123
Главная » 2011 » Декабрь » 20 » ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁЛОЧКА
21:35
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁЛОЧКА

Миниатюрная электрическая ёлочка создаёт множество красивых световых эффектов, которые переключаются автоматически. Она содержит небольшое количество деталей, легко повторяется в домашних условия и питается от батарейки напряжением 9 вольт.

Почему получается такое разнообразие световых эффектов? В конструкции ёлочки используются установленные в параллель три мигающих светодиода. Поскольку светодиоды соединены параллельно по питанию, то оказывают взаимное влияние друг на друга. Поэтому гирлянды с зависимыми светодиодами начинают переключаться с изменяющейся частотой. Соответственно изменяются длительность свечения подключенных им последовательно светодиодов,  которые  расположены произвольно на поверхности ёлочки.



***


  •    Из особенностей электрической схемы ёлочки стоит отметить высокую экономичность и широкий диапазон питающих напряжений. При включении одной или нескольких гирлянд длительность вспышки невелика, так как мигающий светодиод включается на короткое время. Поэтому потребление даже в рабочем режиме (автоматическое переключение гирлянд) составляет в среднем 7-8мА!
  •    "Свежая" батарейка 9 вольт, позволяет получать вспышки гирлянд ёлочки с максимальной яркостью. А если батарейка "севшая", то получается большее количество воспроизводимых световых эффектов. Работоспособность ёлочки с такой батарейкой сохраняется, но яркость свечения светодиодов будет несколько ниже.



1.ВИДЕОТЕСТЫ РАБОТЫ ЁЛОЧКИ.

На видео.1. показано включение ёлочки в затемнённом помещении. Яркость вспышек гирлянд на ёлочке очень велика, поэтому создаётся некоторый эффект размытия. На видео.2. показано включение ёлочки днём с умеренной освещённостью комнаты. Легко заменить, что световые эффекты изменяются не дискретно, а плавно переходят один в другой.


Видео.1.




Видео.2.






2.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

  Перед тем как выполнить сборку ознакомьтесь с конструктивным исполнением ёлочки, расположением элементов. Конструктивное исполнение ёлочки показано на фото.1. В качестве материала был выбран картон зелёного цвета, так как ёлочка должна быть зелёного цвета. Вата выполняет три функции одновременно, она является элементом декора, маскирует батарейку и удерживает ёлочку в вертикальном положении.


  В конструкции ёлочки не случайно использованы светодиоды жёлтого и красного цвета свечения. Они включаются при небольших токах и имеют большую яркость свечения по сравнению с другими. Обратите внимание на порядок расположения на ёлочке светодиодов красного и жёлтого цвета свечения как простых так и мигающих.

  Установка светодиодов другого цвета свечения особенно зелёного не рекомендуется. Светодиоды зелёного цвета свечения имеют меньшую яркость и включаются при несколько большем токе. Это приведёт к неравномерному свечению всех остальных светодиодов и "размазанному световому эффекту.



  КОМПОНЕНТЫ ЁЛОЧКИ

  1. Светодиоды жёлтого цвета свечения в корпусе 3мм.
  2. Светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм.
  3. Мигающие светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм.
  4. Тонкий картон зелёного цвета (одна сторона).
  5. Вата.
  6. Пластиковый стаканчик прозрачный.
 


фото.1.нажимайте фото для просмотра в полном размере.



3.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

  На рис.1. приведена электрическая схема ёлочки.  Для создания световых эффектов на ёлочке установлено три гирлянды. Все гирлянды соединены параллельно друг с другом. В каждой из гирлянд установлено четыре светодиода включенных последовательно. Каждая из гирлянд управляется включенным последовательно мигающим светодиодом. Это происходит следующим образом.

Устройство мигающего светодиода показано на рис.2. С подключенными последовательно светодиодами мигающий светодиод работает как прерыватель тока. При включении через мигающий светодиод протекает ток и зажигает остальные светодиоды в цепи гирлянды. При отключении (гашении) мигающего светодиода гирлянда будет обесточена и все светодиоды этой гирлянды погаснут.


 Рис.1.Принципиальная электрическая схема

  Разнообразие световых эффектов (несколько вариантов) достигается за счёт нестабильности параметров задающего генератора расположенного в корпусе мигающего светодиода. Нестабильность проявляется в незначительном изменении частоты переключения мигающего светодиода. Иначе говоря частота этого генератора как бы "плавает" (изменяется). Поэтому моменты включений и выключений трёх мигающих светодиодов и следовательно зависимых от них простых светодиодов будут изменяться с течением времени.

