Вот и Новый год скоро! На прилавках магазинов рядом с мандаринами, конфетами и шампанским появляются елочные игрушки: разноцветные шары, мишура, всевозможные флажки, бусы и, конечно же, электрические гирлянды.
Обычную гирлянду из разноцветных лампочек, пожалуй, и не купить. Зато различных мигалок, в основном китайского производства, просто не счесть. Микроскопические лампочки могут располагаться на куске картона или вплетаются в ковер из проводов, которым можно украсить сразу целое окно.
Елочные гирлянды тоже отличаются большим разнообразием, прежде всего внешним оформлением, дизайном. Стоимость подобных гирлянд невелика, как, собственно, и мощность лампочек.
Большинство гирлянд имеют маленькую пластмассовую коробочку с одной кнопкой, шнуром с сетевой вилкой и проводами, идущими на гирлянду разноцветных лампочек. Оформление гирлянды может быть самым разнообразным.
Самый простой, и дешевый вариант состоит из микроскопических лампочек, вставленных . На обратной стороне упаковочной коробки написана инструкция по замене лампочек и правила техники безопасности, хотя запасных лампочек не прилагается. Именно такие гирлянды продаются в сети магазинов «Все по 38», правда, в последнее время уже по сорок рублей.
Рисунок 1. Гирлянда за сорок рублей
Гирлянды другого фасона имеют на лампочках небольшие пластиковые плафончики, например, в виде прозрачных цветков с лепестками. Но коробочка с кнопкой остается той, же самой, хотя цена гирлянды доходит рублей до двухсот. Попробуем открыть коробочку, и посмотреть, что же там внутри.
Рисунок 2. Внешний вид контроллера гирлянды с тремя тиристорами
В нижней части рисунка показаны два провода, это как раз подключение устройства к сети. Здесь же находится кнопка, с помощью которой переключаются режимы работы. В верхней части можно увидеть три тиристора и провода, отходящие к гирляндам.
В середине платы находится , - такая черная капля, установленная на маленькой печатной плате. Плата имеет контактные площадки, с помощью которых контроллер впаивается в основную плату.
Сколько тиристоров на плате
К выходам микроконтроллера подключаются управляющие электроды тиристоров, которые включают гирлянды лампочек. Микроконтроллер имеет четыре выхода, но часто, вместо четырех тиристоров на плате установлено только три, а в некоторых случаях всего два.
Необходимый визуальный эффект достигается подключением гирлянд и расположением лампочек: в одной гирлянде запаяны лампочки двух, а то и трех цветов. Как раз такая плата и показана на рисунке 2.
Если посмотреть на эту плату со стороны печатного монтажа, то можно увидеть, что три тиристора запаяны, а под четвертый имеются отверстия с залуженными контактными площадками, как показано на рисунке 3. В некоторых случаях отверстия даже не просверлены, мол, кому заблагорассудится, просверлит сам.
Рисунок 3. Плата контроллера гирлянды. Свободное место для тиристора
Здесь следует заметить такую особенность: если выход контроллера никуда не подключен, это вовсе не означает, что он нерабочий. Программа во всех контроллерах прошита, видимо, одна и та же, все выходы контроллера задействованы.
В этом легко убедиться с помощью стрелочного тестера. Если померить постоянное напряжение на свободной ноге, то стрелка будет скакать, дергаться и отклоняться вместе с миганием других гирлянд. Достаточно просто запаять в плату недостающий тиристор, и, пожалуйста, получаем полноценную четырехканальную гирлянду.
Тиристор можно взять со старой неисправной платы (бывает, что в негодность приходит контроллер) или за сорок рублей купить дополнительную гирлянду и оттуда извлечь тиристор. Для хорошего дела расходы крайне незначительны!
Принципиальная схема гирлянды
По печатной плате несложно составить принципиальную схему. Существуют две разновидности схем, несколько отличающиеся друг от друга. Первый, наиболее совершенный вариант показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 1
Питание всей схемы осуществляется через VD1…VD4. Гирлянды питаются пульсирующим напряжением и включаются контроллером через тиристоры VS1…VS4. Резистор R1 и микроконтроллер DD1 образуют делитель напряжения, на выходе которого получается напряжение 12В.
Конденсатор C1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Через резистор R7 сетевое напряжение подается на вход контроллера 1 для синхронизации схемы с частотой сети 220В, что позволяет осуществлять фазовое управление тиристорами. Эта синхронизация позволяет осуществлять плавное зажигание и угасание гирлянд. Именно такие платы можно встретить в дорогих гирляндах.
Плата, показанная на рисунке 3, собрана по несколько упрощенной схеме, которая показана на рисунке 5.
Рисунок 5. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 2
Сразу бросается в глаза, что тиристоров всего три штуки, а от выпрямительного моста остался всего один диод. Также исчезли резисторы из управляющих электродов тиристоров. Но, в целом, потребительские свойства остались теми же, что и в предыдущей схеме, несмотря на то, что лампочки зажигаются только тогда, когда на верхнем проводе схемы присутствует положительный полупериод сетевого напряжения. Без выпрямительного моста получается однополупериодное выпрямление.
