистора T1, и процесс повторяется заново, создавая эффект бегущего огня.
Схема бегущих светодиодных огней на микросхеме
Вторая конструкция бегущих светодиодных огней представляет собой схему, использующую десятичный счетчик CD4017 совместно с таймером 555.
Необходимые компоненты
В данном проекте вам понадобятся следующие компоненты:
- 1 x интегральная схема CD4017 (десятичный счетчик);
- 1 x интегральная схема 555 (таймер);
- 1 x резистор 18 кОм (1/4 Вт);
- 1 x резистор 2,2 кОм (1/4 Вт);
- 1 x потенциометр 100 кОм;
- 1 x поляризованный конденсатор 1 мкФ — 50 В;
- 1 x керамический дисковый конденсатор 0,1 нФ (код 100 пФ 101);
- 10 x 8 мм ярких белых светодиодов;
- Источник питания 5 В.
Принцип работы схемы бегущих огней на LED, используя микросхему
В этом проекте мы создали простую схему, в которой светодиоды светятся один за другим, создавая визуальный эффект преследования источника света. Давайте разберем, как функционирует данная схема.
Прежде всего, в схеме мы видим две основных части: интегральная схема таймера 555 и интегральная часть счетчика CD4017, связанная со светодиодами. Таймер 555 в данной конфигурации работает в режиме нестабильного мультивибратора.
В данном режиме он создает импульсы, частота которых регулируется резисторами R1 (2,2 кОм), R2 (18 кОм), потенциометром VR1 (100 кОм) и конденсатором C1 (1 мкФ). Частоту этих импульсов можно изменять, корректируя значение потенциометра на 100 кОм.
Сгенерированный импульс подается на вход десятичного счетчика IC CD4017 в качестве тактового сигнала. Чтобы понять работу CD4017, отметим, что на каждый тактовый импульс счетчик увеличивает свое значение на 1, в результате чего каждая выходная клемма становится активной (высокой) в соответствии с полученным импульсом.
Так как это десятичный счетчик, он выполнит отсчет на 10, после чего обнулит результаты и начнет процесс заново. Это создает эффект движения, если светодиоды размещены по кругу, создавая ощущение, что один светодиод «преследует» другой.
Микроконтроллер ATtiny2313 для бегущих огней
Данное устройство относится к серии микроконтроллеров AVR, разработанных компанией Atmel. Благодаря своей высокой производительности, ATtiny2313 часто используется именно для управления эффектами бегущих огней. Эти микроконтроллеры обладают простотой программирования, универсальностью и поддерживают разработку множества различных электронных схем и устройств.
ATtiny2313 функционирует на основе простой архитектуры, где порты для ввода и вывода идентичны по своей функции. На этом микроконтроллере просто выбрать одну из 12 доступных программ, поскольку он не перегружен лишними опциями и настройками. Данная модель доступна в двух различных корпусах: SOIC и PDIP, что позволяет выбрать подходящее для вашего проекта. Ее характеристики включают:
- 32 8-битных общих регистра;
- возможность выполнения 120 операций за один тактовый цикл;
- внутренняя flash-память объемом 2 кБ с поддержкой 10 тыс. циклов стирания и записи;
- внутренняя EEPROM на 128 байтов с 100 тыс. циклами;
- 128 байт встроенной оперативной памяти;
- возможность использования 4 ШИМ-каналов;
- наличие таймеров-счетчиков на 8 и 16 бит;
- встроенный генератор;
- удобный интерфейс для назначения различных функций и другие полезные возможности.
Существуют два варианта микроконтроллеров в зависимости от их критериев питания:
- классическая модель ATtiny2313 работает при напряжении от 2,7 до 5,5 В и поддерживает максимальный ток до 300 мкА на частоте 1 МГц в активном режиме;
- версия ATtiny2313А (4313) функционирует на уровне 1,8-5,5 В с потребляемым током до 190 мкА при аналогичной частоте.
В режиме ожидания данное устройство потребляет менее 1 мА.
Как упоминалось ранее, встроенная память микроконтроллера позволяет использовать 11 различных конфигураций световых схем, а возможность последовательного выбора всех комбинаций светодиодов составляет 12 программ.
Схема бегущих огней и принцип её работы
Данная схема светодиодных ходовых огней построена на основе микроконтроллера, который занимает центральное место в проекте. Все его выходы подключены непосредственно к светодиодам:
- порт B (PB0-PB7) полностью задействован для управления светом;
- три вывода порта D (PD4-PD6) также активно используются;
- выводы PA0 и PA1 работают, поскольку они освобождены благодаря встроенному генератору.
Клемма 1 — PA2, или Reset — не включается в рабочей схеме, поэтому резистор R1 нужен для подключения к цепи питания микроконтроллера ATtiny2313. Питание +5 В подается на контакт №20 (VCC), а минусовая часть поступает на контакт №10 (GND). Полярный конденсатор C1 используется для защиты от возможных неисправностей и снижения помех, возникающих при работе микроконтроллера.
Поскольку нагрузка на каждый вывод невелика, целесообразно использовать светодиоды с рабочим током до 20 мА.
Как обычные smd 3258, так и яркие светодиоды в корпусах DIP могут использоваться в этой схеме. Всего количество светодиодов – 13. Функция ограничения тока будет обеспечена использованием резисторов R6-R18.
Схема управляется с помощью переключателя SA1, кнопок SB1-SB3 и цифровых входных портов PD0-PD3, которые соединены через резисторы R2, R3, R6 и R7. Эта конструкция позволяет включать и выключать светодиоды в 11 различных режимах, задавая конкретную программу с помощью поворотной ручки SB3. Переключатель SA1 позволяет регулировать скорость мигания светодиодов. Порядок действий таков:
- При переводе SA1 в замкнутое состояние.
- Изменение скорости с помощью кнопок SB1 (ускорение) и SB2 (замедление).
Важно отметить, что использование этих кнопок для переключения изменяет яркость светодиодов, от тусклого мерцания до максимально яркого свечения.
Варианты сборки
Существует два недорогих и относительно простых способа монтажа светодиодных маячков: на печатной плате и на макетной плате. В обоих случаях рекомендуем использовать корпус PDIP на плате DIP-20 в качестве основы для проекта. Остальные компоненты также должны быть смонтированы в корпусах DIP.
Для монтажа на макетной плате подойдет модель размером 50×50 мм с шагом 2,5 мм. Светодиоды можно устанавливать как на самой плате, так и на внешней планке, соединяя их с основной схемой гибкими кабелями.
Для миниатюрной печатной платы более предпочтительно, если ручная сборка осветительных ламп на светодиодах планируется для активного использования в будущем.
Например, если они будут установлены на велосипеде или автомобиле. В таком случае вам понадобятся следующие компоненты:
- односторонний текстолит 55×55 мм;
- конденсатор 100 мкФ-6,3В;
- DD1 – Attine 2313;
- резистор 10 кОм-0,25 Вт±5% (R1);
- 17 резисторов по 1 кОм-0,25 Вт±5% (R2-R18);
- 13 светодиодов LED диаметром 3 мм (цвет не имеет значения);
- 3 кнопки KLS7-TS6601 или аналог (SB1-SB3);
- переключатель движковый ESP1010 (SA1).
Тем, кто уже имеет практический опыт работы с радиотехническими проектами, стоит рассмотреть возможность приобрести микросхему Attiny2313 в формате SOIC вместе с SMD резисторами. Это поможет значительно уменьшить общий размер схемы почти на 50%. Также можно интегрировать высококачественные SMD-светодиоды на отдельный модуль.
