Гирлянда на мигающих светодиодах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Среди многообразия мигающих елочных гирлянд все большую популярность получают "простые ультрасовременные", состоящие... только из светодиодов. Вместо привычного нагромождения схемных решений (с электронными ключами, которые периодически открываются-закрываются низкочастотными RC-, RL- или LC-генераторами) здесь малогабаритные полупроводниковые светоизлучатели. Правда, светодиоды, выступающие в роли своеобразных микровыключателей, не простые (рис. 1а-1 в). Наименование данного класса оптикоэлектронных приборов, разработанных на стыке интегральной микроэлектроники и оптики, - Blinking LED lamps (мигающие светодиоды, или МСВ).

Основой мигающего светодиода является бескорпусной КМОП-генератор А1 (рис. 1в). Именно он периодически открывает и закрывает электронный ключ А2. Находящийся здесь же светодиод HL1, соответственно, вспыхивает с частотой 1,5- 2,5 Гц. Причем сама конструкция такова, что МСВ можно подключать (благодаря встроенному резистору R2) к источнику постоянного напряжения напрямую, без внешнего токоограничителя.

Строго говоря, в данном полупроводниковом оптикоэлектронном приборе имеется еще и низкоомный резистор R1 величиной 5-8 Ом, но его можно не учитывать при рассмотрении общего принципа работы. Типовые характеристики МСВ таковы, что при изменении питания от 3,5 до 13 В прямой ток находится в пределах от 6 до 60 мА.

Диод VD1 выполняет защитную функцию (на случай подачи обратного напряжения). Ну а длительное протекание через него большого тока (150-200 мА) грозит выводом МСВ из строя.

Как видно из обобщенной функциональной схемы мигающего светодиода, здесь имеется свой частотозадающий конденсатор С1, как и у прежних устройств с электронными ключами. Только он обладает малой емкостью, поскольку выполняется в виде распределенной интегральной структуры на общей подложке. Низкая же частота генерации (2 Гц) обусловлена в первую очередь внутренними сверхвысокоомными КМОП-резисторами. Неизбежный в производстве технологический разброс приводит к тому, что встретить два абсолютно одинаковых (по частоте генерации) МСВ - большая редкость.

Мигающие светодиоды (рис. 1а) внешне мало чем отличаются от типовых АЛ307, хорошо известных многим радиолюбителям. Даже невооруженным глазом в каждом из оптикоэлектронных "новичков" просматривается "чип" (в данном случае это подложка с интегральными элементами), монолитный световод из сверхрассеивающей пластмассы, а также катод и анод.

На принципиальных электрических схемах МСВ изображаются аналогично обычным светодиодам. Единственное графическое отличие - вместо пары сплошных стрелок "светоизлучателей" вычерчиваются две пунктирные.

Рис. 1. Мигающий светодиод (а), его условное обозначение (б) и обобщенная функциональная схема (в): 1 - анод; 2 - катод; 3 - подложка (полупроводниковая, с интегральными элементами); 4 - световод монолитный (из сверхрассеивающей пластмассы).

Рис. 2. Новогодний сувенир с мигающими светодиодами (а) и его принципиальная электрическая схема (б)

НL1, НL8, НL15 L-56 ВНD (L-56 ВGD, L-56 ВYD)

НL2-НL7, НL9-НL14, НL16-НL21 АL307БМ (АЛ307ГМ)

Х2.ХЗ Dendy - разъемы (СГ5, СШ 5)

Рис. 3. Рекомендуемый вариант соединения светодиодов в виде стилизованной елочки (а) и его модификация на примере одного из участков мигающей электронной гирлянды (б)

Рядом со значком мигающего светодиода располагаются буквы HL с соответствующим порядковым (по схеме) номером, а также условное наименование, ориентируясь на которое, можно определить цвет излучения и другие характеристики данного МСВ. В числе наиболее распространенных - относительно недорогие L-56BHD (красный), L-56BGD (зеленый), L-56BYD (желтый) фирмы King-bright или их аналоги. Внешний диаметр у данных приборов - порядка 5 мм, что позволяет МСВ удачно размещать на панелях с обычными светодиодами типов АЛ307БМ и КИПД40А1 - К (красный), АЛ307ГМ и КИПД40А1-Л (зеленый), АЛ307ЖМ и КИПД40А1-Ж (желтый).