Этот вариант схемотехнического решения присущ тем гирляндам, которые «все по сорок». Вот, собственно, и все, что можно сказать о схемотехнике китайских елочных гирлянд.
Как подключить мощные лампы
Мощность гирлянд невелика, лампочки просто микроскопические, кроме домашней елки вряд ли куда еще подойдут. Но иногда требуется подключить гирлянду с мощными лампами накаливания, например для декоративной подсветки фасадов зданий. Такая доработка уже была приведена в статье . Схема доработанной гирлянды показана на рисунке 8 в упомянутой статье.
Если не хочется переделывать плату
Гораздо проще обойтись без переделки платы контроллера. Все, что придется сделать, это изготовить четыре мощных выходных ключа с оптронными развязками и присоединить их вместо маломощных гирлянд. Схема силового ключа показана на рисунке 6.
Рисунок 6. Мощный силовой ключ с оптронной развязкой
Собственно, схема типовая, работает безотказно, никаких подводных камней в себе не содержит. Как только засвечивается светодиод оптрона MOC3021, открывается маломощный оптронный тиристор и через выводы 4, 6 и резистор R1 соединяются управляющий электрод и анод симистора BTA16-600. Симистор открывается и включает нагрузку, в данном случае гирлянду.
Оптрон следует применить без встроенной схемы CrossZero (детектор перехода сетевого напряжения через ноль), например, MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023. Если оптрон имеет узел CrossZero, то схема РАБОТАТЬ НЕ БУДЕТ! Об этом забывать не следует.
Симистор BTA16-600 обладает следующими параметрами: прямой ток 16А, обратное напряжение 600В. При токе 5А и напряжении 220В мощность нагрузки уже целый киловатт. Правда, потребуется установить симистор на радиатор.
Металлическая подложка изолирована от кристалла, о чем говорит буква А в маркировке симистора. Это дает возможность устанавливать симисторы на радиатор без слюдяных прокладок и изоляторов для винта. Кстати, именно эти симисторы стоят в регуляторах мощности бытовых пылесосов, при этом радиатор обдувается потоком воздуха на выходе пылесоса.
Если мощность нагрузки не более 400Вт, то можно обойтись и без радиатора. Цоколевка симистора показана на рисунке 7.
Рисунок 7. Цоколевка симистора BTA16-600
Этот рисунок будет совсем не лишним при сборке схемы силового ключа. Все четыре силовых ключа, лучше всего, собрать на общей печатной плате. Резистор R лучше собрать из двух резисторов мощностью по 2Вт, что позволит избежать их чрезмерного нагрева. Максимальный ток входного светодиода оптрона 50мА, поэтому ток в 20…30мА обеспечит его долговременную безотказную работу.
Рисунок 8. Подключение силовых ключей к плате контроллера
В целом все понятно и просто. От контроллера отпаиваются гирлянды, а вместо них запаиваются входные цепи силовых ключей. При этом не требуется никакого вмешательства в печатный монтаж контроллера. Исключение составляет только запаивание дополнительного тиристора, при условии, что его удастся найти. Также придется несколько умощнить сетевой шнур с вилкой, поскольку оригинальный имеет очень маленькое сечение.
При правильном монтаже и исправных деталях схема не нуждается в настройке. Конструкция устройства произвольная, лучше всего в металлическом корпусе, подходящих размеров, который будет выполнять роль радиатора для симисторов.
С целью обеспечения электробезопасности устройство следует включать через автоматический выключатель, или хотя бы плавкий предохранитель.
Украшением любого новогоднего праздника, конечно же, является елка. Кроме того что елку принято наряжать различными игрушками, на нее так- же обычно вешают и световые гирлянды из лампочек или светодиодов.
В наше время практически все новогодние гирлянды уже снабжены различными переключающими устройствами, но может случится так что это устройство выйдет из строя и тогда выход лишь один- приобретать новую...
Но можно поступить и иначе- самому изготовить переключатели гирлянд их подручных материалов- это и гораздо интереснее да и область применения таких устройств может не ограничиться лишь новогодними праздниками.
Здесь представлено три схемы переключателей гирлянд предназначенных для самостоятельной сборки выполненных на логических микросхемах:
Переключатель двух гирлянд
Это простейший мультивибратор выполненный на всего одной микросхеме серии К176ЛА7 (можно применить микросхему К176ЛЕ5). Сам мультивибратор собран на первых двух элементах микросхемы. Частот его регулируется резистором R2. Два остальных элементах микросхемы играют роль буфера между мультивибратором и выходным каскадом на тиристоре. Импульсный сигнал на эти элементы будет поступать в противофазе и, следовательно, гирлянды будут включаться поочередно.
Схема питается от простейшего источника на гасящем конденсаторе и стабилизатора.
Следует учесть еще тот факт что питание на сами гирлянды поступает через однополупериодный выпрямитель и поэтому яркость свечения может быть немного ниже желаемой.
