SERVODROID - Центр робототехники для начинающих

ЁЛОЧКА С "БЕГУЩИМ ОГНЁМ"

Droid — Wed, 25 Dec 2013 12:30:10 GMT

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.

$CUT$

***

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	0,125Вт	1
R2	1Мом	любой подстроечный резистор	1
R3	1,8кОм	0,125Вт	1
R4,R5	1кОм	0,125Вт	2
R6,R7,R8,R10,R12	150 Ом	0,125Вт	5
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

ЁЛОЧКА2

Droid — Sun, 15 Dec 2013 12:55:43 GMT

ЁЛОЧКА АВТОМАТИЧЕСКИ ВКЛЮЧАЕТСЯ В ТЁМНОМ ПОМЕЩЕНИИ! Используя свойства мигающих светодиодов несложно собрать простую электрическую ёлочку со множеством световых эффектов. Три мигающих светодиода управляют, тремя гирляндами, которые переключаются независимо. Нестабильность частоты переключения мигающих светодиодов приводит к эффекту запаздывания включения гирлянд друг относительно друга. Кроме того, эта разница постоянно изменяется, что и приводит к созданию разнообразных вариантов включения гирлянд на ёлочке. Включение ёлочки происходит автоматически с наступлением темноты. Для этого на плате предусмотрен простейший фотодетектор на транзисторе.

В активном (рабочем) режиме ёлочка потребляет в среднем около 10-12мА, в режиме ожидания (при ярком свете) ток потребления составляет 0,09мА. Учитывая столь низкое потребление в режиме ожидания можно клипсу-разъём не отсоединять от батареи.

$CUT$

***

1.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Конструктивное исполнение ёлочки показано на фото.1. Печатная плата является основанием и корпусом для монтажа всех элементов ёлочки и образует её контур. Для придания устойчивого положения в качестве основания использован пластиковый стакан и вата. Вата выполняет три функции одновременно, она является элементом декора, маскирует батарейку и удерживает ёлочку в вертикальном положении.

нажимайте фото для просмотра в полном размере.

фото.1

фото.2

Табл.1. Компоненты конструкции ёлочки.

№	НАЗВАНИЕ КОМПОНЕНТА	КОЛИЧЕСТВО
1	Тесьма или шнурок зелёного цвета	1
2	Вата медицинская	1
3	Стакан пластиковый (любой)	1
4	Фототранзистор отечественный ФТ2К	1
5	Мигающие светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм	3
6	Светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм	3
7	Светодиоды жёлтого цвета свечения в корпусе 3мм	6
8	Источник питания батарея 9 вольт типа 6F22	1
9	Клипса-разъём	1
10	Печатная плата из фольгированного стеклотекстолита	1

2.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

На рис.1. приведена электрическая схема ёлочки. В качестве коммутационных элементов управляющих гирляндами из светодиодов использованы мигающие светодиоды. В конструкции ёлочки установлено три мигающих светодиода HL1-HL3. К каждому из них последовательно подключены ещё три светодиода соединенных в гирлянды. Когда любой из мигающих светодиодов HL1-HL3 зажигается, через него течёт ток и все включенные последовательно светодиоды также начинают светиться.

Рис.1. Принципиальная электрическая схема.

После гашения мигающего светодиода зависимые от него светодиоды гирлянды также гаснут. За счёт чего достигается разнообразие световых эффектов? В корпусе мигающего светодиода на кристалле расположен генератор, частота которого не стабильна. Именно эта особенность продуцирует различные варианты зажиганий гирлянд на ёлочке. Поэтому при подключении источника питания каждая из гирлянд светодиодов будет зажигаться независимо, создавая разнообразные комбинации световых узоров.

3.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

Печатная плата изготовлена из односторонне фольгированного листа стеклотекстолита толщиной 1,5-2мм. Размеры печатной платы 100х70мм. Ссылка на архив с чертежами и разводкой под ЛУТ размещена в конце статьи. Список радиокомпонентов приведён в таблице 2. Обратите внимание на то, что печатная плата имеет фигурную форму. Поэтому вырезать контур печатной платы нужно очень аккуратно.

Табл.2. Список радиокомпонентов.

ПОЗИЦИЯ	НАИМЕНОВАНИЕ	ПРИМЕЧАНИЕ	КОЛИЧЕСТВО
VT1	типа ФТ2К	фототранзистор	1
VT2	КП505А	полевой транзистор	1
HL1,HL2,HL3	ARL-3014URD-B	мигающий светодиод красного цвета свечения в корпусе 3мм	3
HL4,HL5,HL6,HL10, HL11,HL12	L3014YD	светодиод жёлтого цвета свечения в корпусе 3мм	6
HL7,HL8,HL9	L3014RD	светодиод красного цвета свечения в корпусе 3мм.	3
XT1	клипса-разъём	для подключения к батареи напряжением 9 вольт	1
GB1	батарея напряжением 9 вольт	отечественная "Крона", "Корунд", или импортная 6F22	1

4.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.

1.Изготовление печатной платы.

После изготовления печатной платы проверьте с помощью тестера токоведущие дорожки на возможные замыкания. Проведите лужение поверхности токоведущих дорожек. Для лужения (покрытия тонким слоем припоя) воспользуйтесь жидким бескислотным флюсом. Затем выполняйте монтаж радиокомпонентов указанных в таблице 2.

Внимание! монтажный чертёж на рис.2 не в точных размерах. Монтажный чертёж в точных размерах размещён в архиве в конце статьи.

Рис.2. Монтажный чертёж.

2.Монтаж радиокомпонентов.

В качестве перемычки (рис.2 позиция P1) используйте выводы от резисторов или конденсаторов. После монтажа фототранзистора ориентируйте его фоточувствительной частью вверх (фото.3).

Фото.3. Печатная плата с выполненным монтажом радиокомпонентов.

