Близится Новый год. Настает пора позаботиться об оригинальном украшении для ёлки.

Предлагаю несложную схему, которая была опубликована год назад в журнале Радиолюбитель (надеюсь, уважаемая редакция меня простит - приоритет публикации все равно за нею). Эта схемка позводит получить световой эффект "падающей звезды". Схемное решение отличается повышенной экономичностью для числа ламп более сотни. Сложность минимальна, повторить могут даже начинающие любители электроники. Микроконтроллеры не требуются.

Бегущие огни известны всем уже много лет, и порядком поднадоели. Так же навязли в зубах различные вариации на тему бегущего огня, хочется чего-то новенького, оригинального... Предлагаю способ реализовать эффект падающей звезды: огонек быстро однократно пробегает по цепочке лампочек (или светодиодов), создавая эффект летящей искры. Вы скажете «Это известно так же давным-давно!» - но не торопитесь с выводами!

Предлагаемая схема позволит реализовать эффект для нескольких сотен отдельных ламп или светодиодов! Наверняка вам знакомы варианты «падающей звезды» на микроконтроллерах или логических микросхемах (скорее всего для одного-двух десятков лампочек) - прикиньте, сколько потребовалось бы проводов для поочередного включения 100 ламп?! А для предлагаемого варианта потребуется 2 провода... и если ламп будет 10, и если 100, и если 500 - все равно 2 провода... А теперь, собственно, схема:

Рисунок 1. Схема основного звена

Об элементах схемы. Все детали желательно применить в SMD-корпусах, тогда габариты платы будут не более 10х10 мм. Резистор R3 должен иметь такой номинал, чтобы обеспечить ток через светодиод на нужном уровне. Так как вся схема рассчитана на питание от источника 15В, его сопротивление для большинства светодиодов должно быть около 1 килоома. Тип, размер, цвет и форма светодиода могут быть любыми, лишь бы рабочий ток был около 20 мА. Емкость С1 и сопротивление R2 определяют длительность свечения одного звена цепочки, т.е. в конечном счете задают скорость «падения звезды». При указанных на схеме значениях R2C1 огонек пробежит по сотне лампочек примерно за пару секунд. Конденсатор может быть и электролитическим, лишь бы миниатюрным и недорогим. А вот транзисторы должны быть не только дешевыми, но еще и обладать низким сопротивлением канала в открытом состоянии - чем меньше, тем лучше (тем длиннее может быть цепочка). Я рекомендую ориентироваться на IRLML2402 или аналогичные (сопротивление канала 0.25 Ом). Если будут применяться лампы накаливания, то они должны быть рассчитаны на напряжение питания схемы (допускается снизить напряжение питания до 12В), и иметь ток потребления, допустимый для тока транзистора VT1. Рекомендуется не применять ламы с рабочим током более 150 мА.
Вся гирлянда собирается по следующей схеме:

Рисунок 2. Схема соединения звеньев

Пунктиром показано, как можно реализовать «автозапуск», т.е. кнопка SB должна быть с фиксацией - после первого ее нажатия звезда будет автоматически стартовать сразу после «падения» в конце. Однако, для этого варианта звено Е1 должно иметь немного иную схему (кстати, последнее звено тоже может быть проще - VT2 не нужен):

Рисунок 3. Схема последнего звена

Схема создает впечатление повышенной сложности, т.к. число транзисторов весьма велико. Однако, давайте посчитаем и проанализируем. Предположим, что необходимо реализовать эффект для 100 ламп (или светодиодов), находящихся друг от друга на расстоянии 1 м (например, для иллюминации на новогодней дискотеке). Если каждый транзистор стоит 8¹⁾ рублей, 1 метр провода 50 копеек, а резисторы и конденсаторы по рублю, то на комплектацию придется потратить примерно 2600 рублей (стоимость ламп/светодиодов не учитываем). Естественно, еще придется спаять 100 платок. Кажется, что это очень дорого... Но для сравнения: если реализовывать эффект традиционными способами, т.е. тянуть к каждой лампе отдельный провод, то только на одни провода придется потратить 2500 рублей! А теперь сравните сложность монтажа стометрового пучка проводов и жалкой пары... Не забудьте еще толщину пучка в начале (это будет уже целый кабель). А схема? Думаете, она будет значительно проще и меньше по числу транзисторов? Сомневаюсь. Стоимость изготовления и монтажа сотни одинаковых плат будет соизмерима со стоимостью одной, но большой и сложной платы. А если захочется удлинить цепочку? В первом случае надо будет просто изготовить нужное количество звеньев и подключить их к концу гирлянды, а во втором придется переделывать схему управления и неизвестно как прокладывать новый пучок проводов... Кстати, при покупке такого количества транзисторов наверняка будут значительные оптовые скидки, так что 2600 рублей - это взято явно с запасом.

И, в заключение, об ограничениях на количество звеньев. Очевидно, что на каждое последующее звено подается напряжение, меньшее, чем на предыдущее. Разница определяется падением напряжения на канале открытого транзистора VT2. Для рекомендованного транзистора IRLML2402 сопротивление канала составляет R_dson=0,25 Ом (максимум). Таким образом, напряжение на n-ом элементе цепочки можно вычислить по простой формуле:
Un = U - I_л * (n-1) * R_dson,
где
U=15В - напряжение питания,
I_л - ток лампы или светодиода.

Если мы применяем светодиоды с током 20 мА, то на 100-ом звене у нас будет напряжение 14,5В, т.е. на каждую сотню звеньев мы теряем всего 0,5В. Чтобы яркость свечения последнего звена не была слишком низкой, надо обеспечить его питанием не меньше 12-13В, т.е. общее число звеньев может достигать 400-500. В случае ламп накаливания с током 150 мА на 100-ом звене будет уже 11,3В, т.е. последняя лампа будет светить уже заметно слабее, чем первая, поэтому использовать больше 100 звеньев в этом случае нецелесообразно.

P.S. Схема моделировалась в Proteus, что подтвердило все расчеты и ожидания.

¹⁾ Цена на компоненты и материалы взяты практически "с потолка" и намного превышают даже розничные, не говоря об оптовых.

Ваш коментарий будет первым

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять коментарии.
Пожалуйста зарегистрируйтесь или войдите в ваш аккаунт.