Бегущие огни на трех гирляндах
Данная схема построена по тому же принципу что и предыдущая с тем лишь дополнением что здесь введены дополнительные элементы. Задающий мультивибратор вырабатывает три импульсные последовательности, фазы импульсов которых сдвинуты относительно друг друга на треть периода.
Частоту следования импульсов можно менять подбором резисторов R1,R2,R3 и конденсаторов C1, C2, C3. Но при этом следует учитывать главное правило: R1=R2=R3 а также C1=C2=C3.
Бегущие огни на четырех гирляндах
Данное устройство собрано всего лишь на одной микросхеме серии К176ИЕ12 (так называемой "часовой").
Особенность ее состоит в том что она имеет встроенный генератор импульсов и выходы для управления световой индикацией. Импульсы на этих выходах сдвинуты друг от друга на четверть периода и поэтому получается так что логическая единица появляется на них поочередно. Используя это свойство и был изготовлен этот автомат- просто к выходам (по схеме это выводы 3, 1, 12 и 2) подключили тиристоры управления гирляндами.
Частоту задающего генератора (а следовательно и скорость переключения гирлянд) можно изменять вручную при помощи резистора R2.
Питание устройства такое-же как и в самой первой схеме- гасящий конденсатор и простейший стабилизатор.
В канун Нового года многих радиолюбителей волнует вопрос: как «оживить» новогоднюю красавицу? Ниже, предлагаются несколько вариантов переключателей ёлочных гирлянд (или обычных разукрашенных ламп), различающихся по степени сложности и реализуемым световым эффектам. Данные устройства можно применять не только на Новый год, они также подойдут для оформления комнаты во время праздников и танцев.
Простейший переключатель поочередно коммутирует две гирлянды (рис.27). На логических элементах DD1.1, DDI.2 выполнен генератор, а на транзисторах VT1, VT2 собраны высоковольтные ключи для управления тринисторами VS1, VS2. Питание на микросхему подается от параметрического стабилизатора R4VD1 с конденсатором С1. Постоянное напряжение как для микросхемы DDI, так и для ламп гирлянд ELI, EL2 снимается с выпрямительного моста VD2.
Для создания эффекта «бегущий огонь» необходимо поочередно переключать не менее трех гирлянд. Схема переключателя (первый вариант), управляющего тремя гирляндами, представлена на рис. 28. Основу устройства составляет трехфазный мультивибратор, выполненный на трех инвертирующих логических элементах микросхемы DDI. Времязадающие цепи образованы элементами Rl-R3, С1-СЗ. В любой момент на одном из выходов логических элементов имеется напряжение высокого уровня, которое открывает транзисторно-тринисторный ключ. Следовательно, одновременно 
светятся лампы только одной гирлянды. Поочередное переключение ламп гирлянд ELI-EL3 позволяет получить эффект «бегущий огонь».
В мультивибраторе могут работать инверторы микросхем серий К555 и К155. Во втором случае сопротивления резисторов Rl-R3 не должны превышать 1 кОм. Можно использовать и КМОП-микросхемы (К176, К561), при этом сопротивления времязадающих резисторов можно будет увеличить в 100… … 1000 раз, а емкости конденсаторов С1-СЗ во столько же раз уменьшить.
Изменение частоты переключения гирлянд можно производить изменением сопротивления резисторов Rl-R3. Одновременно управлять ими затруднительно (строенных переменных резисторов для широкого применения промышленность не выпускает). Это является недостатком данного переключателя гирлянд.
На рис. 29 приведена схема переключателя гирлянд (второй вариант) с регулируемой скоростью движения «бегущего огня».
Как работает это устройство? На логических элементах DD1.1, DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых составляет 0,2… 1 Гц. Импульсы поступают на вход счетчика, состоящего из двух: D-триггеров DD2.1 и DD2.2 микросхемы DD2. Благодаря наличию обратной связи между элементом DD1.3 и входом R триггера DD2.1 счетчик имеет коэффициент пересчета 3 и в любой момент закрыт один из транзисторов VT2- VT4. Если, допустим, закрыт VT2, то положительное напряжение с его коллектора будет подано на управляющий электрод тринистора VS1, тринистор откроется и загорятся лампы гирлянды EL1. Частоту переключения регулируют переменным резистором R3 генератора.
В устройстве микросхемы серии К155 можно заменить соответствующими аналогами из серии К133. Транзисторы VT1-VT4 могут быть из серий КТ315, КТ3117, КТ603, КТ608 с любыми буквами. Тринисторы VS1-VS3 могут быть типов КУ201, КУ202 с буквами К-Н.
Источник, питающий микросхемы и транзисторы устройства, должен быть рассчитан на ток не менее 200 мА.
Недостатком переключателя является необходимость применения трансформаторного блока питания. Это обусловлено сравнительно большим током, потребляемым микросхемами К155ЛАЗ и К155ТМ2. Существенно уменьшить ток потребления можно, применив КМОП-микросхемы, в этом случае питание микросхем может осуществляться от простейшего параметрического стабилизатора, как это сделано в переключателе двух гирлянд (см. рис. 28).
