123
Главная » 2013 » Декабрь » 25 » ЁЛОЧКА С "БЕГУЩИМ ОГНЁМ"
16:30
ЁЛОЧКА С "БЕГУЩИМ ОГНЁМ"


ЁЛОЧКА С БЕГУЩИМ ОГНЁМ создаёт множество световых эффектов на 20-ти двухцветных светодиодах. Использование сдвигового регистра в электрической схеме даёт возможность программировать ёлочку непосредственно в режиме работы. Все вводимые изменения запоминаются и немедленно отражаются на воспроизводимых световых эффектах. При работе ёлочки создаются эффекты бегущего диагонального "огня" или "тени" в зависимости от установок.

Программируют световые эффекты с помощью двух кнопок. Короткое нажатие на одну из них вызывает включение или гашение одной гирлянды. Продолжительное нажатие вызывает включение или гашение большего количества гирлянд бегущего огня. Установленный переключатель цвета задаёт цвет свечения кристаллов светодиода. Он может быть или полностью зелёный или полностью красный или микшированый, то есть красный+зелёный.




***

 1.ВИДЕОТЕСТЫ.

На видео.1 продемонстрированы все режимы работы ёлочки. К сожалению качество съёмки оставляет желать лучшего, но рассмотреть режимы работы всё таки можно.







ВСЕ РОБОТЫ на канале DROID1020 !!! подпишись и смотри. Переход по ссылке жми!
ALL ROBOTS on the DROID1020 channel! ! ! be signed and look. Transition according to the link



 2.ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИОНАЛ.

 На фото.1 показана ёлочка с эффектом бегущего огня, вид спереди. На фото.2 робот вид под углом.

нажимайте фото для просмотра в полном размере.

фото.1
Оригинальная ёлочка создаёт множество световых эффектов на 20-ти двухцветных светодиодах. Программируют световые эффекты с помощью двух кнопок. Каждое нажатие на кнопки, задаёт количество включенных или погашенных гирлянд. Так, например одно нажатие вызовет включение или гашение одной гирлянды, два коротких нажатия включат (погасят) две гирлянды и т.д. Зажженная или погашенная гирлянда будет перемешаться от верхнего угла вниз по диагонали и затем снова от верхнего угла, так как процесс перемещения зациклен. Можно зажечь все гирлянды несколькими короткими нажатиями на соответствующую кнопку (или её удержанием) или погасить гирлянды. Тогда в зависимости от положения переключателя "цвет" вся ёлочка окрасится в зелёный или красный цвет.
 
Если переключатель "цвет" находится в положении "красный", то на ёлочке можно получить эффекты бегущей тени (выключения любого кол-ва гирлянд) на красном фоне или эффект красного бегущего огня (включение любого кол-ва гирлянд на тёмном фоне). Если переключатель "цвет" находится в положении "зелёный", то на ёлочке можно получить эффекты бегущей тени (выключения любого кол-ва гирлянд) на зелёном фоне или эффект зелёного бегущего огня (включение любого кол-ва гирлянд на тёмном фоне). Если переключатель "цвет" находится в положении "двухцвет", то можно получить следующие световые эффекты: бегущий красный огонь (включены одна или несколько гирлянд) на зелёном фоне или бегущий зелёный огонь (включены одна или несколько гирлянд) на красном фоне.
При всех положениях переключателя "цвет" можно получать эффект чередования (один цвет гирлянды за другим). Это особенно красиво  при установке переключателя в положение " двухцвет", тогда нажатием на кнопки можно получить перемещение цветных гирлянд (зелёная-красная-зелёная-красная и т.д.) следующих одна за другой.

Скорость переключения гирлянд устанавливают с помощью подстроечного резистора от минимальной до максимальной. На максимальной скорости переключения гирлянд, нажатие кнопки вызовет мгновенной окрашивание в красный или зелёный цвет.




фото.2
КОМПОНЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ЁЛОЧКИ

1.Переключатель цветовых эффектов (зелёный цвет, красный цвет, микширование).
2.Регулятор скорости переключения гирлянд (подстроечный резистор).
3.Шнурок-тесьма зелёного цвета.
4.Кнопка зажигания гирлянд.
5.Кнопка гашения гирлянд.
6.Разъём подключения адаптера.


Примечание.1. В конструкции схемотехнически предусмотрена авторазводка напряжения. Это означает, что при подключении адаптера не нужно учитывать полярность на штекере. При любой полярности на штекере ёлочка будет работать.
Примечание.2. В качестве источника питания используйте адаптер с напряжением на выходе  13-15 вольт. Если напряжение ниже, то возможно слабое свечение светодиодов. Проблема решается заменой всех отечественных светодиодов импортными. В этом случае микросхему-стабилизатор DA1 нужно заменить на 78L09, и тогда адаптер можно будет взять практически любой.