3.Монтаж декоративных и вспомогательных элементов.

В качестве декоративной отделки по контуру ёлочки (печатной платы) приклейте тесьму зелёного цвета (фото.4). Цветная тесьма будет выполнять также защитную функцию закрывая острые углы. Наклеивание необходимо выполнять химически безопасным клеем!

Фото.4. Установка цветной тесьмы по контуру.

Переверните печатную плату и со стороны токоведущих дорожек приклейте полоску из двустороннего скотча (фото.5). Снимите защитную плёнку со второй стороны двустороннего скотча и прикрепите к этой поверхности батарейку (фото.6). Подключите клипсу-разъём к контактам батарейки. Проведите тестирование (проверку) всех схемы на работоспособность. В случае неисправности устраните её доступным способом.

Фото.5. Наклейка двустороннего скотча.

Фото.6. Установка батареи.

Чтобы ёлочку можно было установит на поверхности изготовьте из пластикового стаканчика подставку. Для этого возьмите пластиковый стаканчик отмерьте от его нижней кромки 40мм и аккуратно отрежьте верхнюю часть ножницами. Используйте нижнюю часть стаканчика для установки ёлочки. Технология изготовления стаканчика подробно приведена в конце другой статьи (ссылка).

Установите ёлочку в стаканчик и заполните ватой всё свободное пространство. Обратите внимание на то, что светочувствительная часть фототранзистор должна быть открыта и направлена вверх (фото.7).

Включение и выключение ёлочки происходит при включении и выключении общего освещения в комнате. Но полностью обесточить схему можно простым поворотом клипсы разъёма в сторону на контакте батарейки. Сборка окончена!

Фото.7. Ёлочка в сборке.

В архиве: чертежи для термоперевода методом ЛУТ и сборочный (монтажный) чертёж) ёлочки в точных размерах. Преобразовывать и редактировать чертежи нельзя! При печати из графических редакторов (Photoshop) выбирайте в настройках опцию печать 100%.

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!

АПГРЕЙД ДЛЯ ЁЛОЧКИ

Droid — Sat, 08 Dec 2012 20:47:40 GMT

Чтобы порадовать себя и своих близких под новый год, я приобрёл в магазине синтетическую ель с иллюминацией из оптического волокна, модель №.IGT040EG1. Синтетическая ёль имела высоту 40см, и питалась от 3-х батареек типоразмера "АА” общим напряжением 4,5 вольта. Выключатель питания расположен со стороны основания рядом с отсеком для батареек. После включения питания, ожидая увидеть красочное световое представление, я удивился, когда ёлочка стала поочерёдно мигать красным и жёлтым цветом. Как оказалось это всё на что была способна ёлочка. Разумеется световыми эффектами это назвать можно только с большой натяжкой.

Далее в статье приводится подробное описание модернизации ёлочки с заменой заводской платы на изготовленную плату с микроконтроллером. После модернизации (апгрейда) светодинамические и функциональные возможности ёлочки значительно улучшаются. Световые эффекты будут многообразными и красивыми, у вас появиться возможность запускать ёлочку в нескольких режимах работы.

$CUT$

***

Разборка корпуса показала, что это синтетическое чудо управлялось маленькой платкой с чипом виде "плюшки”, который последовательно переключал два ярких светодиода красного и жёлтого цвета свечения. Свет от светодиодов распространялся через размещённое в стволе и протянутое по веткам ёлочки оптоволокно. Среди ветвей ёлочки была также замечена отдельно висящая гирлянда, составленная из светодиодов белого цвета свечения, которые при включении питания очень ярко светились. На верхушке ёлки размещалась звезда из прозрачного пластика со светодиодами внутри. Звезда оказалась электрически соединенной с гирляндой и зажигалась с ней одновременно. Вот собственно и все что можно сказать об этом оригинальном изделии китайской промышленности.

На фото.1 показана ёлочка на момент покупки в магазине. На фото.2. показана модернизированная ёлочка во время демонстрации световых эффектов.

нажимайте фото для просмотра в полном размере

фото.1.

фото.2.

Посчитав, что технические возможности ёлочки позволяют воспроизвести большее количество световых эффектов, я разработал плату управления на микроконтроллере Atmega8L-8, которую устанавливают взамен старой. В новом варианте елочка создаёт очень красивые световые узоры и динамические эффекты, может работать в четырёх режимах:

автоматический
акустический по хлопку
акустический – интерактивно
фотодетектор

Вот некоторые из световых эффектов, которые реализуются при выполнении программы: быстрые переключения трёхцветных светодиодов (для каждого цвета), световой эффект "мерцание” (для каждого цвета), микширование цвета, быстрое включение - плавное гашение, последовательное переключение кристаллов светодиодов с эффектом накопления и смены цвета, цветовые импульсы с малой паузой (для каждого цвета), увеличение частоты вспышек, попеременное переключение ёлочка-гирлянда с изменение цвета свечения и т.д. Использование ярких RGB-светодиодов позволяет наблюдать световые эффекты при дневном свете, но лучшие результаты получаются в затемнённом помещении или при выключенном верхнем освещении.

Так как гирлянда, размещённая на ёлочке, светила слишком ярко, то пришлось программно ограничить уровень яркости свечения гирлянды. Для экономии энергии и выравнивания уровней светимости гирлянды и ёлочки управление гирляндой происходит с импульсом длительностью менее 50% от исходного. Кроме того, гирлянда включается не во всех блоках программы, а только в трёх последних. Воспроизводимые световые эффекты гирляндой следующие: вспышки, быстрое зажигание и плавное гашение, переключения, мерцание.