Теперь, после краткого знакомства с новым классом доступных оптикоэлектронных устройств, предлагается смастерить оригинальный новогодний сувенир с использованием мигающих и обычных светодиодов (рис. 2а). По сути, это переливающаяся разноцветными огнями гирлянда (рис. 2б) из трех светоизлучающих участков по семь полупроводниковых приборов в каждом, которая выполняется в виде стилизованной елочки.

В качестве источника энергии подойдет готовый блок питания. Например, от игровой приставки DENDY или более мощной SEGA MEGA DRIVE-2. Но вполне приемлемо и самодельное устройство (с постоянным напряжением 14-16 В и током 0,1-0,2 А на выходе), выполненное в виде вилки-переходника и включающее в себя понижающий трансформатор Т1, выпрямительный мост VD1 -VD4, конденсатор фильтра С1, входной Х1 и выходной Х2 электроразъемы.

При подаче питания светодиодные цепочки начинают мигать с небольшой периодичностью (примерно 2 раза в секунду). Частота вспышек у каждого из трех МСВ своя, немного отличающаяся от указанной; поэтому гирлянда переливается огоньками, образуя разнообразные сочетания световых геометрических фигур. Вдобавок ко всему сказывается здесь и отсутствие жесткой синхронизации между КМОП-генераторами, входящими, как подчеркивалось выше, в состав мигающих светодиодов. В работе схемы присутствует элемент случайности, и получающаяся в итоге иллюминация зрителям не надоедает.

Конструкция самой елочки-основы может быть разной, зависящей от вкусов и опыта изготовителя. Например, в стандартном варианте для монтажа используется лицевая текстолитовая панель 200x150x0,5 мм с просверленными в ней согласно замыслу (рис. 3а) 5-мм отверстиями под 21 светодиод. Корпус каждого из будущих новогодних огоньков вставляют и приклеивают к такой плате компаундом или быстросохнущим "Моментом", а электрическое соединение элементов гирлянды в единое целое осуществляют проводом типа МГПВ-0,2 с использованием малогабаритного паяльника, канифоли и легкоплавкого припоя (время пайки выводов не должно превышать 1-2 с). Задняя и боковые стенки елочки-основы могут выполняться из односторонне фольгированного стеклотекстолита, скрепленного по ребрам пайкой.

Для изготовления не менее привлекательного варианта новогоднего сувенира берут поролон размером 200x150 мм и толщиной 10-20 мм, в который втыкают светодиоды так, чтобы из них образовался рисунок елочки. Выводы каждого из этих полупроводниковых приборов на обратной стороне поролона осторожно разгибают и соединяют тонкими проводами согласно монтажной схеме (рис. За).

Как свидетельствует практика, налаживание самоделки, собранной в строгом соответствии с принципиальной электрической схемой из заведомо исправных радиодеталей, трудностей не вызывает даже у малоопытных новичков.

Самая распространенная ошибка - неправильная полярность включения одного или нескольких светодиодов. Для подстраховки рекомендуется впаять в конструкцию (до первого опробывания елочки-гирлянды) токоограничительный резистор R1, выделенный на принципиальной электрической схеме (рис. 2б) пунктиром. Затем сувенир включают в сеть. Замеряя падение напряжения на R1 вольтметром (желательно цифровым), убеждаются, что, хотя контролируемая величина и постоянно меняется, показания прибора даже при одновременной вспышке всех светодиодов не превышают 3 В. При ином результате надо искать ошибки в монтаже.