 3.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

Электрическая схема робота представлена на рис.1. Электрическая схема состоит из: инвертора полярности на VD1 со стабилизатором напряжения на DA1, задающего генератора на элементах DD1.1,DD1.2, 8-разрядного регистра сдвига управляющего гирляндами светодиодов HL1-HL20 и генератора разнополярных потенциалов на элементах DD1.3-DD1.6.

Использование адаптера в качестве источника питания продиктовано большим током потребления отечественных двухцветных светодиодов. Для того, чтобы светодиоды ярко светились на выходе адаптера напряжение должно составлять около 15 вольт. В конструкции не предусмотрен выключатель питания, так как включение и выключение можно выполнить подключением штекера адаптера. И так напряжение с выхода адаптера поступает на диодный мост VD1, который играет роль инвертора полярности. Поэтому положительный потенциал всегда окажется на положительной обкладке конденсатора C2, а отрицательный – на его нижней обкладке. Напряжение на входе микросхемы DA1 понижается  и стабилизируется до уровня 12 вольт. Этим напряжением питаются все микросхемы устройства и гирлянды светодиодов через токоограничительные резисторы. С подачей напряжения питания включается генератор на элементах DD1.1,DD1.2.


рис.1

Частотой генератора можно управлять с помощью подстроечного резистора R2. Импульсы с его выхода 4 поступают на счётный вход микросхемы DD2. При подаче напряжения питания регистр DD2 отрабатывает сброс и начинает записывать данные по входу 2.

Допустим переключатель SB3 находится в положении "Кр.”-красный. На динамический вход 2 DD2 поступает логический ноль. Поэтому на выходах Q1-Q8 будут записываться логические нули. Светодиоды HL1-HL20 не светятся. Кратковременно нажмём кнопку SB1, при этом на вход 2 DD2 поступит логическая единица, которая запишется, и будет сдвигаться на выходах Q1-Q8. Визуально это будет выглядеть как перемещение по диагонали светящейся красным цветом гирлянды.

Если нажатий на кнопку SB1 будет два, то перемещаться будут уже две гирлянды. При трёх нажатиях – три гирлянды и т.д. Если удерживать кнопку SB1, то можно зажечь все гирлянды, и ёлка будет светиться красным цветом. После этого короткое нажатие на кнопку SB2 вызовет гашение гирлянды и световой эффект перемещение тени по красному полю. Аналогичные световые эффекты будут проявляться при установке переключателя SB3 в положение "зел.”- зелёный. Но в данном случае  перемещение тени будет на зелёном фоне светящихся гирлянд, или перемещение по диагонали светящейся зелёным цветом гирлянды. Короткие нажатия на кнопки SB1,SB2 позволяют зажигать или гасить любое количество гирлянд установленных на ёлочке.

Чтобы разобрать формирование двухцветного светового эффекта,  обратим внимание на генератор разнополярных потенциалов. Он выполнен на элементах DD1.3,DD1.4 и работает на высокой частоте. Элементы DD1.5,DD1.6 буферные уменьшают влияние силового ключа на стабильность работы генератора. Через буферные элементы импульсы напряжения попадают на силовой ключ, состоящий из транзисторов VT1,VT2 который превращает их в импульсы тока. Формируемые в точке соединения коллекторов разнополярные потенциалы, поступают на второй общий вывод подключения всех светодиодных гирлянд. Иными словами, если первым выводом всех гирлянд управляет сдвиговый регистр DD2, то на втором выводе быстро меняется потенциал с положительного на отрицательный с частотой генератора на DD1.3,DD1.4. Поэтому простое изменение потенциала на выходе регистра DD2 приведёт к изменению цвета свечения светодиодных гирлянд. Но это станет возможным только если переключатель SB3 будет находится в позиции "Дв.”-двухцветный. В этом положении короткие нажатия на кнопку SB1 или SB2 вызовет не гашение или зажигание гирлянды, а изменение её цвета свечения. Так можно получить перемещение светящейся красным цветом гирлянды по "зелёному полю” или перемещение светящейся зелёным цветом гирлянды по "красному полю”. Так же легко получить сочетание любого количества гирлянд или их чередования (один цвет за другим). Удерживание нажатой одной из кнопок SB1 или SB2 вызовет постепенное заполнение (зависит от R2) ветвей ёлки одним цветом красным или зелёным.

Если в положении переключателя SB3 "Дв.” Резистором R2 установить максимальную скорость переключения гирлянд, то короткое нажатие на кнопки SB1 или SB2 вызовет мгновенную окраску ёлочки в красный или зелёный цвет.

 4.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

Печатная плата изготовлена из односторонне фольгированного листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5мм. Размеры печатной платы 74,64x120мм. Список радиокомпонентов приведён в таблице.1. Ссылка на архив с чертежами и разводкой под ЛУТ размещена в конце статьи! Всё чертежи в архиве в точных размерах. Не редактировать, не масштабировать!