Переключение из одного режима в другой осуществляется циклически коротким нажатием кнопки установленной на верхней крышке корпуса. Размещённый рядом двухцветный светодиод (красный-синий) выполняет сервисные функции, индицируя активный в данный момент режим работы. Для управления кнопкой SB1 используется внешнее прерывание по входу INT0 микроконтроллера. Поэтому переключение режимов кнопкой можно проводить в любой момент выполнения программы.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ. В автоматическом режиме индикаторный светодиод не светится, нажатий на кнопку выбора режимов не требуется. Автоматический режим запускается сразу после включения питания (на днище корпуса) и далее работает, циклически воспроизводя запрограммированные световые эффекты. Перейти из этого режима в другие можно однократными короткими нажатиями кнопки SB1. Плата управления циклически воспроизводит 12 сложных программных блоков создающих оригинальный световой узор на ёлочке. А так как в качестве светодиодов были выбраны трёхцветные RGB, то каждый из световых эффектов воспроизводится для каждого цвета, т.е. общее количество достигает 36 эффектов. Необходимо учесть, что одиночный эффект для любого цвета повторяется по нескольку раз, что также увеличивает общее количество воспроизводимых эффектов. Автоматический режим работы ёлочки удобен тем, что не требует оперативного вмешательства, за вас всё делает сама программа, создавая разнообразные световые узоры на поверхности ёлочки.

АКУСТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПО ХЛОПКУ. В акустическом режиме "включение по хлопку” индикаторный светодиод HL1 горит непрерывно красным цветом. Запуск режима производят одним коротким нажатием на кнопку SB1. Ёлочка программно настроена на включение только после третьего хлопка, и будет продолжать работать далее автономно, воспроизводя запрограммированные световые эффекты. В момент хлопка индикаторный светодиод на доли секунды гаснет, что является подтверждением "полученного” звукового сигнала. После третьего хлопка дальнейшие хлопки никакого эффекта не дадут. Для перезапуска нужно три раза нажать на кнопку SB1 выбора режимов работы. Этот режим работы ёлочки можно использовать на вечерах, праздниках, там, где необходимо привлечь внимание, создать загадочную атмосферу, ввести элемент таинственности.

АКУСТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ИНТЕРАКТИВНО. Для включения второго акустического режима работы "интерактивно”, необходимо два раза нажать кнопку SB1 (если сначала) или один раз, если переход производится из предыдущего режима. Индикаторный светодиод HL1 зажжется, синим цветом, затем можно интерактивно запускать переключение трёхцветного составного эффекта. Иначе говоря, на каждый звуковой сигнал ёлочка будет откликаться быстрым последовательным воспроизведением трёх цветов: синим, красным и зелёным. Чувствительность к звуковым сигналам в этом режиме очень высока и устройство будет реагировать даже на обычную речь. Симфония цвета может сыграть роль аккомпанемента к песням под караоке или к музыке.

РЕЖИМ ФОТОДЕТЕКТОР. Для включения режима "фотодетектор” необходимо нажать кнопку SB1 три раза (если сначала) или один раз, если переход производится из предыдущего режима. После включения режима индикаторный светодиод HL1 будет мигать красным цветом. Это означает, что начинается программный анализ уровня освещённости в комнате. Поэтому рекомендуется переключаться в этот режим при уже включенном общем освещении комнаты. Далее малейшее затемнение или выключение света в комнате приведёт к воспроизведению запрограммированных световых эффектов. Особенность режима работы "фотодетектор” в том, что стоит повторно включить свет в комнате как световой эффект на ёлочке выключится. Последующее выключение света в помещении вновь зажжёт иллюминацию на ёлочке и так далее… Это объясняется подключением фототранзистора по второму внешнему прерыванию INT1 микроконтроллера позволяющему оперативно запускать или останавливать программу световых эффектов.

Следующее нажатие на кнопку SB1 (четвёртое по счёту с начала) переключит программу в исходную точку, то есть в первый режим. Для защиты от дребезга контактов в прерываниях выставлены несколько большие задержки, чем обычно принято. Это визуально проявляется как несколько запаздывающее переключению между режимами. Смысл данной временной задержки прост, максимально уменьшить влияние дребезга контактов кнопки на работу программы

1.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

Электрическая схема выполнена на основе микроконтроллере Atmega8L-8 с минимальным уровнем напряжения питания около 2,7 вольта. Такой выбор микроконтроллера продиктован ограничением напряжения питания в виде установленного комплекта из трёх батареек с общим напряжением 4,5 вольта. Для продления срока службы батареек и повышения экономичности, все узлы схемы питаются от широтно-импульсного преобразователя, выполненного на микросхеме MC34063AP. Выходное напряжение установленное делителем R6R8 на уровне 3,5 вольт поступает на микроконтроллер, индикаторный светодиод HL1, трёхцветные светодиоды HL2-HL5 и усилитель ЗЧ на транзисторе VT1.

Для приёма и анализа звуковых сигналов собран усилитель низкой частоты на транзисторе VT1. Цепочка R4C2 стабилизирует работу усилителя. Звуковой сигнал выделяется на плюсовом выходе микрофона BM1 в виде слабых электрических импульсов. Проходя через конденсатор C3, они поступают на базу транзисторного усилителя на VT1, где усиливаются по напряжению. Далее с верхнего по схеме вывода резистора R5 усиленный звуковой сигнал поступает на вход АЦП (выв.28 ADC5) микроконтроллера и оцифровывается. Затем программно анализируется уровень громкости и пауза между сигналами. Для второго режима "включение по хлопку”, акустический сигнал значительно ослабляется, и вводится контроль паузы между сигналами. А для режима "акустика – интерактивно” наоборот программно реализовано усиление сигнала, так что бы ёлочка реагировала на обычную разговорную речь. Чувствительность устройства к звуковому сигналу можно изменять (усиливать или ослаблять) не только программно, но и изменением сопротивления резистора R5 соответственно увеличивая или уменьшая его.

Рис.1.Принципиальная электрическая схема.

