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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Automatisches Schalten von LED-Girlanden. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur Für die Lichtgestaltung des Weihnachtsbaumes werden meist Girlanden aus Glühlampen oder LEDs verwendet, die von einem Automaten gesteuert werden, der die Girlanden in einer bestimmten Reihenfolge einschaltet. Am beliebtesten sind dabei die Modi, die den Effekt „Lauflicht“ oder „Laufschatten“ erzeugen. Ihre Implementierung erfordert zwei Mikroschaltungen – eine wird im Generatorknoten verwendet (z. B. K561LA7, K561LN2), die andere (K561IE8, K561IE9) – im Zählerknoten mit einem Decoder. Sie können jedoch mit nur einem K176IE12-Chip auskommen, indem Sie die Maschine gemäß dem in Abb. gezeigten Schema zusammenbauen. 2.
Wie Sie wissen, ist diese Mikroschaltung hauptsächlich für elektronische Uhren gedacht. Es besteht aus einem Oszillator mit externem Quarzresonator und Zählern, in denen an den Steuerausgängen der Bits des Digitalanzeigers Impulse erscheinen, die untereinander um eine Viertelperiode phasenverschoben sind. Der Übersichtlichkeit halber ist in Abb. In Abb. 3 zeigt Signaldiagramme an einigen Ausgängen der Mikroschaltung während des Betriebs des Generators. Der Einfachheit halber sind die Zeitskalen der Diagramme unterschiedlich.
An Pin 14 sowie an Pin 13 liegen bei laufendem Generator (anstelle eines Quarzresonators ist darin eine Frequenzeinstellschaltung R1R2C1 verbaut) Impulse mit einer Abstimmfrequenz des Generators fr an. Am Ausgang F erscheinen Impulse mit einer Frequenz, die 32-mal kleiner ist als die Frequenz fr. Impulse an den Ausgängen T1-T4 folgen mit einer noch niedrigeren Frequenz, außerdem beträgt jeder von ihnen 1/4 der Periode und sie erscheinen nacheinander. Es sind diese Signale, die benötigt werden, um diese Effekte zu erzielen. Am Ausgang von S2 erscheinen die „längsten“ Impulse – 16384 mal kleiner als fr. Die Transistorschalter VT1–VT4 sind über Begrenzungswiderstände R3–R6 mit den Ausgängen T1–T4 verbunden, von denen jeder eine Girlande aus fünf in Reihe geschalteten LEDs steuert. Wenn das Gerät in Betrieb ist, leuchtet die Girlande, deren Steuertransistor am entsprechenden Ausgang der DD1-Mikroschaltung auf hohem Pegel offen ist. Und da an den angegebenen Ausgängen der Mikroschaltung nacheinander Hochpegelsignale erscheinen, werden die Girlanden auch nacheinander beleuchtet, wodurch bei entsprechender relativer Anordnung der LEDs der Effekt von „Lauflichtern“ entsteht. Da immer nur eine Girlande leuchtet, ist nur ein Begrenzungswiderstand R7 installiert. Wenn Sie diese Mikroschaltung auf die gleiche Weise verwenden, aber durch den Einbau von Transistoren mit pn-p-Struktur (Abb. 4), können Sie den Effekt eines „laufenden Schattens“ erzielen. Jetzt öffnen sich die Transistoren, was bedeutet, dass die entsprechenden Girlanden eingeschaltet werden, wobei Signale mit niedrigem Pegel an den oben genannten vier Ausgängen der Mikroschaltung anliegen. Daher gehen die Girlanden eine nach der anderen aus, wodurch ein „laufender Schatten“-Effekt entsteht. Bei dieser Version mussten in den Stromkreis jeder Girlande strombegrenzende Widerstände (R7-R10) eingefügt werden.