 Табл.1.Список радиокомпонентов.
ПОЗИЦИЯ
НАИМЕНОВАНИЕ
ПРИМЕЧАНИЕ
КОЛ-ВО
DD1
К561ЛН2

1
DD2
BU4094
или CD4094
1
DA1
78L12
-
1
VT1
2N3906

1
VT2
2N3904
-
1
VD1
2W10M
диодный мост
1
HL1-HL20
КИПД41-АМ двухцветные (красн-зел)
или L-57EGW
20
C1
0,47мкФ
-
1
C2,C3
220мкФ16В

2
C4,C5
0,1мкФ

2
R1
22кОм
0,125Вт1
R2
1Мом
любой подстроечный резистор
1
R3
1,8кОм
0,125Вт1
R4,R5
1кОм
0,125Вт2
R6,R7,R8,R10,R12
150 Ом
0,125Вт5
R9
100кОм
0,125Вт
1
X1
гнездо-разъём
для подключения штекера адаптера
1
SB1,SB2
кнопка двухвыводная не фиксируемая

2
SB3
микропереключатель на три позиции
четырёхвыводный
1
P1
перемычка
монтажный провод
1



 5.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.

Для правильной и успешной сборки придерживайтесь указанных далее инструкций.

1.Изготовление печатной платы.

Подготовьте односторонний лист стеклотекстолита размерами 74,64x120мм. Предварительно зачистите фольгированную поверхность стеклотекстолита, промойте и высушите. Выполняйте перевод по известной методике ЛУТ, рисунка токоведущих дорожек.
После изготовления печатной платы обязательно обработайте все острые края контура ёлочки напильником до затупления. Это делается для того, чтобы избежать неприятных ситуаций при попадании ёлочки в руки детей. Дополнительно в качестве защитного элемента и декоративной отделки по периметру ёлочки приклеивается тесьма-шнурок зелёного цвета. Тесьму рекомендуется клеить любым безопасным (не ядовитым) клеем.


2.Монтаж радиокомпонентов.

Приведённый чертёж (рис.2) используйте для монтажа радиокомпонентов. Размеры чертежа не соотвествуют размерам платы. Чертежи в точных размерах находятся в конце статьи в архиве.


Рис.2.Монтажный чертёж.
Монтаж радиокомпонентов начинайте с установки перемычки, затем панелей для микросхем, светодиодов, резисторов, конденсаторов, переключатели и кнопки. В последнюю очередь установите и запаяйте гнездо подключения адаптера.

Резисторы R5,R9,R13,R14 устанавливайте на печатную плату вертикально.

После монтажа панелек установите в них микросхемы с учётом расположения вывода 1 (на монтажном чертеже вывод 1 помечен, на микросхеме расположен под ключом).

Резистор R2 должен иметь корпус с вертикальной установкой, в противном случае, выполнять подстройку скорости перемещения "светового огня" будет затруднительно. Так как этому процессу будут мешать рядом расположенные кнопки управления.


Форм-фактор гнезда подключения адаптера должен соответствовать используемому штекеру адаптера. Поэтому рекомендуется до монтажа провести проверку на соответствие.

На монтажном чертеже (рис.2) символом P1 обозначена перемычка, в качестве которой можно использовать любой одножильный проводок или вывод от резистора.

Микропереключатель SB3 четырёхвыводный с длинной ручкой. Если вы располагаете аналогичным микропереключателем, но он не подходит по размерам, то допустима установка с противоположной стороны с помощью термического клея. При этом соединение выводов микропереключателя с печатной платой осуществляется с помощью тонкого монтажного проводка.

В авторской конструкции ёлочки установлены двухцветные светодиоды отечественного производства. Как было уже сказано выше использование двухцветных светодиодов импортного производства более предпочтительно. С ними яркость свечения будет на несколько порядков выше, а для питания достаточно более низкого напряжения от адаптера.



3.Подключение и испытание.

До момента включения ёлочки проверьте с помощью цифрового мультиметра напряжение на выходе адаптера. Оно должно быть в диапазоне 13-15 вольт. Если на выходе адаптера постоянное напряжение, то его полярность подключения к гнезду на печатной плате ёлочки значения не имеет.

В связи с тем, что ёлочка питается напряжением от внешнего источника питания (адаптера) выключатель питания на плате не предусмотрен.


фото.3.ёлочка в сборке.


При первом включении рекомендуется установить переключатель цвета свечения в верхнее положение (зелёный цвет), регулятор скорости переключения установите в среднее положение. Подстройку скорости осуществляйте при уверенно работающей схеме. Сборка окончена!



В архиве: монтажный чертёж печатной платы, термоклише для лут-перевода печатной платы.
Архив к статье Ёлочка с бегущим огнём пароль не требуется. Все чертежи в точных размерах, не изменять, не редактировать!    Размер архива 487,3Kb Скачать архив 


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: 2202 | Добавил: Droid | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 1
avatar
1 MSA-Beam-Robotics • 23:09, 30.12.2013
Классная елка на Новый Год, а главная без использования микроконтроллера happy Видео правда мутновато )
avatar