В ячейки памяти программ микроконтроллера DD1 запрограммированы алгоритмы воспроизведения световых эффектов и программа обработки сигналов с внешних датчиков фототранзистора VT2, кнопки SB1 и выхода усилителя ЗЧ. Программно подключен внутренний RC-генератор на 4МГц. Программа разработана на языке BASIC в среде BASCOM-AVR и откомпилирована с объёмом чуть более 4Кб. При программировании конфигурационные биты (fuse bit) устанавливать не требуется. Резистор R16 поступающим высоким уровнем на ножку 1 микроконтроллера запрещает самопроизвольный сброс при просадке напряжения в цепи питания.

Выводы микроконтроллера DD1 для ограничения тока подключены к трёхцветным светодиодам HL2-HL5 через токоограничительные резисторы R9-R11,R13-R15,R17-R22. Управление (включение-выключение) кристаллов каждого из светодиодов HL2-HL5 происходит по программе. Для создания большего разнообразия эффектов все минусовые ножки (катоды) светодиодов подключены через полевой транзистор VT1, который работает в режиме шим-модуляции. Этот сигнал поступает с выхода OC1A и позволяет плавно зажигать или гасить все трёхцветные светодиоды. Аналогичный способ управления был выбран и для гирлянды размещённой на ёлочке. Так как для гирлянды требуется более высокое напряжение (4,5 вольта), то гирлянда подключена непосредственно от источника питания. Для управления гирляндой используется общая шина (минус) подключенная через полевой транзистор VT4. Сигнал управления на затвор полевого транзистора VT4 поступает с вывода микроконтроллера. Этот сигнал, как уже было сказано выше, представляет собой шим последовательность. Длительность импульса в сигнале изменяется по заданной программе, что и проявляется в различных световых эффектах на гирлянде. Микроконтроллер не только управляет RGB-светодиодами, но и комбинирует их включение с гирляндой из светодиодов, в результате чего получаются сложносоставные световые эффекты.

2.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

Печатная плата изготовлена из односторонне фольгированного листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5мм. Размеры печатной платы 60х60мм. Ссылка на архив с чертежами и разводкой под ЛУТ размещена в конце статьи. Список радиокомпонентов приведён в таблице.1. Обратите внимание на то, что печатная плата имеет фигурный вырез. Он необходим, при установке через вырез пройдёт пластмассовая стойка.

Табл.1.Список радиокомпонентов.

Примечание.1. Светодиоды L5013RGB - четырёхвыводные полноцветные светодиоды.
Примечание.2. Фототранзистор ФТ2К можно заменить на любой импортного производства.

Примечание.3. Индикаторный светодиод (HL1) двухкристальный синего и красного цвета свечения, выполнен в корпусе диаметром 3мм, . В этой схеме можно использовать любой импортный или отечественный 3мм двухцветный светодиод с кристаллами, синего и красного цвета свечения.

Примечание.4. На монтажном чертеже P1-перемычка, выполнена одножильным монтажным проводом.
Примечание.5. Резисторы R19-R23 на печатную плату устанавливают вертикально.

3.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.

Для правильной сборки придерживайтесь инструкций по сборке. Редактировать, масштабировать чертежи в архиве нельзя, все чертежи архива в точных размерах.

1.Изготовление печатной платы.

После изготовления печатной платы проверьте токоведущие дорожки на возможные замыкания. Затем выполняйте монтаж всех указанных в таблице 1 радиокомпонентов.

Подготовьте односторонний лист стеклотекстолита размерами 60x60мм. Предварительно зачистите фольгированную поверхность стеклотекстолита, промойте и высушите. Выполняйте перевод по известной методике ЛУТ, рисунка токоведущих дорожек. Приведённый чертёж (рис.2) используйте для монтажа радиокомпонентов.

Рис.2.Монтажный чертёж.

2.Монтаж радиокомпонентов.

Обратите внимание на установку фототранзистора VT2, двухцветного светодиода HL1 и кнопки SB1. Их монтаж выполняют в последнюю очередь после монтажа всех радиокомпонентов. Заранее нужно подготовить два отверстия для фототранзистора и светодиода на верхней крышке корпуса. Фототранзистор VT2 и светодиод HL1 припаивают практически на полную длину ножек. При монтаже фототранзистора и светодиода необходимо подобрать длину ножек так, чтобы после установки печатной платы в основание корпуса верхняя крышка свободно закрывалась, а корпуса выше указанных деталей слегка выступали из отверстий.

Фото.3.Завершённый монтаж печатной платы

3.Разборка корпуса и монтаж платы световых эффектов.

Разберите корпус основание в котором закреплена ёлочка. Аккуратно извлеките заводскую платку с двумя светодиодами (фото.4).

Фото.4.Разборка корпуса основания ёлочки.

На место извлечённой заводской печатной платы с двумя светодиодами установите изготовленную плату световых эффектов (фото.5).

Фото.5.Плата световых эффектов установленная в корпусе.

4.Монтаж кнопки, подготовка верхней крышки.

На верхней крышке необходимо установить кнопку, проделать отверстие для фототранзистора и двухцветного индикаторного светодиода. На верхней крышке установлен заводской разъём для подключения к гирлянде, ег демонтировать не нужно. Если провода подводящие питание этому разъёму плохие (у меня был именно так), то обязательно замените их на новые.

Начните с разметки позиций отверстий на крышке под фототранзистор и светодиод. Найдите проекции установленных на печатной плате фототранзистора и светодиода на верхнюю крышку. Чтобы найти проекции приложите печатную плату к крышке с тыльной стороны, при этом печатная плата должна быть расположена так как если бы она была установлена в корпусе (фото.5). Выставьте отметки карандашом и просверлите в обозначенных местах отверстия диаметром 3мм.

После разметки необходимо проделать два отверстия в верхней крышке диаметром около 1мм для монтажа кнопки (см. фото). Выводы кнопки пропускают через отверстия и загибают с противоположной стороны. С платой кнопку соединяют двумя тонкими монтажными проводками.

