Материал: Применение интегральных схем (1984)

3.6. Трехцветный светокоммутатор

Трехцветный светодиод ХС — 5491 является относительно новым светоизлучающим прибором и обладает уникальной способностью светиться либо красным, либо зеленым цветом в зависимости от полярности подаваемого на него напряже­ния Фактически он содержит два светодиода в одном кор--пусе, включенных встречно и имеющих каждый свой цвет свечения. Таким образом, подача напряжения одной поляр- ности вызывает включение одного светодиода, а смена полярности на обратную — включение второго светодиода.

Естественно, что отключение напряжения приводит к выклю­чению светодиодов.

Подача переменного напряжения на такой светодиод поз­воляет получать различные световые эффекты. При низкой частоте переменного напряжения кажется, что цвета свече­ния меняются с красного на зеленый и наоборот, однако с уве­личением частоты напряжения примерно до 10 Гц и более происходит смешивание цветов, что дает желтовато-коричне­вый или оранжевый цвет.

Рис. 3.11. Принципиальная схема трехцветного светокоммутатора.

Д₁ — трехцветный светодиод типа ХС — 5491; ИС| — таймер типа 555; R₁ — потен­циометр 1 МОм; R₂ — резистор 47 кОм, 0,25 Вт; R₃ — резистор 470 Ом, 0,25 Вт; R₄, Rs — резистор 150 Ом, 0,25 Вт; C₁ — конденсатор 0,1 мкФ.

Принципиальная схема, приведенная на рис. 3.11, позво­ляет использовать эти необычные цветовые характеристики светодиода ХС — 5491. С помощью регулятора частоты из­меняется частота переключения, а цепочка в составе Д₁ — R₄ — R₅ создает путь для переменного тока, протекающего через светодиод. При увеличении емкости конденсатора Ci до 0,47 мкФ частота мигания снижается.

Пока трехцветный светодиод не стал широко распростра­ненным прибором, это маленькое устройство является тех­нической новинкой.

3.7. Елочный светокоммутатор

С помощью светокоммутаторов можно создавать самые различные рисунки из мерцающих или мигающих светодио­дов. Например, 40 мигающих светодиодов можно располо­жить в виде новогодней елки, которая становится особенно красочной при разных цветах свечения,

По сравнению с другими описанными в книге устройст­вами такой светокоммутатор является довольно дорогим, так как используется большое количество светодиодов. Вместе с тем радиолюбитель может получить большое удовлетворение от своей выдумки, затраченных усилий и средств, сделав та­кой новогодний подарок, который будет служить многие годы.

Принципиальная схема елочного светокоммутатора при­ведена на рис. 3.12. Здесь даются полная схема стабили­зированного источника питания напряжением 5 В при токе 1 А, одна из четырех одинаковых групп светодиодов и схема управления этими четырьмя группами, обозначенными А, Б, В и Г. Каждая группа включает 10 светодиодов. На рис. 3.13 приведена рекомендуемая схема расположения светодиодов, дающая при их размещении на подходящем корпусе из де­рева или пластмассы рисунок в виде новогодней елки. Обо­значение светодиодов на рис. 3.13 соответствует обозначению тех же групп светодиодов на схеме рис. 3.12. Следует отме­тить, что все 10 светодиодов любой группы мигают одновре­менно, но каждая группа включается и выключается в раз­ное время. Это следует учитывать при выборе собственной схемы расположения светодиодов в пределах рисунка ново­годней елки.

Изготовление светокоммутатора следует начинать со сборки и проверки источника питания, который (см. рис. 3.12) состоит из силового трансформатора Tp₁, выпрямителя мос­тового типа и стабилизатора напряжения 5 В. Затем реко­мендуется изготовить одну из четырех секций схемы управ­ления, выполняемую, например, на ИC_1-A, транзисторе Т₁, конденсаторе С₂ и нескольких резисторах. Далее изготов­ляется одна из групп светодиодов с ограничительными рези­сторами, которая включается между коллектором транзисто­ра Т₁ и положительным выводом источника питания.