Схема переключателя трех гирлянд (третий вариант) на микросхемах серии К561 представлена на рис. 30, а. Генератор выполнен на логических элементах DD1.1, DDI.2, а счетчик с коэффициентом
пересчета 3 - на двух D-триггерах микросхемы DD2. Эпюры напряжений на выходах логических элементов показаны на рис. 30, б.
Они помогут понять логику работы устройства. Транзисторно-тринисторные ключи для управления гирляндами, выпрямитель и стабилизатор для питания микросхем - такие же, как и в переключателе по схеме рис. 28 (в качестве стабилитрона VD1 в этом случае нужно использовать КС191Ж или Д814В).
У описанных выше устройств «бегущего огня» есть общий недостаток: неизменность логики работы. Лампы в гирляндах переключаются только в установленном порядке, изменять можно лишь частоту переключения. В то же время желательно, чтобы иллюминация была как можно более разнообразной, не надоедала и не утомляла зрение. Это означает, что должна быть предусмотрена возможность изменения не только продолжительности горения ламп, но и очередности их переключения.
На рис. 31 приведена схема переключателя гирлянд, отвечающего этим условиям.
«Сердцем» устройства является микросхема К155РУ2 - оперативное запоминающее устройство на 16 четырехразрядных слов (под словом в данном случае понимается совокупность логических нулей и единиц, например 0110, 1101 и т. д.). Как действует такая микросхема? Ее четыре входа (Dl-D4) предназначены для подачи информации, которую нужно записать в память. Эти входы называются информационными. На четыре других входа (А1- А4) подают двоичный код адреса ячейки, которую требуется выбрать для записи или считывания информации. Эти входы называют адресными. Изменяя двоичный код на этих входах от 0000 до 1111, можно обратиться к любой из 16 ячеек. Подавая сигнал на вход W, выбирают нужный режим работы микросхемы: если на входе W напряжение низкого уровня, то производится запись в ячейку, а если напряжение высокого уровня, то можно считывать информацию, хранящуюся в ячейках памяти микросхемы. При считывании информация поступает на выходы C1-С4. Выходы у микросхемы - с открытым коллектором, причем если в ячейке памяти записана логическая 1 то соответствующий транзистор выхода будет открыт (разумеется, в его коллекторную цепь должна быть включена нагрузка - резистор).
Таким образом, для записи числа в какую-либо ячейку памяти необходимо подать на входы Dl-D4 соответствующие логические уровни, а на входы А1- А4 - двоичный код адреса требуемой ячейки. Затем на вход W подают напряжение низкого уровня - и информация записана. Для считывания информации необходимо подать на вход W напряжение высокого уровня. Тогда при смене кода адреса на выходах CI-С4 будут появляться сигналы, соответствующие содержимому соответствующих ячеек.
Вход V служит для разрешения работы микросхемы: при подаче на него напряжения высокого уровня запись и считывание не производятся.
Рассмотрим работу переключателя по его принципиальной схеме.
С помощью кнопок SB6 «Пуск» и SB7 «Сброс» устанавливают требуемый режим работы устройства: после нажатия кнопки «Сброс» можно производить запись программы в ячейки памяти микросхемы, а после нажатия кнопки «Пуск» происходит считывание записанной программы.
При нажатии на кнопку SB7 «Сброс» RS-триггеры, собранные на логических элементах DD1.1 и DD1.2, DD1.3 и DD1.4, DD2.1 и DD2.2, DD2.3 и DD2.4, DD4.1 и DD4.2, установятся в исходное состояние, при котором на выходах логических элементов DD1.1, DD1.3, DD2.1, DD2.3 и DD4.1 - напряжение низкого уровня. Поступая на вывод 12 логического элемента DD4.4, оно», запрещает работу тактового генератора, собранного на логических элементах DD4.3, DD4.4 и транзисторе VT1.
Затем с помощью кнопок SB1 - SB4 набирают двоичное слово для записи в первую ячейку памяти. Допустим нам требуется записать 0111. Для этого» нужно нажать кнопки SB2, SB3, SB4. При этом триггеры DD1.3DD1.4, DD2.1DD2.2, DD2.3DD2.4 перебросятся и зажгутся светодиоды HL2, HL3, HL4. После этого нажимают кнопку SB5 «Запись». Импульс с выхода триггера (вывод 3 логического элемента DD3.1) через дифференцирующую цепь C2R13 и логический элемент DD3.3 поступает на вход W микросхемы памяти DD6. Дифференцирующая цепь C2R13 и логический элемент DD3.3 работают таким образом, что после нажатия кнопки SB5 «Запись» на вход W поступает короткий (длительностью несколько наносекунд) отрицательный импульс, который обеспечивает запись информации, поданной на информационные входы Dl-D4 по адресу в соответствии с двоичным кодом на адресных входах Al-А4. В момент отпускания кнопки SB5 «Запись» импульс с выхода логического элемента DD3.1 через конденсатор С1 установит в исходное состояние все RS-триггеры, в которые было предварительно записано двоичное слово. Импульс, поступивший с выхода логического элемента DD3.4 на вход С1 двоичного счетчика DD5, увеличит на единицу адрес (двоичный код которого снимается с выводов 12, 9, 8 и 11 рассматриваемой микросхемы). Заметим, что установка в исходное состояние счетчика адреса DD5 не производится (выводы 2 и 3 для обеспечения счетного режима соединены с общим проводом).