Фото.6.Монтаж кнопки.

Специальных отверстий для микрофона в корпусе делать не нужно, высокая чувствительность и селективность схемы позволяет уверенно принимать звуковой сигнал в закрытом корпусе. Кроме того, закрытый корпус играет роль резонатора звуковых колебаний.

На фото.7 с обратной стороны крышки показано расположение отверстий, установленной кнопки и разъёма подключения гирлянды. На фотографии: 1-отверстия для фототранзистора и двухцветного светодиода, 2-кнопка переключения режимов, разъём подключения гирлянды ёлочки.

Фото.7.расположение кнопки и технологических отверстий.

5.Заключительный монтаж (сборка).

Аккуратно закройте крышку так, чтобы верхняя часть корпуса фототранзистора и двухцветного светодиода оказались в отверстиях (фото.8). На фотографии: 1-корпус фототранзистора, 2-двуцветный светодиод, 3-кнопка переключения режимов, 4-разъём подключения гирлянды, 5-плата световых эффектов (расположена внутри).

Фото.8. Сборка в корпусе.

Фото.9. Ёлочка с установленной платой световых эффектов.

Установите ёлочку обратно и включите питание на днище. Ёлочка начнёт работать в автоматическом режиме. Переключение режимов проводите с помощью кнопки размещённой на верхней крышке. При программировании микроконтроллера фузы биты устанавливать не нужно! Сборка окончена!

В архиве: чертежи монтажной и печатной платы в точных размерах, файл прошивки (hex). Преобразовывать и редактировать чертежи нельзя!

Скачать архив Архив к статье "апгрейд для ёлочки", пароль не требуется. Размер архива 438,1kb

ВАЛЕНТИНКА СЕРДЕЧКО

Droid — Tue, 03 Jan 2012 12:38:47 GMT

Электронная валентинка "Сердечко" может послужить отличным сувениром или подарком для знакомых и друзей. Всего несколько светодиодов и один резистор потребуется для сборки электронного сердечка. Контур сердечка сформирован из светодиодов красного цвета свечения.

Использование распространённых материалов и радиокомпонентов, делает эту конструкцию простой и доступной для повторения в домашних условиях. После включения питания сердечко начинает ритмично вспыхивать с частотой примерно 1-2 вспышки в секунду. Конструкцию рекомендуется питать, только от свежей батарейки напряжением 9В.

Для сборки "сердечка" изготовление печатной платы не требуется!

$CUT$

***

Анимированный гиф демонстрирует принцип работы "электронного сердечка"(см.ниже).

1.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ.

Перед тем, как выполнить сборку ознакомьтесь с конструктивным исполнение "сердечка", расположением элементов. Конструктивное исполнение "сердечка" показано на фото.1. В качестве основы для монтажа был выбран обыкновенный тонкий картон. На картоне размещены светодиоды в форме сердечка. Чтобы упростить схему в качестве управляющего цепочкой из светодиодов был выбран мигающий светодиод. Сборка схемы проводится методом пайки между выводами светодиодов.

КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОГО "СЕРДЕЧКА"

1. Батарея напряжением 9 вольт ("Корунд","Крона", 6F22).
2. Светодиоды (11 простых и 1 мигающий красного цвета свечения)
3. Клипса-разъём для подключения к батарейке 9 вольт.
4. Резистор сопротивлением 300 Ом (мощностью 0,125Вт).
5. Картон с наклеенной цветной бумагой и декоративным покрытием на одной стороне.

ПРИМЕЧАНИЕ1.Если вам сложно найти указанный картон с декоративным оформлением, используйте любой другой подходящий по цвету.

ПРИМЕЧАНИЕ.2.Все светодиоды обязательно должны быть в корпусе диаметром 3мм (красного цвета свечения), это снизит ток потребления. С ними электронное "сердечко" будет работать дольше.

ПРИМЕЧАНИЕ.3.Выводы светодиодов предварительно обрезать нельзя, так как монтаж выполняется за счёт соединения между выводами!

фото.1.нажимайте для просмотра в полном размере.

2.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

На рис.1. приведена электрическая схема. Светодиоды подключенные последовательно в цепочки назовём гирляндами. Последовательно мигающему светодиоду HL1 подключены гирлянды из светодиодов постоянного свечения HL2-HL12. После включения питания мигающий светодиод HL1 "зажигается" и через него начинает протекать ток. Вместе с мигающим светодиодом "зажигаются" гирлянды из светодиодов HL2-HL12. Когда мигающий светодиод HL1 гаснет, ток через него падает до нулевого значения и гирлянды из светодиодов HL2-HL12 тоже гаснут. Процесс включения и выключения происходит циклически с одновременным включением-выключением всех светодиодов. Частота вспышек светодиодных гирлянд определяется типом мигающего светодиода используемого в схеме. Резистор R1 установлен для ограничения тока через светодиоды HL5,HL9.

Рис.1. Принципиальная электрическая схема.

3.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

Для сборки электронного "сердечка" изготовление печатной платы не требуется. Все соединения выполняют на картоне навесным методов. Список радиокомпонентов необходимых для сборки размещён в таблице 1.

Табл.1.Список радиокомпонентов.

В сборки электронного "сердечка" также необходимы: картон тонкий обыкновенный, тонкая бумага с цветной поверхностью, термоплавкий клей.

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 "сердечка" в архиве в точных размерах. Вам необходимо распечатать чертёж на листе белой офисной бумаги формата А4 на любом принтере. Проводить редактирования или изменения пропорций чертежа нельзя! При печати параметры печати по размеру рисунка должны быть 100%.

На чертеже (из архива) красной стрелкой помечена позиция для установки мигающего светодиода HL1. На другие позиции устанавливают обычные светодиоды.

Чтобы после сборки "сердечко" выглядело красиво, все работы по сборке выполняйте аккуратно и чистыми руками.