Следует учесть, что все анодные выводы светодиодов под­ключаются к положительному выводу источника питания, а все катодные выводы через ограничительные резисторы — к коллектору транзистора Т₁.

Изготовление трех остальных секций следует начинать только после наладки и проверки изготовленной части све­токоммутатора. При желании частота мигания группы свето­диодов может быть изменена путем изменения номиналов резистора R₁ или конденсатора С₁. Остальные части свето­коммутатора выполняются по схеме, показанной на рис. 3.12,

3.8. Двунаправленный строчный светокоммутатор («бегущая дорожка»)

Можно собрать схему, в которой включение светодиодов обеспечивается в определенной последовательности. Такая коммутация может быть интересной и полезной при расположении еветодиодов в один ряд, где они включаются с одного или с другого конца.

Рис. 3.12. Принципиальная схема елочного светокоммутатора:

а) источник питания, б) схема управления, в) группа светодцодов (одна из четырех) MB₁ — двухполупериодный выпрямитель мостового типа на напряжение 50 В при токе 4 A; CH₁ — стабилизатор напряжения 5 В при токе 1 А типа 7805; ИС_{1 — А}, ИC_{2 — Б}, ИС_{2 — А},ИС_{2 — Б} — Двойной таймер типа 556;T₁, Т₂ — n-р-n—транзистор с коллекторным током 800 мА; Tpi — силовой трансформатор с выходным напряжением 12 В при токе 1 A; R} — Rg — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; C_t — электролитический конденсатор 100 мкФ, резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R₉ — R_a — резистор 330 Ом, 0,25 Вт; Ka — Rie — 35 В; С₂ — С₅ — электролитический конденсатор 1 мкФ, 35 В. Примечание. В группе еветодиодов используется 40 еветодиодов со свечением красного, зеленого и желтого цвета и 40 резисторов с сопротив­лением 150 Ом, 0,25 Вт.

Рис. 3.13. Рекомендуемая схема расположения еветодиодов в новогодней елке.

В светокоммутаторе, показанном на рис. 3.14, используют­ся 8 еветодиодов, включающихся по одному в каждый дан­ный момент. Частота включения может изменяться с по­мощью регулятора, а направление включения выбирается переключателем выбора направления. Последний имеет три положения (подобно переключателю сигналов поворота в ав­томобиле). Так, в положении 1 этого переключателя свето-диоды включаются последовательно от Д₈ до Д₁, а в положе­нии 3 — наоборот от Д₁ до Д₈. Переключение светодиодов происходит с одинаковой скоростью в обоих направлениях. В нейтральном положении переключателя (положение 2) переключение останавливается и ни один светодиод не го­рит.

Если приложить немного фантазии, то можно использо­вать такой светокоммутатор в различных устройствах на­пример в качестве указателя поворота для игрушечных авто­мобилей. Электропитание светокоммутатора осуществляется от батареи напряжением 6 В, четырех батарей напряже­нием 1,5 В или стабилизированного источника напряжением .5 В.

Рис. 3.14. Принципиальная схема двунаправленного строчного светокоммутатора.

Д₁ — Д₈ — светодиод с красным свечением; ИC₁ — таймер типа 555; ИС2 — двоичный счетчик типа 74191; ИСз — дешифратор из 4 в 16 типа 74154; Я)-г потенциометр i МОм; R₂ — резистор 100 кОм, 0,25; Л₃ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R₄ — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R$ ~ резистор 150 Ом, Oj25 Вт, Cj — электролитический конденсатор 1 мкФ, 35 В,

Рис. 3.15. Рекомендуемая схема распо­ложения светодиодов для спиральных светокоммутаторов.

3.9. Спиральные светокоммутаторы

При использовании коммутации светодиодов в определен­ной последовательности предоставляются увлекательные воз­можности. Например, что можно сделать с 16 светодиодами, включаемыми последовательно и с любой скоростью? Эти светодиоды можно расположить в виде спирали, и при опре­деленной скорости переключения получается впечатление движущейся спирали, к которой иногда прибегают гипноти­зеры на сеансах гипноза. Такой светокоммутатор создает тот же эффект, что и вра­щающийся диск с не­сколькими светодиодами, и даже если он и не ока­зывает гипнотизирующе­го действия, то, несомнен­но, привлекает внимание.

