Lauffeuer mit 10 LEDs. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Einer der beliebtesten Lichteffekte, die in verschiedenen Ausführungen von Geräten zum Schmücken eines Weihnachtsbaums umgesetzt werden, ist der Effekt der sogenannten Lauflichter. Optisch drückt es sich darin aus, dass in einer Kette beliebiger Lichtquellen, zum Beispiel elektrischer Glühbirnen, in der einfachsten Variante eine oder eine Gruppe nebeneinander angeordneter Quellen abwechselnd aufleuchtet. Gleichzeitig entsteht aufgrund der Trägheit unseres Sehens der Eindruck, dass sich die Lichtquelle bewegt und mit einer bestimmten Geschwindigkeit entlang der Kette „läuft“. Als Lichtquellen können in solchen Ausführungen nicht nur Glühbirnen, sondern beispielsweise auch LEDs eingesetzt werden.

Mit gewöhnlichen LEDs lässt sich ein einfaches und zugleich zuverlässiges Gerät zusammenbauen, das die Lichtwirkung von Lauflichtern umsetzt. Bei dem vorgeschlagenen Design handelt es sich um einen herkömmlichen Schalter, bei dem die Versorgungsspannung abwechselnd an eine der zehn LEDs angelegt wird.

Das schematische Diagramm des Lauflichtmoduls ist in der Abbildung dargestellt.

Dieses Gerät, das auf zwei Mikroschaltungen und zehn Transistoren basiert, kann bedingt in drei Funktionsblöcke unterteilt werden: einen Hauptoszillator, eine Steuereinheit und eine Anzeigeschaltung. Wie die meisten ähnlichen Designs basiert das vorgeschlagene Modul auf der Verwendung von Impulszählern. Der Hauptoszillator, der Steuerimpulse erzeugt, ist auf der IC2-Mikroschaltung aufgebaut, die entsprechend der instabilen Multivibratorschaltung angeschlossen ist. In diesem Fall wird die Betriebsfrequenz des Hauptoszillators durch den Widerstandswert des Widerstands R1 und den Kapazitätswert des Kondensators C1 bestimmt. Bei Verwendung dieser Elemente mit den im Schaltplan angegebenen Parametern beträgt die Frequenz der Steuerimpulse etwa 15 Hz.

Vom Ausgang des Master-Oszillators (Ausgang IC2/3) werden Steuerimpulse der Steuereinheit zugeführt, die auf IC1, einem Impulszähler, basiert. An zehn Ausgängen dieser Mikroschaltung ist eine sequentielle Bildung einer logischen Einheitsspannung vorgesehen. Zunächst liegen an allen Ausgängen des Impulszählers logisch Nullspannungen an. Mit anderen Worten, der Spannungspegel an jedem der Ausgänge von IC1 (Pins IC1 / 1-7.9-11) ist niedrig und reicht nicht aus, um den Transistor zu öffnen, dessen Basis mit dem entsprechenden Ausgang verbunden ist.

Wenn der erste Steuerimpuls vom Master-Oszillator am Eingang des Zählers CLK (Pin IC1 / 14) eintrifft, wird am Ausgang DO0 (Pin IC1 / 3) eine Logikeinheitsspannung erzeugt, also eine höhere Spannung Der Pegel wird auf diesen Ausgang angewendet. Somit erscheint an einem der Ausgänge der Steuereinheit eine Steuerspannung, die dem entsprechenden Eingang der Anzeigeeinheit zugeführt wird. In der betrachteten Schaltung besteht die Anzeigeeinheit aus den Transistoren T1-T10 und den LEDs D1-D10.

Vom Ausgang DO0 (Pin IC1/3) wird eine Spannung mit hohem Logikpegel an die Basis des Transistors T10 angelegt und sorgt für dessen Entsperrung. Dadurch wird über die offene „Kollektor-Emitter“-Verbindung des Transistors T10 die Anode der LD10-LED mit dem Plus der Stromquelle verbunden, was zum Leuchten dieser Diode führt. Das Eintreffen des nächsten Steuerimpulses vom Hauptoszillator am Eingang der IC1-Mikroschaltung sorgt für die Bildung einer Logikeinheitsspannung am DO1-Ausgang (Pin 1C 1/2). In diesem Fall erscheint am Ausgang DO0 wieder eine Spannung mit niedrigem Logikpegel, der Transistor T10 schließt und die LED LD10 erlischt. Gleichzeitig öffnet der Transistor T9 und die Diode LD9 beginnt zu leuchten.