Вырезайте из тонкого картона квадрат размерами 40х40мм (фото.2,слева). Из куска декоративной бумаги необходимо вырезать квадрат с такими же размерами (фото.2,справа). Клеем ПВА склеивайте обе половинки между собой, затем дайте высохнуть.

Фото.2 нажмите для просмотра в полном размере

Распечатайте чертёж "сердечка" на листе белой бумаги из архива по ссылке в конце статьи (фото.3) Вырезайте контур "сердечка" из бумаги. Затем приложите и приклейте его со стороны картона (фото.3, справа). После того как чертёж будет приклеен проделайте отверстия на позициях светодиодов. В авторском варианте чертёж не был приклеен, а просто приложен для сверления отверстий.

Фото.3 нажмите для просмотра в полном размере

С помощью ножниц вырезайте контур сердечка из картона (фото.4). Теперь можно приступать к монтажу светодиодов на подготовленную поверхность картона в форме сердечка.

Фото.4 нажмите для просмотра в полном размере

Устанавливайте светодиоды на позиции ориентируясь по монтажному чертежу. Обратите внимание на то, что все светодиоды должны быть установлены анодами (плюсовыми выводами) вверх, а катодами (минусовыми выводами) вниз. На самом светодиоде выводы анода (+) и катода(-) найти несложно. Если это импортные светодиоды, то самый длинный вывод будет анодом(+) , а самый короткий катодом(-). Если это отечественный светодиод, то анодом (+) будет вывод с утолщением и тонкий вывод - это катод (-).

Фото.5 нажмите для просмотра в полном размере

Пайку светодиодов нужно проводить быстро, чтобы избежать расплавления корпуса и физического сдвига выводов, который приведёт к его полной неработоспособности.

Выполните соединения пайкой между выводами светодиодов по фото.6, справа. Светодиоды по контуру соединяют и паяют анод (+) вывод к катоду (-) следующего светодиода. В центре соединены аноды (+) светодиодов. Минусовые выводы (катоды) светодиодов обозначенные как 1,2,3,4 необходимо развести в стороны. Обратите внимание, на этом этапе не подключенным остаётся анод (+) мигающего светодиода (обозначен красной стрелкой).

Переходите к соединениям по фото.6, слева. Если приведённых фотографий недостаточно воспользуйтесь рисунком 1 электрической схемой соединений. Соединяйте и спаивайте вместе разведённые выводы пронумерованные как 1, 2, 3. Проведите соединения так, чтобы выводы этих светодиодов не выступали за край "сердечка". Вывод светодиода помеченный цифрой 4 подсоединять на этом этапе не нужно.

Фото.6 нажмите для просмотра в полном размере

К свободному выводу светодиода (фото.7) подпаяйте резистор R1 сопротивлением 300 Ом. Выгните ножки резистора так, чтобы его можно было разместить в центре сердечка. Вторую ножку резистора R1 подпаяйте внизу к минусовым выводам (катодам) соединенных светодиодов. На фото.7 хорошо видно, что не подключенным остался только плюсовой вывод (анод) мигающего светодиода HL1. А его минусовой вывод (катод) припаян к центральному соединению.

Фото.7 нажмите для просмотра в полном размере

Для питания конструкции необходимо подключить клипсу-разъём. Через этот разъем, вы будете подключать батарейку. Подпаяйте красный провод разъёма к плюсовому выводу (аноду) мигающего светодиода HL1. А черный провод клипсы-разъёма к соединению минусовых выводов светодиодов как на фото.8.

Фото.8 нажмите для просмотра в полном размере

На этом этапе сборки необходимо провести проверку работоспособности "сердечка". Подключите батарейку напряжением 9 вольт через клипсу разъём. Если монтаж выполнен правильно, то электронное "сердечко" начнёт вспыхивать. В случае если никаких вспышек не происходит, то проведите проверку по каждому этапу сборки и просмотрите внимательно все соединения.

Сердечко должно хорошо смотреться не только с лицевой, но и противоположной стороны (фото.9). Для этих целей аккуратно заливаем тыльную сторону (где выполняли соединения) термоплавким клеем из клеевого пистолета. Лучше выбрать клей светлого цвета, например белый или молочный.

Если у вас нет клеевого пистолета и термоплавкого клея, то можно залить парафином от свечи. Но делать это нужно очень осторожно. Не рекомендуется замазывать пластилином, он слишком марок! Заливка также позволяет изолировать и сделать более надёжными выполненные соединения.

Фото.9 нажмите для просмотра в полном размере

Подключите батарейку напряжением 9 вольт через клипсу разъём (фото.10). Электронное "сердечко" сразу начнёт вспыхивать яркими вспышками по всему контуру. Сборка окончена!

Фото.10

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

Скачать архив Пароль к архиву не требуется!

ДЕКОРАТИВНАЯ СВЕЧА

Droid — Mon, 26 Dec 2011 21:42:51 GMT

Декоративная свеча с помощью светодиода имитирует эффект горения обыкновенной свечи. В полной темноте эффект "горения" очень схож с настоящей свечой. Электрическую свечу можно использовать как декоративное украшение на праздниках, вечеринках. Основное время декоративная свеча воспроизводит эффект "горения" пламени. Но стоит отметить, что из-за простоты конструкции свеча на короткое время переходит в режим простых вспышек.

В статье представлен один из возможных вариантов исполнения. Вы можете придумать свой стиль или дополнить уже разработанный, например добавить украшения, элементы дизайна. Свеча выполнена из легко доступных материалов и питается от трёх батареек типоразмера "AA" ("пальчиковых"), которые размещены внутри корпуса. Чтобы свеча включилась её необходимо просто поставить на поверхность стола, окна. Изготовление печатной платы для сборки декоративной свечи не требуется!