На рис. 3.15 показан вариант расположения 16 светодиодов по спирали. На первый взгляд обра­зуемая светодиодами фи­гура не похожа на спи­раль, однако если просле­дить последовательно гла­зами от светодиода Д₁ до светодиода Д₁₆, то можно убедиться, что это будет действительно спираль. Схема расположения, приведенная на рис. 3.15, пригодна для обоих спи­ральных светокоммутаторов, описанных в данном разделе. Радиолюбитель может использовать этот рисунок для трени­ровки в просверливании отверстий в любых пригодных мате­риалах для монтажа светодиодов.

Обе схемы управления светокоммутаторамй (рис. 3.16 и 3.17) имеют одинаковый принцип действия. Схема на рис. 3.16 гораздо проще и дешевле, но при ее использовании спираль вращается лишь в одном направлении — от свето­диода Д₁ к светодиоду Д₁₆. При расположении светодиодов по схеме, показанной на рис. 3.15, создается эффект свер­тывающейся спирали, которая как бы ведет за собой глаз наблюдающего.

Схема на рис. 3.17 позволяет выбирать прямое и обрат­ное вращение спирали. Установка переключателя выбора на­правления вращения в положение 1 обеспечивает раскручи­вание спирали, а в положение 3 — свертывание спирали. В положении 2 этого переключателя получается необычайный колебательный эффект, при котором кажется, что спи­раль периодически свертывается и развертывается. Подоб­ный эффект довольно трудно получить с помощью обычного механизма с диском, вращаемым электродвигателем.

В обеих схемах скорость вращения спирали выбирается с помощью регулятора скорости. Питание обеих схем произ­водится от четырех последовательно включенных батарей на­пряжением 1,5 В, а при желании обеспечить длительную или непрерывную работу светокоммутатора следует использовать стабилизированный источник питания напряжением 5 В при токе 1 А (см. рис. 2.1). Светодиоды могут выбираться одина­кового или различных цветов свечения (красного, зеленого или желтого).

Желаемый гипнотический эффект спирали можно полу­чить опытным путем, уменьшая или увеличивая скорость вра­щения с помощью регулятора, При слишком низкой скоро­сти кажется, что светодиоды мерцают последовательно друг за другом, а при слишком высокой скорости — что все све-тодиоды включаются одновременно. Изменение величины емкости конденсатора С₁ в обеих схемах позволяет изменять диапазон регулирования скорости вращения спирали: при увеличении емкости светодиоды мигают менее часто, а при снижении емкости скорость вращения спирали возрастает.

Рис. 3.16. Простая схема спирального светокоммутатора.

Д₁ — Д₁₆ — светодиод с красным свечением; ИC₁ — таймер типа 555; ИС₂ — 4-разрядный двоичный счетчик типа 7493; ИС₃ — дешифратор из 4 в 16 типа 74154; R₁ — потен­циометр 1 МОм; R₂ — резистор 220 кОм, 0,25 Вт; R₃ — 10 кОм, 0,25 Вт; R₄ — рези­стор 150 Ом, 0,25 Bт; C₁ — электролитический конденсатор 1 мкФ, 50 В.

Рис. 3.17. Принципиальная схема двунаправленного спирального светокоммутатора.

Д1 — Д16 — светодиод с красным свечением; ИС₁ — таймер типа 555; ИС₂ — 4-разрядный двоичный счетчик типа 7493; ИСз — дешифратор из 4 в 16 типа 74154; ИС₄ — четыре двухвходовых вентиля «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» типа 7486; ИС₆ — двойной J — К-триггер типа 7476; ri — потен­циометр 1 МОм; R₂ — резистор 220 кОм, 0,25 Вт; R₃ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R₄ — резистор 150 Ом, 0,25 Вт; R_bl Rs — резистор 22 кОм. 0,25 Вт; Ci — электролитичеекий конденсатор 1 мкФ, 50 В,