Wenn eine kontinuierliche Folge von zehn Steuerimpulsen an den Eingang des Zählers IC1 angelegt wird, wird an den Ausgängen DO0-DO9 wiederum eine Spannung mit hohem Logikpegel erzeugt, die für aufeinanderfolgendes Blinken der LEDs von LD10 bis LD1 sorgt. Wenn diese LEDs nebeneinander platziert werden, entsteht, wie bereits erwähnt, aufgrund der Trägheit unseres Sehens der Eindruck, dass die Leuchtdiode entlang der Kette „läuft“. Nachdem die nächste Folge von zehn Steuerimpulsen an den Eingang des Zählers angelegt wurde, erfolgt ein wiederholter Zyklus aufeinanderfolgender Blitze der LEDs. Und so wird es weitergehen, bis der Strom abgeschaltet wird.

Es bleibt hinzuzufügen, dass die Verwendung der Transistoren T1-T10 in dieser Schaltung als Tasten zur Steuerung des Betriebs der LEDs auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die Strombelastung der Mikroschaltung IC1 sehr unbedeutend ist. Daher kann der direkte Anschluss einzelner LEDs an ihre Ausgänge zu einer Fehlfunktion der Mikroschaltung führen. Gleichzeitig wird unter Berücksichtigung der Tatsache, dass im vorgeschlagenen Design zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur eine LED leuchtet, der Strom durch alle Dioden durch einen gemeinsamen Widerstand R2 begrenzt.

Alle Teile des Lauflichtmoduls befinden sich auf einer kleinen doppelseitigen Leiterplatte mit den Maßen 55x35 mm. Ein Bild der Leiterplatte ist in der Abbildung dargestellt.

Die Stromversorgung des Moduls erfolgt über eine Konstantspannungsquelle von 5 V. Dabei kann es sich um eine gewöhnliche Flachbatterie vom Typ 3336L oder um vier Fingerzellen mit jeweils 1,5 V handeln, da ein zuverlässiger Betrieb dieses Moduls auch bei Änderungen der Versorgungsspannung gewährleistet ist der Bereich von 4,5 bis 6,0 C. Als Stromquelle können Sie einen herkömmlichen Netzgleichrichter für eine Spannung von 6 V bei einem Strom von 200-300 mA verwenden. Werden in dieser Bauform LEDs mit geringem Betriebsstrom (2 mA) verwendet und der Widerstandswert des Widerstands R2 auf 1 kOhm erhöht, reduziert sich der Gesamtstromverbrauch des Gerätes deutlich. In diesem Fall kann das Modul, wenn es mit einer einzigen leeren Batterie betrieben wird, mehrere Dutzend Stunden ununterbrochen arbeiten.

Importierte VS548V-Transistoren können beispielsweise durch inländische KT3102VM-Transistoren vom NPN-Typ ersetzt werden. LEDs können durch kleine Glühbirnen ersetzt werden, die beispielsweise für 4,5 V ausgelegt sind. In diesem Fall wird der Widerstand R2 durch eine Brücke ersetzt.

Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform des Lauflichtmoduls sind alle LEDs entlang einer der Seiten der Leiterplatte platziert. Die Position der LEDs hängt jedoch in jedem Fall nur von der Vorstellungskraft des Künstlers ab. LEDs können beispielsweise in Form einer kleinen Girlande angeordnet werden. Es kann ein beliebiger Buchstabe oder eine beliebige Initiale sein. In diesem Fall werden die LEDs über ein dünnes mehradriges Kabel mit der Platine verbunden.

Ohne Fehler bei der Installation und aus zu wartenden Teilen zusammengebaut, muss das Lauflichtmodul fast nicht angepasst werden, mit Ausnahme der Auswahl der Betriebsfrequenz des Hauptoszillators, die durch den Widerstandswert des Widerstands R1 und den Kapazitätswert bestimmt wird des Kondensators C1. Auf Wunsch kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Lauflichter durch Wahl des Widerstandswertes des Widerstands R1 verändert werden. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, sollte der Widerstandswert des Widerstands R1 verringert werden, und um die Bewegungsgeschwindigkeit der Lauflichter zu verringern, sollte der Widerstandswert des Widerstands R1 erhöht werden.

Siehe andere Artikel Abschnitt Überspannungsschutz.

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