$CUT$

***

Анимированный гиф демонстрирует принцип работы декоративной свечи (см. ниже).

1.ВИДЕОТЕСТЫ ВКЛЮЧЕННОЙ СВЕЧИ.

На видео.1 показан световой эффект создаваемый декоративной свечой. Чтобы получить лучшее качество в затемнённом помещении видео было снято с горизонтальной ориентацией декоративной свечи.

Видео.1.

2.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ.

Декоративная свеча конструктивно выполнена в корпусе свёрнутого в трубочку листа белой офисной бумаги. Для придания жёсткости и усиления водостойких свойств, корпус-трубка полностью обмотан прозрачным скотчем. Устойчивость всей конструкции обеспечивает перевёрнутый прозрачный пластиковый стаканчик. Включение декоративной свечи происходит при установки на любую горизонтальную поверхность, допустим стол. Включение декоративной свечи обеспечивается закреплёнными в основании свечи контактами работающими на замыкание. Источником питания для декоративной свечи служат три установленные и соединённые последовательно батарейки напряжением каждая по 1,5 вольта.

Эффект "горения пламени" создаётся за счёт рассеивания света от светодиода в пластической куполообразной форме. Изменение яркости свечения и продолжительности вспышек придаёт эффекту пламени реалистичность. Периодичность и яркость световых вспышек зависит от типа используемых светодиодов и суммарного напряжения трёх батареек.

КОМПОНЕНТЫ ДЕКОРАТИВНОЙ СВЕЧИ

1. Световод куполообразный из прозрачного термопластика.

2. Светодиод жёлтого цвета свечения в корпусе 3мм.
3. Монтажная основа из картона.
4. Мигающие светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм.
4. Тонкий картон зелёного цвета (одна сторона).
5. Корпус из листа белой бумаги.
6. Резистор.
7.Батарейка 1,5В (3шт).
8. Пластиковый стаканчик прозрачный с декоративной салфеткой.

Примечание.1. Длина корпуса-трубки определяется установленными внутри трубки монтажной платой со светодиодом и световодом и суммарной длиной трёх батареек с контактами для включения свечи.

Примечание.2. Лучший эффект свечения декоративной свечи достигается в затемнённой комнате или полной темноте.

Примечание.3. В конструкции рекомендуется использование "свежих" батареек для получения яркого свечения и имитации эффекта пламени.

Примечание.4. Для декоративной свечи не обязательно применять контактную группу показанную на фотографиях, можно взять любые подходящие по размерам.

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

3.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

На рис.1. приведена электрическая схема декоративной свечи. Общий принцип работы основан на создании импульсной последовательности с разными временными интервалами на двух параллельно включенных мигающих светодиодах. Разберём принцип работы более подробно. После включения питания замыканием контактов SA1 через резистор R1 и обыкновенный светодиод HL1(жёлтого цвета свечения) потечёт ток. Сопротивление резистора R1 рассчитано так, что светодиод HL1 будет светиться примерно в треть от максимальной яркости свечения. Но потенциал на резисторе R1 достаточен для включения двух параллельно включенных мигающих светодиодов HL2,HL3. Эти светодиоды начинают работать циклически выключаясь и выключаясь и тем самым изменяя ток протекающий через светодиод HL1. Светодиод HL1 начнёт светиться с переменной яркостью, что зрительно воспринимается как мерцание. Так как частота вспышек мигающих светодиодов нестабильна, то световой эффект воспроизводимый светодиодом HL1 станет более разнообразным. Нужно так же учитывать и тот факт, что в некоторый момент времени мигающие светодиоды синхронизируются (вспыхивают одновременно).

Рис.1.Принципиальная электрическая схема.

4.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

Печатная плата изготовлена из тонкого картона толщиной 1-1,5мм. Размеры печатной платы 10х30мм. Ссылка на архив с чертежами размещена в конце статьи. Список радиокомпонентов приведён в таблице.1.

Таблица.1.Список радиокомпонентов.

Дополнительные компоненты: моток обыкновенного прозрачного скотча, тонкий монтажный провод многожильный, трубка термоплавкого клея прозрачного цвета, пистолет для термоплавкого клея, термоусадочная трубка шириной не менее 10мм или изоляционная лента (синяя или чёрная).

5.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.

Для правильной сборки придерживайтесь инструкций по сборке. Редактировать, масштабировать чертежи в архиве нельзя, так как все чертежи архива в точных размерах.

1.ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВЕТОРАССЕИВАЮЩЕГО КУПОЛООБРАЗНОГО СВЕТОВОДА.

В качестве источника света для куполообразного световода возьмите светодиод жёлтого цвета свечения в корпусе диаметром 3мм (L-3014YD). Для формирования световода вам потребуется термоплавкий клей (2) и специальный клеевой пистолет (1) для плавления этого клея (фото.2).

Фото.2.

Возьмите светодиод жёлтого цвета свечения в руку и переверните его головной частью вниз. Затем на головную часть наносите послойно термоплавкий клей из клеевого пистолета. Термопластичный клей будет стекать вниз принимая лукообразную форму. Делать это лучше над белым листом бумаги или над газетой, чтобы не перепачкать всё вокруг.

Будьте осторожны горячий термоплавкий клей может сильно обжечь. Не спешите, на курок пистолета не нажимайте, дайте клею свободно вытекать из пистолета. Тогда течение будет медленным, это как раз и нужно для того, чтобы сформировать из клея хороший светорассеиватель в форме луковицы. Общий метод формирования такой формы не сложен, нанесите немного термоплавкого клея, дайте подсохнуть, нанесите ещё клей и снова дайте подсохнуть, завершите формированием тонкого закручивающегося хвостика (фото.3).

Фото.3.нажать фото для увеличения.

2.ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОНТАЖНОЙ ПЛАТЫ.

