Делаем электронный салют, эффект "бегущий огонь”

Это несложное для повторения устройство выполнено на доступной элементной базе и позволяет получать световые эффекты "бегущий огонь” и "салют”. Источниками света могут быть как светодиоды, так и лампы накаливания.

Схема электронного "салюта" показана на рис. 1. Он позволяет получить световой эффект "бегущий огонь" на маломощных светодиодах HL1 — HL17. Продолжительность вспышек каждого из них (0,15. .0.8 с), которая также определяет скорость их следования. регулируют переменным (или подстроечным) резистором R2. Продолжительность паузы между циклами (от нуля до нескольких секунд ) можно изменить подборкой элементов R3, С2 или исключением элементов VD1, R4 и С2 (режим без паузы). Для получения эффекта "салют", о чём будет сказано далее, один из светодиодов заменяют несколькими последовательно включёнными.

Рассмотрим работу устройства с начального момента, когда счётчики DD2 и DD3 обнулены и горит светодиод HL1. На логическом элементе DD1.1 с передаточной характеристикой триггера Шмитта собран тактовый генератор с периодом следования импульсов Т = 0,15...0,8 с. Период задаёт RC-цепь R1R2C1. Импульсы с выхода генератора поступают на счётный вход CN (вывод 14) счётчика DD2. С каждым фронтом импульса следует перемещение сигнала высокого уровня (лог. 1) от выхода 0 к выходу 9 счётчика. Подключённые к этим выходам через ничивающие резисторы R6—R14 светодиоды HL1—HL9 последовательно друг за другом вспыхивают, создавая эффект "бегущего огня". Появление лог. 1 на выходе 9, соединённом с входом СР, запрещает дальнейшую работу счётчика DD2. Высокий уровень через резистор R5 (на катоде диода VD2 в этот момент лог. 1 ) устанавливает на выходе 1 второго счётчика DD3 уровень лог. 1, вспыхивает следующий светодиод — HL1O. Цепь VD2R5 образует логический элемент 2И. Далее с каждым поступлением импульса с выхода генератора на счётный вход CN счётчика DD3 следует перемещение сигнала лог. 1 от выхода 1 к выходу 8. В результате "бегущий огонь" продолжает движение до момента, когда на выходе 9 DD3 установится уровень лог. 1. Его появление приведёт к установке низкого уровня (лог. 0) на выходе элемента DD1.2, включённого как инвертор, и приостановке работы тактового генератора на время паузы, продолжительность которой определяется временем разрядки конденсатора С2 через резистор R3. До этого момента конденсатор был заряжен от уровня лог. 1 на выходе элемента DD1.2. По мере разрядки в момент достижения напряжения на конденсаторе С2 нижнего порога срабатывания триггера Шмитта DD1.3 по следний переключается из состояния лог. О в лог. 1, что приводит к обнулению счётчиков DD2 и DD3. Уровень лог. 1 на выходе 9 счётчика DD3 сменяется на лог. О, а на выходе инвертора DD1.2 появляется лог. 1, разрешая работу тактового генератора. Конденсатор СЗ через диод VD1 и резистор R4 быстро заряжается до уровня верхнего порога срабатывания триггера Шмитта DD1.3. Он переключается в состояние лог. О, снимая сигнал обнуления счётчиков и давая начало следующему циклу "бегущего огня". Для получения замкнутого цикла без паузы установка элементов VD1, R4, С2 не требуется.


Для получения эффекта "салюта" необходимо в одном или нескольких звеньях цепи установить вместо одного несколько светодиодов, расположив их также по вкусу и фантазии. В моменты включения они и будут имитировать вспышку "салюта”. Если достаточно четырёх или пяти светодиодов, их включают последовательно, а сопротивление ограничительного резистора уменьшают до 100 Ом. Однако лучший эффект наблюдается, если их число будет больше.

На рис. 2 приведена схема узла, позволяющая включить десять светодиодов. Таких узлов можно установить несколько. На рис. 2 для примера указано подключение только одного узла к последнему выходу устройства — выходу 8 (вывод 9) счётчика DD3. Если установить три узла, подключив их входы к выходам 4, 6 и 8, а выходы 5 и 7 оставить свободными, то "салютов" в цикле будет три, и вспыхивать они будут через паузу, равную времени вспышки.

На рис. З приведена схема узла, позволяющая подключать лампы накаливания с номинальным напряжением 12 В и мощностью до 15 Вт. Вход каждого узла подключают непосредственно к выходам счётчиков. Конечно, блок питания в этом случае должен быть выбран на соответствующий ток нагрузки. Вместо ламп здесь можно включить и светодиодные ленты с номинальным напряжением 12 В, но блок питания уже должен быть стабилизированным.

Чертёж односторонней печатной платы устройства и расположение элементов показаны на рис. 4. На ней предусмотрены места и контактные площадки с отверстиями для установки транзисторных узлов, показанных как на рис. 2, так и на рис. 3. В варианте, показанном на рис. 1, аноды и катоды светодиодов подключают к контактным площадкам с отверстиями, обозначенными на плате символами "+" и соответственно.


В схемном варианте, показанном на рис. 2, места для установки токоограничивающих резисторов R23 и R24 на плате не предусмотрены. Каждая контактная площадка "Выход 1" —"Выход 17" соединена с коллектором (стоком) соответствующего транзистора. При установке полевых транзисторов их выводы затворов следует соединить непосредственно с выходами счётчиков DD2, DD3, установив на плате взамен резисторов R6—R22 проволочные перемычки.

Можно применить маломощные светодиоды любого типа, желательно яркие или сверхъяркие. Цвет свечения выбирается исходя из задуманного сценария. Микросхему CD4017BCN можно заменить отечественной микросхемой К561ИЕ8, КР1561ИЕ8.    Транзистор КТ315Г можно заменить транзистором КТ315Б или КТ315Е. Можно установить и другие маломощные, например, из серии КТ3102, но с учётом расположения выводов. Мощные полевые транзисторы STP16NF06 заменимы транзисторами IRFZ24N, IRF530N или другими, имеющими сопротивление открытого канала не более 0,1 Ом и входную ёмкость не более 500... 1000 пФ. Диоды VD1, VD2 и все резисторы — любые маломощные выводные. Конденсаторы С1, СЗ — керамические К10-176 или импортные. Оксидный конденсатор С2 должен иметь малый ток утечки, поэтому был применён танталовый для поверхностного монтажа. Типоразмер — С или D. Его устанавливают со стороны печатных проводников. Для устранения замыканий между ними загнутые внутрь выводы конденсатора желательно отогнуть и укоротить. Возможно применение и выводного импортного или отечественного конденсатора с номинальным напряжением 50... 100 В. Для него в контактных площадках на плате следует просверлить два отверстия. Если оперативная регулировка скорости следования вспышек не требуется, переменный резистор R2 можно заменить подстроечным, например СП-3-38А.



При исправных деталях и без ошибок в монтаже приставка начнёт работать сразу. Следует лишь подобрать резистор R3 для получения требуемой паузы между циклами.

В радиокружке одной из московских школ такое устройство, собранное с применением мощных полевых переключательных транзисторов, нагруженных на отрезки светодиодных лент, успешно работало в новогодние праздники.