После этого кнопками SB1-SB4 набирают новое двоичное слово программы, нажимают кнопку SB5 «Запись» и т. д. - пока в микросхему памяти не будет записана вся программа из 16 четырехразрядных двоичных слов. После того как программа записана, нажимают кнопку SB6 «Пуск», триггер DD4.1 DD4.2 изменяет свое состояние на противоположное, начинает работать генератор на логических элементах DD4.3, DD4.4, импульсы которого поступают на счетчик DD5 и изменяют код адреса ячейки. На входе W теперь все время находится логическая 1, поскольку на выходе логического элемента DD4.2 - логический 0, который подается на вход логического элемента DD3.3. На выходах CI-С4 микросхемы К155РУ2 появляются логические уровни, соответствующие записанной в ячейках памяти информации. Сигналы с выходов О-С4 усиливаются транзисторными ключами VT2-VT5 и затем поступают на управляющие электроды тринисторов VS1-VS4. Тринисторы управляют четырьмя гирляндами ламп, условно обозначенными на схеме ELI-EL4. Допустим, что на выходе С1 микросхемы DD6 имеется логический 0. В этом случае транзистор VT2 закрыт, через резистор R21 и управляющий электрод тринистора VS1 протекает ток, тринистор открывается и зажигает лампы гирлянды EL1. Если же на С1 логическая 1, то лампы EL1 гореть не будут.
Микросхемы устройства питаются от стабилизированного выпрямителя, собранного на диодном мосте VD2-VD5, стабилитроне VD1 и транзисторе VT6. Лампы гирлянд ELI-EL4 питаются выпрямленным напряжением, снимаемым с диодного моста VD6-VD9. Для отключения гирлянд служит выключатель Q2, для отключения от сети остальных элементов устройства - выключатель Q1.
В устройстве применены следующие детали:
Транзисторы VT2-VT5 могут быть любыми из серий КТ3117, КТ503, КТ603, КТ608, КТ630, КТ801; VT1 - любой из серий КТ503, КТ312, КТ315, КТ316; VT6 - любой из серий КТ801, КТ807, КТ815. Тринисторы КУ201Л (VS1- VS4) можно заменить на КУ202 с буквами К-Н Диоды VD2-VD5 помимо указанных могут быть типов Д310, КД509А, КД510А; можно также использовать мостовые выпрямители КЦ402, КЦ405, КЦ407 (с любыми буквенными индексами).
Диоды КД202К (VD6-VD9) можно заменить из КД202 с буквами Л-Р, а также на Д232, Д233, Д246, Д247 с любыми буквами. Конденсаторы О, С2 - типа КЮ-7, КЮ-23, КЛС или КМ-6; СЗ-С5 — К50-6, К50-16 или К50-20. Все постоянные резисторы - типа МЛТ; переменный резистор R16 - СГП, СП-0,4. В устройстве можно использовать кнопки типа КМ1-1 или КМД1-1. Можно также использовать кнопки других типов (например, П2К без фиксации положения). Выключатели Q1 и Q2 - типа «тумблер» (ТВ2-1, ТП1-2, Т1, МТ1 и др.). Трансформатор питания Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ 16×20. Обмотка I содержит 2440 витков провода ПЭВ-1 0,08, обмотка II - 90 витков провода ПЭВ-1 0.51. Можно использовать и любые другие трансформаторы мощностью 10… 20 Вт, имеющие вторичную обмотку на напряжение 8… 10 В и ток 0,5… 0,7 А. Подойдут трансформаторы с ч/б телевизоров ТВК-70Л2, ТВК-110ЛМ, у которых часть витков вторичной обмотки должна быть удалена для получения нужного напряжения.
Большая часть элементов устройства смонтирована на текстолитовой плате с размерами 120X145 мм (рис. 32, а). Монтаж выполнен проводами. Транзистор VT6 установлен на дюралюминиевом уголке площадью около 30 см 2 (он служит радиатором). Диоды VD6-VD9 и тринисторы VS1- VS4 установлены на плате без радиаторов, при этом суммарная мощность переключаемых ламп не должна превышать 500 Вт. Кнопки SB1-SB7 (типа КМ1-1) установлены на планке из текстолита (рис. 32,6), которая крепится к основной плате двумя винтами МЗ.
За пределами платы находятся следующие элементы: трансформатор питания Т1, держатель предохранителя FU1, выключатели питания Q1 и Q2, переменный резистор R16. Элементы платы соединены с ними многожильным проводом. Провода, соединяющие аноды тринисторов VS1-VS4 с лампами EL1- EL4, припаяны непосредственно к лепесткам тринисторов.
Сечение проводов, которыми выполнены силовые цепи, должно быть не менее 1 мм 2 .