Скачайте архив в конце статьи. В архиве монтажный чертёж и чертёж соединений (обратной стороны) в точных размерах. Распечатайте архив на офисном листе белой бумаги формата А4. После печати вырезайте чертежи по контуру. Подготовьте прямоугольник из тонкого картона размерами 10х30мм, то есть таких же размеров как и распечатанные вами чертежи (фото.4). Приклейте монтажный чертёж с одной стороны, а чертёж соединений с другой стороны поверхности картона. Помните, что компоненты и отверстия одного чертежа должны полностью совпадать с отверстиями расположенного на другой стороне!

Фото.4.нажать фото для увеличения.

Когда приклеенные чертежи высохнуть, проделайте отверстия в местах установки деталей помеченных отверстиями. На фото.5 показана изготовленная монтажная плата с двух сторон с проделанными отверстиями.

Фото.5.нажать фото для увеличения.

3.МОНТАЖ РАДИОКОМПОНЕНТОВ.

Выполняйте монтаж радиокомпонентов на подготовленную платку из картона по фото.6. Обратите внимание на то, что все соединения между радиокомпонентами выполняются с помощью отгиба в нужную сторону выводов самих радиокомпонентов. Поэтому до проведения монтажа выводы радиокомпонентов обрезать не нужно.

Фото.6.нажать фото для увеличения.

На фото.7 показан монтаж в приближенном виде. Пользуйтесь так же рисунком соединений между радиокомпонентами на приклеенном вами чертеже. Светодиод с наплавленным светорассеивателем (HL1) монтируется в верхней части монтажной платы. Причём к его плюсовому выводу (анод) подпаяйте длинный тонкий провод (отмечено красной стрелкой). Длинна монтажного провода должна перекрывать длину установленных последовательно трёх батареек типоразмера "AA" напряжением 1,5 вольта.

Вывод резистора R1 (отмечен синей стрелкой) проденьте через отверстие Gb1 (-), затем паяйте этот вывод резистора к рядом расположенным компонентам по фото.6,7.

Фото.7.нажать фото для увеличения.

4.ПОДКЛЮЧЕНИЕ И СОЕДИНЕНИЕ БАТАРЕЕК.

Расположите батарейки последовательно (друг за другом) так чтобы плюсовой вывод одной выходил на минусовой вывод другой (- + -). С помощью тонкого монтажного провода выполните соединения между батарейками как показано на фото.8. Чтобы пайку провести быстрее и легче смажьте места будущей пайки не кислотным флюсом или прошкурьте мелкой наждачной бумагой. Затем залудите и выполняйте пайку монтажного провода.

Фото.8.нажать фото для увеличения.

Выполните подключение к батарейке (1) пайкой вывод резистора R1 (2) по фото.9. Подключение вывода резистора осуществляется к отрицательному полюсу батарейки.

Фото.9.нажать фото для увеличения.

Мигающие светодиоды необходимо закрыть непрозрачным кожухом для того, чтобы их световые вспышки не были видны. В авторском варианте сборки для этих целей использовалась термоусадочная трубка чёрного шириной (диаметром) чуть более 10мм (фото.10). При отсутствии термоусадочной трубки, можно обмотать мигающие светодиоды обыкновенной изоляционной лентой чёрного или синего цвета.

Фото.10.нажать фото для увеличения.

5.МОНТАЖ КОНТАКТОВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ.

Для включения и выключения к плюсовому выводу последней в секции батарейке (нижняя) припаивают контакты выключателя (фото.11). Принцип работы выключателя (1) прост. Как только декоративная свеча будет установлена на стол контакты выключателя замкнуться и начнётся имитация светового эффекта горения свечи.

Контакты выключателя нужно предварительно залудить в области показанной красной стрелкой (фото.11). Затем припаять к плюсу нижней в последовательном соединении батарейке. Ко второму контакту выключателя припаяйте свободный конец длинного провода идущего от плюсового вывода (анода) светодиода HL1.

Фото.11.нажать фото для увеличения.

6.ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСА СВЕЧИ.

Для изготовления корпуса свечи возьмите лист белой офисной бумаги формата А4. Этот лист необходимо скрутить в трубочку диаметром не менее 15мм. Длина трубки не должна превышать 210мм. Чтобы придать скрученной трубке(2) прочность и водоотталкивающие свойства обмотайте её узким скотчем(1) по всей поверхности (фото.12).

Фото.12.нажать фото для увеличения.

Поместите собранную электрическую схему с батарейками в трубку-корпус. Обратите внимание на установку светорассеивателя (1) от относительно края корпуса(3) свечи (фото.13). Пустое пространство между выводами светодиода в верхнейчасти корпуса свечи заполните белыми салфетками(2).

Фото.13.нажать фото для увеличения.

7.ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОДСТАВКИ.

Чтобы свеча не падала для неё необходима подставка. Такой подставкой будет обыкновенный пластиковый прозрачный стаканчик. Проделайте в дне стаканчика круглое отверстие(1) равное диаметру корпуса(2) свечи. Отверстие необходимо сделать точно по центру (фото.14). Для декорирования стаканчика возьмите салфетку(3) с рисунком зелёного цвета и разместите внутри стаканчика по контуру.

Фото.14.нажать фото для увеличения.

8.ОБЩИЙ МОНТАЖ.

Проведите установку контактов работающих на замыкание также как на фото.15. Контакты(2) должны быть расположены под обрез кромки корпуса(1). Когда свечу устанавливают в вертикальное положение, она своим весом давит на контакты и те должны замыкаться. Проведите проверку контактов на замыкание.

Фото.15.нажать фото для увеличения.

Установите на корпус свечи подставку из стаканчика. Теперь можно провести проверку свечи (фото.16). Сборка окончена!

Фото.16.нажать фото для увеличения.

В архиве: монтажный чертёж 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

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁЛОЧКА

Droid — Tue, 20 Dec 2011 17:35:09 GMT

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.

$CUT$

***

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.