Если вдруг выясняется: схема собрана безупречно, а контролируемая величина почему-то меньше 1,5 В, то идут на замену указанного выше резистора простейшей перемычкой. Оптимальным же можно считать вариант, при котором токоограничитель остается в схеме. При этом номинал R1 подбирается таким, чтобы отношение U в вольтах к R1 в омах не превышало 0,06 (то есть максимальный ток, протекающий через резистор-ограничитель, был не более 60 мА).

Любители экспериментов, конечно же, вправе по-своему расположить полупроводниковые светоизлучатели, чтобы добиться от уже отлаженной схемы наиболее выразительных световых эффектов. Важно соблюсти при этом правила симметрии, в том числе в цвете и типах светодиодов для каждой из гирляндных цепочек. А если позволит запас мощности блока питания, то, видимо, есть смысл увеличить число новогодних огоньков в сувенире до 27 штук, воспользовавшись, к примеру, модификацией (рис. 3б) принципиальной электрической схемы устройства.

Надежность такого технического решения гарантирована, если максимальный ток через резистор R1 при отладке гирлянды не будет превышать 120 мА.

Автор: С.Рюмик

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Осязание робота в 100 раз чувствительней человеческого 25.09.2014 Ученые из США оборудовали робота датчиком осязания нового типа. Благодаря этому устройство смогло захватить свободно висевший в воздухе USB-кабель, и вставить его штекер в USB-гнездо. Новый датчик был показан на Международной конференции по "умным" роботам и системам, состоявшейся в Чикаго 14-18 сентября. Роботы, используемые в промышленности, могут обеспечивать высокую точность при манипуляциях с объектами, форма, размер и местоположение которых заранее известны. Но манипуляции с объектом, который свободно висит в воздухе - это нечто беспрецедентное для робота, утверждают авторы разработки. Удалось это благодаря применению датчика GelSight. Как правило, датчики осязания производят расчет механических сил на основе механических же измерений, но GelSight использует в работе оптику и алгоритмы распознавания образов. Иначе говоря, тактильный сигнал сначала преобразуется в визуальный, после чего "мозг" робота обрабатывает именно его. GelSight представляет собой блок синтетической прозрачной резины с покрытием металлизированной краской с одной стороны. Резина деформируется под воздействием объекта, с которым входит в контакт, а краска позволяет выровнять светоотражающие свойства материалов, облегчая тем самым проведение точных оптических измерений. В последней модификации датчик устанавливается в пластмассовый кубик, стороны которого могут пропускать свет различного цвета (зеленый, красный, синий, белый). Этот свет излучают светодиоды, которые расположены на противоположном конце кубика. Если резиновый слой, покрывающий одну из сторон кубика, деформируется, свет отражается от металлизированной краски, и его "ловит" камера, которая установлена рядом с диодами. На основе перепадов интенсивности света различных цветов новый алгоритм может воссоздавать трехмерную структуру углублений и складок на поверхности, с которой датчик соприкасается. Даже маленькое устройство с низким разрешением, которое установлено на манипуляторе робота, имеет чувствительность в 100 раз большую, нежели палец человека (последний способен на ощупь отделить один бугорок от другого, только если расстояние между ними не превышает 1 мм).

Другие интересные новости:

▪ Обнаружены сигнальные печатные платы внутри клеток человеческого организма

▪ Животные видят человеческую злость

▪ Когда уши вянут

▪ Терпимость к диссонансам приходит с возрастом

▪ Сверхтонкий и бесшумный охладитель процессоров

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Крылатые слова, фразеологизмы. Подборка статей

▪ статья Ты записался добровольцем? Крылатое выражение

▪ статья Как Рентген обнаружил излучение, названное позже его именем? Подробный ответ

▪ статья Таволга вязолистная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Конструкции на основе микросхемы КР1182ПМ1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как разделить газету? Секрет фокуса. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026