Конструкция устройства произвольная. На верхней крышке корпуса должны быть расположены кнопки SB1-SB7, выключатели питания Q1 и Q2, светодиоды контроля записи программы HL1-HL4, а также ручка переменного резистора R16, с помощью которого изменяют скорость переключения гирлянд. На боковой стенке корпуса установлены держатель предохранителя FU1 и гнезда для подключения гирлянд (на схеме они не показаны).
Если все детали исправны и в монтаже нет ошибок, то устройство начинает работать сразу. Следует отметить, что достигаемые световые эффекты во многом зависят от взаимного расположения ламп гирлянд. Наиболее распространенным является такое их расположение, когда за лампой первой гирлянды следует лампа второй гирлянды, затем третьей, четвертой и т. д. На рис. 33 показана схема такого включения ламп.
Программирование переключателя ведут следующим образом. Вначале на бумаге составляют программу, представляющую собой запись состояния ламп всех четырех гирлянд в каждом из 16 тактов работы устройства. Включенное состояние гирлянды обозначают логической 1. выключенное - логическим 0. Затем нажатием кнопки SB7 «Сброс» устанавливают микросхемы устройства в исходное состояние. После этого последовательным нажатием кнопок SB1-SB4 набирают первое слово программы, обращая внимание на зажигание светодиодов HL1-HL4, и нажимают кнопку SB5 «Запись». Так производят запись информации во все 16 ячеек микросхемы. Затем нажимают кнопку SB6 «Пуск» - переключатель переходит в рабочий режим.
При программировании следует помнить, что информация должна быть записана во все 16 ячеек памяти микросхемы, поскольку при включении питания состояние этих ячеек оказывается неопределенным.
В табл. 3 показаны некоторые варианты программирования переключателя гирлянд для получения разнообразных световых эффектов. Логические 1 в каждом слове слева направо показывают, какие из кнопок SB1-SB4 соответствен¬но следует нажать.
Первая и вторая программы обеспечивают эффект «бегущего огня», остальные программы - более сложные эффекты. Число программ, которые можно» реализовать с помощью данного устройства, велико и это открывает простор» для фантазии оператора. Следует также помнить, что изменение скорости переключения гирлянд открывает широкие возможности для получения различных световых эффектов.
Суммарная мощность ламп, переключаемых устройством, может быть увеличена до 1500 Вт, при этом диоды VD6-VD9 должны быть установлены на радиаторы площадью 40… 50 см2 каждый.
Если в распоряжении радиолюбителя имеются симметричные тиристоры (симисторы) серии КУ208Г, их также можно использовать для управления лампами гирлянд. Подключать симисторы следует в соответствии со схемой представленной на рис. 34 (изображена схема только одного канала, остальные- аналогичные). Сопротивления резисторов R21-R23 (см. рис. 31) в этом случае необходимо увеличить до 1 … 3 кОм. Транзисторы КТ605А можно заменить на КТ605Б, КТ940А или импортные аналоги, диодные мосты VD6 могут быть КЦ402, КЦ405 с буквами А, Б, Ж, И или четыре диода типа in4007.
Второй вариант симисторного узла коммутации представлен на рис, 35. Его отличие от предыдущего в том, что транзисторные ключи VT2-VT5 с резисторами R21-R24 (см. рис. 31) заменены инвертирующими логическими элементами микросхемы DD7 (резисторы R17-R20 в схеме рис. 31 при этом сохраняются). Такое схемное решение несколько упрощает конструкцию.
Узел управления симисторами можно сделать еще более простым, если использовать электромагнитные реле (рис. 36). Обмотки реле, как видно из схемы, включены вместо резисторов R21-R24. В переключателе могут работать любые реле, срабатывающие от напряжения 8… 12 В при токе до 100 мА, например РЭС-10 (паспорта РС4.524.303, РС4.524.312), РЭС-15 (паспорта РС4.591.003, РС4.591.004, РС4.591.006), РЭС-47 (паспорта РФ4.500.049, РФ4.500.419); РЭС-49 (паспорт РС4.569.424). Кроме простого схемного решения имеется еще одно преимущество - гальваническая развязка низковольтной части устройства от сети питания, что увеличивает безопасность пользования переключателем. Недостатком же является меньший срок службы, вызванный ИЗНОСОМ контактов реле.
И в заключение еще одна рекомендация. При выключении напряжения сети питания (даже кратковременном - несколько секунд) разрушается программа, записанная в микросхему памяти. Поэтому целесообразно предусмотреть аварийное переключение цепей питания микросхем устройства на питание от гальванической батареи или аккумулятора. Схема, позволяющая реализовать это, показана на рис. 37.
