Праздничные гирлянды
Чтобы
получить возможно большее
разнообразие световых
эффектов, создаваемых
гирляндами или гирляндой
электрических ламп, приходится
значительно усложнять
конструкцию автомата, вводить
в него дефицитные микросхемы. В
то же время автомат самых
разнообразных световых
эффектов можно построить на
микросхемах, содержащих
D-триггеры. Примером тому может
служить приведенная
на рис. 1 схема (размер - 46 Кб).
Отличительная особенность
предлагаемого автомата в том,
что в нем 36 осветительных ламп,
из которых составлено панно
или гирлянда. Каждая лампа
может зажигаться
самостоятельно, благодаря чему
нетрудно получать самую
разнообразную световую
мозаику.
Лампы подключены к блоку
управления, состоящему из двух
генераторов тактовых
импульсов, двух кольцевых
сдвигающих регистров —
вертикального и
горизонтального (условно — по
расположению ламп на схеме) — и
транзисторных ключей.
Генераторы тактовых импульсов
выполнены по одинаковым схемам
на двух элементах 2И-НЕ и
транзисторе. Частоту
следования импульсов можно
изменять вручную переменными
резисторами R3 и R6. В регистре
вертикального управления (или
просто в вертикальном
регистре) работают микросхемы
DD3 и DD2, в регистре
горизонтального управления —
DD4 и DD5. Электронные ключи
вертикального регистра
выполнены на транзисторах
VT3—VT14, горизонтального — на
транзисторах VT15—VT26.
Питается блок управления от
двух источников:
стабилизированного
постоянного тока, выполненного
на диодах VD12—VD15, стабилитроне
VD7 и транзисторе VT27 (питание
микросхем), и пульсирующего
напряжения — на диодах VD8—VD11
(питание электронных ключей и
ламп).
Каждый регистр состоит из
шести триггеров, входящих в
состав микросхем К155ТМ8 (в
каждой микросхеме 4 триггера).
Прямые выходы триггеров
соединены с электронными
ключами, подключающими лампы к
источнику питания.
Развязывающие диоды VD1.1—VD6.6
обеспечивают избирательное
включение ламп ЕL1.1—ЕL6.6.
Кнопочным выключателем SB1
устанавливают триггеры
регистров в нулевое состояние,
а переключателями SA1 и SA3 подают
сигналы с прямого или
инверсного выходов триггеров
на входы D1 соответствующих
регистров.
Горизонтальный регистр управляется тактовыми импульсами, поступающими с генератора на элементах DD1.3, DD1.4, а вертикальный регистр — импульсами, поступающими (в зависимости от положения подвижного контакта переключателя SA2) либо со “своего” генератора (независимое управление), либо с генератора горизонтального регистра (параллельное управление), либо с прямого выхода первого триггера горизонтального регистра (последовательное управление).
Рассмотрим
работу автомата в режиме
параллельного управления, для
которого на схеме показано
положение подвижного контакта
переключателя SA2. После
включения питания и нажатия на
кнопку SB1 все триггеры
устанавливаются в нулевое
состояние — на их прямых
выходах уровень логического 0.
Электронные ключи закрыты,
лампы погашены. Поскольку
входы D1 регистров соединены с
прямыми выходами триггеров
(через переключатели SA1 и SA3), то
и на них будет уровень
логического 0, а значит,
тактовые импульсы, поступающие
на вход С, не изменят состояния
триггеров регистров.
Если входы D1 обоих регистров
подключить к инверсным выходам
микросхем DD3 и DD5, то на них
окажется уровень логической 1.
Теперь с приходом тактового
импульса первые триггеры обоих
регистров изменят свое
состояние, и на их прямых
выходах установится уровень
логической 1, который откроет
электронные ключи на
транзисторах VT8, VT14 и VT21, VT15.
Зажжется лампа EL1.1.
Следующий тактовый импульс
переведет вторые триггеры
регистров в единичное
состояние, и включатся лампы
EL1.2, EL2.2, EL2.1. Лампа EL1.1 при этом
продолжает светиться, потому
что первые триггеры сохраняют
прежнее состояние.
С приходом последующего
импульса зажигаются лампы EL1.3,
EL2.3, EL3.3, EL3.2, EL 3.1 и т. д. После
шестого тактового импульса
засветятся все лампы, а на
инверсных выходах последних
триггеров регистров, а значит,
и на входах D1 регистров
установится уровень
логического 0. Последующие
тактовые импульсы теперь будут
поочередно переводить
триггеры в нулевое состояние, и
лампы, начиная с EL1.1, будут
выключаться, а затем описанный
цикл повторится.
А если после перехода, к
примеру, двух триггеров
каждого регистра в единичное
состояние установить
переключатели SA1 и SA3 в исходное
положение, показанное на схеме?
Тогда сохранившийся на прямых
выходах регистров уровень
логического 0 окажется и на
входах D1 регистров, и очередной
тактовый импульс переведет
первые триггеры в нулевое
состояние. Вторые триггеры
сохранят единичное состояние,
в такое же состояние перейдут и
третьи триггеры. Будет
светиться своеобразный
квадрат из ламп EL2.2, EL2.3, EL3.3, EL3.2.
С каждым последующим тактовым
импульсом световой квадрат
будет “перемещаться” по
диагонали в правый верхний
угол (по схеме).