Natürlich kann jeder der beschriebenen Automaten nur eine Funktion ausführen. Durch die Ergänzung des ursprünglichen Designs durch eine weitere Mikroschaltung (Abb. 5) erhalten Sie mehrere Möglichkeiten zum Schalten von Girlanden. Der DD1-Chip ist auf die gleiche Weise wie in früheren Designs enthalten. Aber jetzt werden die Signale von seinen Ausgängen T1-T4 einem der Eingänge der EXKLUSIV-ODER-Elemente der DD2-Mikroschaltung zugeführt. Dieser Chip steuert die Betriebsarten der Maschine. Die zweiten Eingänge der Elemente sind miteinander verbunden und mit dem beweglichen Kontakt des Schalters SA1 „Mode“ verbunden. Transistorschlüssel sind über Begrenzungswiderstände mit den Ausgängen der Mikroschaltungselemente verbunden, die das Einschalten von LED-Girlanden steuern.
Mit dem Schalter SA1 wird die Betriebsart der Maschine geändert. In der Position „1“ werden +2 V an die Eingangsklemmen der miteinander verbundenen Elemente der DD12-Mikroschaltung angelegt. Die Logikelemente arbeiten als Wechselrichter, die Maschine befindet sich im „Wanderschatten“-Modus. In der Stellung „2“ des Schalters sind die Eingänge der Logikelemente mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, die Elemente arbeiten als Repeater, wodurch der „Lauflicht“-Modus realisiert wird. In Position „3“ sind die zweiten Eingänge der Elemente des DD2-Chips mit dem Ausgang S2 (Pin 6) des DD1-Chips verbunden. Die Form der Impulse an diesem Ausgang ist „mäanderförmig“, die Wiederholungsrate beträgt fr / 16384, daher entspricht jeder dieser Impulse 64 Impulsen an einem der Ausgänge T1–T4. Die Hälfte der Impulsperiode am Ausgang S2, wenn an diesem ein High-Pegel anliegt, arbeitet im Modus „Laufschatten“, die zweite Hälfte, wenn der Ausgang S2 Low ist, im Modus „Lauflicht“. Wenn der bewegliche Kontakt des Schalters in die Position „4“ bewegt wird, werden die Eingänge der miteinander verbundenen Elemente des DD2-Chips mit dem Ausgang F des DD1-Chips verbunden. Die Pulsfrequenz an diesem Ausgang ist 8-mal höher als an den Ausgängen T1-T4. In diesem Modus ändern die Elemente des DD2-Chips ihre Funktionen achtmal häufiger als die Girlanden geschaltet werden, sodass der Effekt eines pseudochaotischen Einschaltens der LEDs entsteht. Die Stellungen „5“ und „6“ des Schalters können weggelassen werden, es ist aber sinnvoll, darüber zu sprechen. In jeder dieser Positionen beginnen alle Girlanden mit der Frequenz des Generators zu blinken. Da sie relativ hoch ist, wirkt sich dies auf die Helligkeit der LEDs der Girlanden aus – sie nimmt ab. Und obwohl weiterhin die Effekte „laufender Schatten“ und „Lauflicht“ entstehen, erlöschen die LEDs nicht vollständig. Dennoch sind die erzeugten Effekte auch in einem beleuchteten Raum spürbar. Neben der Mikroschaltung K561LP2 ist KR1561LP2 geeignet, Transistoren – alle Serien KT315, KT3102, LEDs – alle inländischen oder importierten verschiedenen Leuchtfarben, ein Schalter – jeder Typ für die angegebene Anzahl von Positionen und eine Richtung. Die meisten Details dieser Konstruktion sind auf einer Leiterplatte (Abb. 6) aus einseitiger Glasfaserfolie montiert.
An der Frontplatte des Gehäuses, in dem sich die Platine und das Netzteil befinden, können ein variabler Widerstand und ein Schalter montiert werden – jedes Low-Power-Gerät mit einer stabilisierten Ausgangsspannung von 12 V und einem Laststrom von bis zu 100 mA . Autor: I.Potachin, Fokino, Oblast Brjansk
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