В нормальном режиме микросхемы переключателя питаются от выпрямителя и ток протекает через диод VD11. Диод VD10 при этом закрыт, поскольку к нему приложено небольшое (0,5… 1 В) обратное напряжение. При отключении сетевого питания закрывается диод VD11, но открывается диод и питание микросхемы осуществляется от батареи GB1. Конденсатор С6 гасит импульсы напряжения, которые возникают в моменты переключения питания с сетевого на батарейное и наоборот, и таким образом повышает помехоустойчивость устройства. Диоды VD10, VD11 могут быть любого типа, допускаю¬щие ток не менее 300 мА (например, подойдут Д226, КД105 с любыми буквами). Батарея GB1 -типа 3336Л или аккумуляторы. При использовании в переключателе этого узла — следует обратить внимание на выходное напряжение выпрямителя: оно должно составлять 5… 5,5 В (но не менее 5 В), в противном случае может происходить постоянная разрядка батареи GB1. Продолжительность питания от батареи зависит от ее емкости. При длительных пропаданиях напряжения в сети (более 15… 20 мин) такое аварийное питание нецелесообразно, поскольку лампы гирлянд все равно не работают, а новую программу можно набрать всего лишь за 3 … 5 мин.
Схемы новогодних гирлянд которые будут описаны объединяет то, что все они построены на микросхемах КМОП и МОП, все питаются от бестрансформаторных сетевых источников, и все рассчитаны на управление обычными елочными гирляндами, составленными из последовательно включенных миниатюрных лампочек, каждая из которых на напряжение 12-26 В. Обычно такие гирлянды служат украшением домашних елок.
В описываемых схемах на гирлянды подается пульсирующее напряжение 180 В, полученное в результате выпрямления сетевого напряжения 220 В одноополупериодным выпрямителем, поэтому, можно использовать готовые гирлянды на 220В, но их яркость будет немного ниже, чем при непосредственном включении в электросеть.
Чтобы увеличить яркость до нормы нужно уменьшить число последовательно включенных лампочек, в каждой гирлянде, на 15-20%. Общая мощность каждой гирлянды не должна быть больше 30 Вт. Если, например, используются лампочки на 13,5 В х 0,15 А, то гирлянда должна содержать 12-13 таких лампочек, включенных последовательно.
Простое устройство на две гирлянды
Первое устройство наиболее простое (рисунок 1), подходит для маленькой настольной елки с парой гирлянд. Устройство доступно для повторения даже начинающему радиолюбителю (если он в курсе техники безопасности при работе с электроустановками, питающимися непосредственно от электросети).
В основе схемы лежит мультивибратор на микросхеме D1. Он вырабатывает импульсы небольшой частоты, которую можно регулировать в пределах, примерно, 3...0,5 Гц, при помощи переменного резистора R2.
Сам мультивибратор выполнен на элементах D1.1 и D1.2 по типовой схеме. Как известно, такой мультивибратор имеет два выхода, импульсы можно снимать и с выхода D1.1 и с выхода D2.2, но они будут в противофазе, то есть, когда на одном выходе ноль, на другом будет единица, и наоборот.
Сигналы с этих выходов поступают на два инвертирующих усилителя мощности на элементах D1.3 и D1.4, а с них, противофазные сигналы поступают на управляющие электроды тиристоров VD1 и VD2, в анодных цепях которых включены гирлянды Н1 и Н2.
В результате, эти гирлянды поочередно переключаются. А частота переключения устанавливается переменным резистором R2. Питаются гирлянды от пульсирующим током однополупериодного выпрямителя на VD5.
Микросхема питается от бестрансформаторного источника. Переменное напряжение от сети поступает через сопротивление, состоящее из реактивного сопротивления конденсатора С3 и активного R5 на выпрямитель на стабилитроне VD3 и диоде VD4. Стабилитрон, совместно с С3 и R5 образует параметрический стабилизатор, и на конденсаторе С4 выделяется постоянное напряжение, равное по величине напряжению стабилизации стабилитрона (12 В).
При подборе деталей нужно учитывать, что конденсатор С3 должен быть на напряжение не ниже 300В, С4-не ниже 10В. Стабилитрон можно взять любой маломощный на 8-14 В.
Рисунок 2
Собрать мигалку можно объемным способом в мыльнице, или на печатной плате, схема которой показана на рис. 2.
Настройка заключается в подборе сопротивления R1, так чтобы скорость переключения гирлянд регулировалась в желаемых пределах.
Переключатель на четыре гирлянды
Более эффектный переключатель, на четыре гирлянды, можно на микросхеме К176ИЕ12 (рисунок 3). Эта микросхема, помимо многих других узлов, содержит мультивибратор и счетчик-делитель на 256 с дешифратором на четыре выхода.
Рисунок 3
В типовой схеме он должен переключать разряды цифрового табло с частотой 256 Гц, при динамической индикации. Но если мультивибратор перестроить на более низкую частоту, например на 300 Гц, то частота переключения выходов Т1-Т4 будет 1,2 Гц, и сигналы с них можно будет подавать на управляющие входы тиристоров.
Эффект получается такой - последовательное переключение четырех гирлянд по кругу. При соответствующем расположении гирлянд можно получить эффект бегущего огня.
Традиция зажигать огни на рождественской елке зародилась задолго до появления электричества, поэтому в качестве такого украшения изначально использовались специальные свечи. Они были чрезвычайно пожароопасными, и нередко праздник заканчивался трагедией. В частности, известны случаи, когда «рождественские пожары» превращали в пепел целые городские кварталы или уносили человеческие жизни. Ситуация кардинально изменилась, как только появились электрические гирлянды.
