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:

  1. Паяем NE555 с элементами R1, C1 по схеме для создания генератора
  2. Подключаем на вход счетчика К561ИЕ8 импульсы от выхода NE555
  3. Соединяем выходы счетчика К561ИЕ8 с анодами светодиодов
  4. Через резисторы R1-R10 ограничиваем ток через каждый светодиод
  5. 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:

  1. Изготовление платы самостоятельно методом химического травления
  2. Заказ готовой печатной платы у производителя
  3. 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.

Комментарии