Когда пятый и шестой триггеры
обоих регистров окажутся в
единичном состоянии, при
последующем тактовом импульсе
вспыхнут “угловые” лампы EL1.1,
EL1.6, EL6.1 и EL6.6. Далее вновь
появится квадрат из ламп EL1.1,
EL1.2, EL2.2 и EL2.1. Цикл повторится.
В режиме последовательного
управления (когда подвижный
контакт переключателя SA2
находится в верхнем по схеме
положении) тактовые импульсы
на вертикальный регистр
поступают с прямого выхода
первого триггера
горизонтального регистра
(вывод 2 микросхемы DD4).
Рассмотрим
один из возможных световых
“рисунков” в этом режиме —
эффект одиночного бегущего
огня. Установим переменным
резистором R6 минимальную
частоту следования импульсов
(движок резистора в крайнем
правом по схеме положении), а
кнопкой SB1 — нулевое состояние
триггеров. Переключателями SA1 и
SA3 подадим на входы D1 обоих
регистров уровень логической 1
с инверсных выходов триггеров.
После этого первый тактовый
импульс переключит первый
триггер горизонтального
регистра в единичное
состояние. Уровень логической 1
на его прямом выходе переведет
первый триггер вертикального
регистра тоже в единичное
состояние. Зажжется лампа EL1.1.
Если после этого перевести
переключатели SA1 и SA3 в исходное
положение (показанное на
схеме), на входы D1 обоих
регистров снова будет подан
уровень логического 0 и
очередной тактовый импульс с
выхода элемента DD1.4 переведет
второй триггер
горизонтального регистра в
единичное состояние, а первый
— в нулевое, т. е. на его прямом
выходе, а значит, и на входе С
микросхем DD2, DD3 вместо уровня
логической 1 появится уровень
логического 0. Такой перепад,
как известно (триггеры
микросхемы К155ТМ8 изменяют свое
состояние по фронту импульса,
т. е. когда уровень логического
0 на входе С переходит в уровень
логической 1), на состояние
триггеров вертикального
регистра не повлияет. Лампа EL1.1
погаснет, и загорится EL2.1. Затем
поочередно будут зажигаться и
гаснуть лампы нижнего по схеме
ряда. Когда шестой триггер
горизонтального регистра
окажется в единичном
состоянии, с его прямого выхода
(вывод 10 микросхемы DD5) уровень
логической 1 поступит через
переключатель SA3 на вход D1
микросхемы DD4. С приходом
очередного тактового импульса
начнут поочередно зажигаться и
гаснуть лампы второго ряда.
Аналогично будут вспыхивать
лампы остальных рядов, после
чего цикл повторится.
Нетрудно
самостоятельно разобрать
работу автомата в режиме
независимого управления
вертикальным регистром, т. е.
когда тактовые импульсы
поступают на входы С регистра с
элемента DD1.2.
Манипулируя переключателями
автомата, можно “записать” в
регистры различные “рисунки”,
а переменными резисторами R3 и R6
установить желаемую скорость
их “перемещения”.
Вместо
указанных на схеме микросхем
серии К155 можно использовать
аналогичные серии К133. При
отсутствии К155ТМ8 подойдут
К155ТМ2 (К133ТМ2), но в каждом
регистре придется
использовать по три, а не по две
микросхемы. Кроме того, все
входы С микросхем регистра
нужно соединить вместе, а
неиспользуемые входы 5
подключить через резистор
сопротивлением 1...5,1 кОм к плюсу
источника питания. Чертеж
печатной платы при такой
замене придется немного
изменить.
Транзисторы могут быть любые
другие указанных серий. Вместо
транзисторов серии КТ315
подойдут КТ503, вместо КТ814 —
КТ816, вместо КТ815 — КТ817. При
монтаже транзистор VT27
стабилизатора напряжения
устанавливают на теплоотвод —
алюминиевую пластину толщиной
1,5...2 мм и размерами 30х30 мм.
Диоды VD8—VD11 — любые,
рассчитанные на выпрямленный
ток не менее суммарного тока
потребления всех ламп, а VD12—VD15
— рассчитанные на ток не менее
300 мА, При замене диодов VD1.1—VD6.6
следует помнить, что значение
максимального выпрямленного
тока диода должно превышать
ток, потребляемый одной лампой.
Постоянные резисторы — МЛТ-0,125,
их номиналы могут отличаться
от указанных на схеме на 10 %.
Переменные резисторы — СП-1.
Конденсаторы С1— С3, С6 — К50-6; С4,
С5 — керамические, например, КМ.
Переключатели — любой
конструкции.
Трансформатор Т1 — готовый или
самодельный мощностью не менее
85 Вт. Обмотка II должна быть
рассчитана на напряжение 8...10 В
при токе нагрузки до 300 мА,
обмотка III — на напряжение 13...15
В при токе не менее 6 А для ламп
с током потребления 0,16 А
(использованы лампы на
напряжение 13,5 В от елочных
гирлянд).
Большинство деталей блока управления смонтировано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Рисунок печатной платы - здесь, расположения деталей - здесь. . Диоды VD1.1—VD6.6 размещены на шести планках из такого же материала. Планки располагают вблизи соответствующих групп ламп гирлянды и соединяют их с лампами и блоком управления проводами в изоляции, свитыми в жгуты.
Как правило, налаживания устройство не требует и при правильном монтаже начинает работать сразу.
В. ЧИСЛЕР
Радио 11/87г.