Немного истории
До середины прошлого века найти в советских магазинах, за исключением Москвы и пары-тройки других крупных городов, было крайне сложно. Именно поэтому единственной возможностью устроить иллюминацию в квартире была самодельная елочная (схема подключения лампочек была известна каждому школьнику) такие украшения делались довольно просто. Обычно достаточно было уметь пользоваться паяльником. С его помощью в гирлянду последовательно соединялись несколько обычных маленьких лампочек от или подсветки радиоприемника.
Позже в продаже появились самые разные светящиеся новогодние украшения, состоящие из малогабаритных патронов и плафонов разной формы. В них вкручивались цветные или прозрачные миниатюрные лампы накаливания, которые горели постоянно, пока гирлянда была подключена к сети.
Мигалки и моргалки
Со временем схема елочной гирлянды усложнилась. Она «научилась» мигать, а также появились музыкальные варианты. В качестве базы для создания таких украшений использовались довольно простые микросхемы К-155 и К-561, а в роли задающего такт генератора выступали детали, используемые в старых синтезаторах, типа УМС8-01. Такие варианты были довольно интересны, но позже они уступили место более продвинутым моделям, позволяющим создавать на елке оригинальное светомузыкальное оформление.
Мигающая новогодняя иллюминация для квартиры
Самая простая схема елочной гирлянды с периодически включающимися и отключающимися лампочками может быть изготовлена своими руками буквально за полчаса. Частота мигания устанавливается подбором резистора R2 (в отключенном состоянии) с нужным сопротивлением.
Для небольшой новогодней гирлянды достаточно заменить тиристор КУ 2001Л на КУ 107Б, снизив таким образом ее мощность.
Схема елочной гирлянды с плавным переключением
Чтобы создать самую простую конструкцию автомата световых эффектов, не потребуется особых усилий и знаний. Ниже представлена схема елочной гирлянды с плавным миганием лампочек.
Частоту их переключения регулирует мультивибратор, который собран на элементах DD 1.3, DD 1.4. При этом сдвиг момента открывания тиристора VD 6 от старта полупериода сетевого напряжения происходит по причине задержки переключения инверторов на логических элементах DD 1.1 и DD 1.2.
Стартовый сдвиг фазы напряжения, который определяет яркость свечения ламп гирлянды, устанавливают посредством резистора R6, а желаемой частоты переключения мультивибратора добиваются с помощью устройства R8.
При налаживании праздничной гирлянды сначала отключают один из 2 выводов диода VD 11 и отлаживают регулятор мощности таким образом, чтобы при сдвиге движка резистора R6 освещенность ламп изменялась от 0 до номинального значения. После подключения диода VD 11 посредством R8 устанавливается желаемая частота, с которой должны мигать электрические гирлянды, изготовленные по предложенной схеме.
Украшение из светодиодов. Что потребуется?
Изготовить такой новогодний декор для дома довольно просто. Для этого понадобятся:
- нужное количество разноцветных светодиодов (20 мА);
- блок питания 6 В;
- электропровод сечением 0,25 или 0,5 мм;
- резистор на 100 Ом;
- канифоль для паяльника;
- канцелярский или кухонный нож;
- паяльник;
- пистолет для герметика;
- припой;
- силиконовый прозрачный герметик.
Как сделать елочную гирлянду из светодиодов
Сначала необходимо решить, на каком расстоянии будут располагаться диоды. Затем поступают следующим образом:
Дизайн
Разобравшись с технической стороной создания новогодних световых гирлянд, имеет смысл познакомиться с некоторыми креативными идеями их оформления.
Самый простой и оригинальный вариант - использовать разноцветные шарики из ниток, в которые затем будут вставляться лампочки. Для их изготовления нужно развести клей ПВА в воде в пропорции 1:1. Затем требуется надуть небольшой воздушный шарик диаметром 6-7 см и смазать его поверхность вазелином или растительным маслом. Далее следует смочить нить в клеевом растворе и обмотать ею основу. При этом важно оставить небольшой незамотанный участок для того, чтобы можно было вставить лампочку. Когда клей высохнет, шарик протыкают иглой и осторожно извлекают через щель. Таким образом изготавливают нужное количество «плафонов» для лампочек.
Для создания декора для гирлянды подойдут и обычные Их можно покрыть золотистой или серебристой краской из аэрозольного баллончика, а затем сделать крестообразный надрез на донышке для встраивания лампы.
Проявив креативный подход, можно использовать для создания гирлянды самые неожиданные предметы. Например, 10-12 воланов для бадминтона. У них нужно удалить «головки», раскрасить перья или наклеить на них блестки, после чего вставить лампочки. Можно также изготовить цветы из бумаги. При этом могут подойти даже обычные цветные салфетки.
Теперь вы знаете, как самостоятельно изготовить переключатель елочных гирлянд и собрать такое новогоднее украшение из самых простых составляющих.