Разнообразию световых эффектов способствует фактор включения-выключения (мигающим светодиодом) гирлянд приводящий к незначительным броскам тока в общей цепи питания. Броски тока (изменения) в цепи питания незначительно меняет пороги включения и выключения мигающих светодиодов.  Так же положительным фактором продуцирующим разнообразие световых эффектов является низкий ток источника питания. Так например, если батарейка "севшая", то общее количество световых эффектов возрастает.


СПРАВКА: МИГАЮЩИЙ СВЕТОДИОД.

  Мигающие светодиоды появились на стыке интегральной микроэлектроники и оптики. В зарубежной аббревиатуре мигающие светодиоды имеют сокращение BLL (B-blinking, L-led, L-lamp). На электрических схемах мигающие светодиоды изображаются как и обычные светодиоды, но вместо пары сплошных стрелок вычерчиваются две пунктирные. Внешне мигающие светодиоды похожи на типовые. В каждом из мигающих светодиодов просматриваются: чип на подложке и монолитный светодиод из светорассеивающей пластмассы, выводы анода и катода.


      
Рис.2.

На поверхности кристалла мигающего светодиода размещена бескорпусный КМОП-генератор А1. Он периодически  открывает и закрывает электронный ключ А2. Расположенный на одной подложке кристалл светодиода HL1, вспыхивает с частотой 1.5-2.5Гц. Благодаря встроенному резистору R1, можно подключить мигающий светодиод к источнику постоянного напряжения напрямую, без внешнего токоограничительного резистора!

При изменении питания т 3,5 до 13В на выводах мигающего светодиода прямой ток находиться в пределах от 6 до 60мА. Диод VD1 выполняет защитную функцию (на случай подачи обратного напряжения). Если в течении длительного времени через мигающий светодиод протекает ток превышающий 150-200мА, то светодиод будет испорчен.



4.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.


  Для успешной сборки придерживайтесь инструкций приведённых далее. Последовательность сборки изменять не рекомендуется.
Перед началом сборки скачайте архив по приведённой ссылке в конце статьи. Чертёж ёлочки в архиве в точных размерах. Вам необходимо распечатать чертёж на листе белой офисной бумаги формата А4 на  цветном струйном принтере. Проводить редактирования или изменения пропорций чертежа нельзя! При печати параметры печати по размеру рисунка должны быть 100%.

Обратите внимание на монтажный чертёж из архива, он цветной! Все цветные линии соединения показывают правильные соединения между светодиодами. Подготовьте все необходимые компоненты приведённые в табл.1.

 Табл.1.Список компонентов.



  На рис.3 показаны точные размеры ёлочки. На рис.4 приведён монтажный чертёж (см. архив) со схемой подключения светодиодов в гирляндах.


нажмите фото для просмотра в полном размере

Рис.3

Рис.4

  Возьмите кусок тонкого картона который должен иметь одну поверхность зелёного цвета. Эта сторона будет лицевой.  Размеры картона 100х70мм. На тыльную (не зелёную) сторону картона приклейте с помощью сухого клеевого карандаша монтажный чертёж из архива (по ссылке в конце статьи). Вырезайте ножницами по контуру ёлочки. У вас получится фигура в форме ёлочки из зелёного картона (фото.2). С противоположной стороны будет наклеенный монтажный чертёж (фото.3).


нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.5

Фото.6


Со стороны монтажного чертежа аккуратно проделайте отверстия на позициях светодиодов (фото.6). После того как отверстия будут проделаны, вид с лицевой стороны будет такой как на фото.7.

Как правильно установить светодиод? Посмотрите на фото.8. У светодиодов и красного и жёлтого цвета свечения есть две ножки (выводы), одна из которых длиннее другой. Длинная ножка - плюсовая, а короткая минусовая.

ВНИМАНИЕ! Проверить каждый по отдельности светодиод можно с помощью 3 вольтовой литиевой батарейки. Подключите плюс батарейки к плюсовому выводу светодиода, а минус батарейки к минусовому выводу светодиода и светодиод зажжётся (фото.8).


нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.7

Фото.8


ВНИМАНИЕ! После установки светодиодов на позиции не отрезайте выводы светодиодов, так как они используются для соединения в гирлянды.

  Установите светодиоды ориентируясь по фото.1 и фото.9 ориентируя их вниз анодами (плюсовыми выводами). На позиции HL4,HL7,HL8  светодиоды на этом этапе сборки не устанавливайте! Не забудьте, что нижний ряд должен быть из трёх мигающих светодиодов. Для каждой гирлянды на чертеже соединения помечены своим цветом. Выгибайте выводы светодиодов в направлении цветных линий на монтажном чертеже. Выполните пайку в местах соединений светодиодов. У светодиодов HL1,HL5,HL11 один из выводов остаётся не запаянным на этом этапе сборки.

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.9

Фото.10

Установите на позиции светодиоды HL4,HL7 (фото.11). Выполните соединения двух выводов светодиодов HL4,HL7 (фото.12). Остальные два вывода светодиодов HL4,HL7 на этом этапе сборки соединять не нужно.

