Схема бегущих огней на транзисторах
Схему бегущих огней можно сделать своими руками без особых затрат. Такое устройство придаст интерьеру или автомобилю оригинальность, креативность и праздничное настроение круглый год. В статье мы разберем несколько вариантов простых и доступных схем на транзисторах и микросхемах для реализации "бегущего огня".
Принцип работы бегущих огней на транзисторах
Бегущие огни работают по принципу последовательного включения и выключения светодиодов, создавая иллюзию движущегося света. В основе лежит простая схема, состоящая из генератора импульсов и счетчика импульсов, которые управляют светодиодами.
Генератор импульсов обычно выполнен на таймере NE555. Он формирует периодические электрические импульсы определенной частоты и подает их на вход счетчика.
Счетчик (например, микросхема К155ИЕ5) подсчитывает количество импульсов от генератора и в зависимости от их числа выдает сигналы управления на свои выходы, к которым подключены светодиоды.
Таким образом, светодиоды поочередно включаются и выключаются, формируя бегущую волну. Скорость движения регулируется частотой генератора.
В настоящее время в интернете море схем с бегущими огнями. В нашей статье рассмотрим самую простую схему, собранную на двух популярных микросхемах: таймере 555 и счетчике CD4017.
Давайте разберем эту простую и доступную схему бегущих огней на транзисторах подробнее.
Простая 12-вольтовая схема бегущих огней
Для создания бегущих огней на транзисторах нам потребуются следующие детали:
- Микросхема NE555 в качестве генератора импульсов
- Микросхема счетчика (например, К561ИЕ8 или другие аналоги)
- 10 светодиодов с рабочим напряжением 3 В
- Резистор 1 кОм
- Конденсатор 1 мкФ
- Источник питания 12 В
Схема проста и наглядна:
Пошаговая сборка:
- Паяем NE555 с элементами R1, C1 по схеме для создания генератора
- Подключаем на вход счетчика К561ИЕ8 импульсы от выхода NE555
- Соединяем выходы счетчика К561ИЕ8 с анодами светодиодов
- Через резисторы R1-R10 ограничиваем ток через каждый светодиод
- Подаем питание 12 В на схему через выключатель
При подаче питания светодиоды начинают мигать, формируя "бегущий огонь".
Для увеличения яркости свечения можно установить транзисторы между счетчиком и светодиодами в качестве буферов для увеличения тока через светодиоды.
Схема бегущих огней на микроконтроллере
Еще один распространенный вариант - это построение схемы бегущих огней на микроконтроллере. Это дает ряд преимуществ:
- Компактная и дешевая схема
- Гибкая настройка алгоритмов управления светодиодами
- Возможность записи в память множества световых эффектов
- Удобное переключение режимов работы
Рассмотрим пример схемы на популярном микроконтроллере ATtiny2313:
Микроконтроллер управляет работой 13 светодиодов, подключенных к его портам ввода-вывода. Резисторы R1-R13 ограничивают ток через каждый светодиод.
Кнопки SB1-SB3 и переключатель SA1 используются для выбора режимов работы и настройки скорости переключения светодиодов.
Таким образом, применение микроконтроллера позволяет существенно упростить схему бегущих огней и сделать ее более функциональной.
Выбор транзисторов и светодиодов
Для реализации схемы бегущих огней важный момент - правильный подбор транзисторов и светодиодов. Рассмотрим основные моменты.
Светодиоды для схемы бегущих огней желательно выбирать яркие, с углом свечения 120-150 градусов. Это обеспечит хорошую видимость эффекта. По напряжению свечения обычно выбирают светодиоды на 3-3,6 В.
Транзисторы для схемы
В качестве транзисторов можно использовать модели серий КТ315, КТ503, КТ3102. Это npn транзисторы общего назначения.
Также подойдут популярные маломощные транзисторы: 2N2222, BC547, BC557 и аналоги. Но не забывайте заранее уточнять технические характеристики транзисторов.
Расчет токов и сопротивлений
При сборке схемы бегущих огней важно правильно выбрать номиналы резисторов в цепях светодиодов. Для этого необходимо рассчитать ток через каждый светодиод.
Формула расчета тока через светодиод:
I=(Упит − Усв. светодиода)/R
Например, для светодиода на 3 В при напряжении питания 12 В получаем:
I=(12 В - 3 В)/R
Выбираем ток 20 мА. Тогда сопротивление резистора R=9*12/20 = 54 Ом. Ближайшее стандартное значение — 56 Ом.
Печатная плата для бегущих огней
Схема бегущих огней может быть реализована на печатной плате несколькими способами:
- Изготовление платы самостоятельно методом химического травления
- Заказ готовой печатной платы у производителя
- Использование готового модуля с бегущими огнями на плате
Для самостоятельного проектирования печатной платы можно использовать САПР, например Eagle, Sprint-Layout.
Корпус для бегущих огней
Корпус для "схемы бегущих огней" можно выполнить из пластика, дерева, металла. Варианты изготовления:
- Фрезеровка из цельного куска пластика или дерева
- Токарная обработка металлического цилиндра
- 3д-печать корпуса по модели
Для работы схемы бегущих огней необходим источник питания. Рассмотрим варианты его реализации.
Расчет мощности блока питания
Необходимо рассчитать суммарную потребляемую мощность схемы. Учитываем:
- Количество и параметры светодиодов
- Потребление микросхем
- Потери мощности в проводах и контактах (до 20%)
Для 10 светодиодов по 20 мА и напряжению 3В суммарный ток составит 10*20мА = 200 мА. При напряжении 12В получаем мощность 12*0,2 = 2,4 Вт.
Готовые блоки питания
Простое решение - использование готового блока питания на 5В или 12В с запасом по току. Можно применить блоки для LED лент.
Другой вариант - сборка простой схемы стабилизатора напряжения на основе интегральной микросхемы КР142ЕН5А и дополнительных элементов.
Собранная вами схема бегущих огней на светодиодах 12 вольт найдет применении в самых разных областях:
- Декор интерьера, сцены
- Дизайн автомобиля
- Световые игрушки и гирлянды
- Элементы карнавальных костюмов
Благодаря простоте схемы и доступности компонентов, вы сможете воплотить тысячи оригинальных идей на основе "бегущего огня".
Микроконтроллер ATmega8
Еще один распространенный вариант микроконтроллера для схемы бегущих огней - это ATmega8 фирмы Atmel.
Он имеет достаточное количество портов ввода-вывода для подключения светодиодов, прост в программировании и дешев.
Пример схемы на ATmega8 аналогичен рассмотренной ранее для ATtiny2313. К портам PB0-PB7 микроконтроллера подключены светодиоды через ограничивающие резисторы.