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.11

Фото.12

Заклейте изоляционной лентой зоны пересечений выводов светодиодов ориентируйтесь по монтажному чертежу рис.4 и фото.13. Выполните соединения пайкой оставшихся выводов для светодиодов HL1,HL4 и светодиодов HL7,HL10 (фото.14).

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.13

Фото.14

Установите последний светодиод HL8 на позицию ориентируясь по монтажному чертежу и фото.15. Выполните соединение пайкой выводов светодиода HL5 и HL8. А затем соедините выводы пайкой между светодиодами HL8 и HL11 ориентируясь по фото.16.

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.15

Фото.16

После всех выполненных соединений между светодиодами подключите клипсу-разъём (фото.17). В дальнейшем с помощью этой клипсы-разъёма вы будете подключать батарейку 9 вольт. Подключение клипсы-разъёма выполняйте по чертежу рис.4 и фото.17. Когда все электрические соединения будут выполнены, область соединений можно залить термоплавким клеем. Для этого воспользуйтесь клеевым пистолетом (фото.18).

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.17

Фото.18

После заливки термоплавким клеем(1) тыльная сторона ёлочки будет выглядеть как на фото.19. Обратите внимание, что выводы клипсы-разъёма(3) тоже залиты термоплавким клеем. Вообще заливку термоплавким клеем выполнять не обязательно. Но нужно учесть, что заливка термоплавким клеем делает ёлочку влагоустойчивой и повышает надёжность конструкции при случайных механических воздействиях. На поверхность ёлочки внизу наклейте прямоугольник из двустороннего скотча (2).

Теперь подготовим вёдрышко для ёлочки (фото.20). Для этого возьмите прозрачный пластиковый стаканчик, отложите по линейке от дна стаканчика 4см и отрежьте лишнюю часть. Сюда мы будем устанавливать нашу ёлочку.

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.19

Фото.20

И так... в качестве подставки для ёлочки мы возьмём отрезанный заранее пластиковый стаканчик(2), а в качестве наполнителя используем обыкновенную вату(1) (фото.21). Установите ёлочку в ведёрко и заполните свободные промежутки ватой.

Батарейка крепиться на полоску двустороннего скотча с тыльной стороны ёлочки. При отсутствии двустороннего скотча воспользуйтесь обыкновенным прозрачным скотчем с одной клеящийся поверхностью. В этом случае примотайте скотчем батарейку к ёлочке.

А как же включать и выключать ёлочку? Очень просто! Для этого нужно всего лишь вращать клипсу-разъем, это показано на фото.22. В положении 1 елочка будет включена. В положении 3 ёлочка будет выключена. Положение 2 промежуточное, ёлочка выключена.

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.21

Фото.22

   После заполнения ватой свободного пространства между ёлочкой и стенками можно проверить её работоспособность.  Если вы правильно выполнили сборку, то у вас должна получиться очень красивая, вспыхивающая различными световыми узорами миниатюрная ёлочка (фото.24). Световые вспышки на ёлочке имеют большую яркость и хорошо видны не только в полной темноте, но и на свету днём. Сборка окончена!

нажмите фото для просмотра в полном размере

Фото.23

Фото.24




В архиве: чертеж ёлочки в точных размерах. Преобразовывать и редактировать чертежи нельзя!

Скачать архив     Пароль к архиву не требуется!

Если у ВАС возникли вопросы пишите на ФОРУМЕ или в Online чат по робототехнике мы их обсудим!
автор Алексей Высоковольтный www.servodroid.ru
© Внимание! Полное либо частичное копирование материала без разрешения администрации запрещено!

Просмотров: 3626 | Добавил: Droid | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 6
avatar
1 игорь • 18:50, 03.03.2012
Классно.
avatar
2 ariana • 15:50, 12.11.2012
А если мигающие светодиоды не использовать просто светится?Без них ни как? surprised wink
avatar
3 Droid • 00:21, 23.11.2012
Все световые эффекты достигаются за счёт использования мигающих светодиодов их нестабильного переключения и взаимного влияния. Если установить ообычные, то будет непрерывное свечение. Мигающие светодиоды продаются в магазинах радиодеталей и проблемм с их покупкой обычно не возникает.
avatar
4 ariana • 15:52, 23.11.2012
а у меня такие есть как раз нашла!
avatar
5 SAmen • 08:19, 05.12.2012
а как напечатать чертёж 1:1, в какой программе?
avatar
6 Droid • 02:07, 08.12.2012
Лучший вариант открыть в программе Adobe Photoshop и распечатать из неё. В настройках печати не забудьте установить масштаб 100%. Печать можно проводить лазерным или струйным принтером.
avatar