Принципиальная схема
Схема блока управления проста, и может быть, даже примитивна, — она выполнена по типовой схеме электронных часов на устаревших микросхемах серии К176, со статической индикацией. Всего пять микросхем, — одна К176ИЕ12, две К176ИЕЗ и две К176ИЕ4 Несмотря на устарелость, эти микросхемы пока еще встречаются в продаже.
Рис 1. Принципиальная схема электронных часов с индикаторами из светодиодных лент (часть 1).
На рисунке 1 показана схема блока управления. Вдаваться в подробности её работы, думаю, нет смысла. — схема всем хорошо известна (подробно ознакомиться можно в Л.1). Скажу только, что на входы «S» счетчиков подан нуль, чтобы активными выходными уровнями были логические единицы.
А вместо светодиодных индикаторов подключены транзисторные ключи ключи, нагруженные отрезками светодиодных лент. Точность хода часов зависит от точности кварцевого генератора.
В небольших пределах его частоту можно изменять подбором емкости конденсатора С2 (можно установить на его месте подстрочный конденсатор).
Кнопка S1 служит для установки минут, а кнопка S2 — для установки часов. Эти кнопки не фиксируемые. При их нажатии показания индикаторов меняются с частотой 1 Гц.
Сбрасываются счетчики досчитав до «24-00», с помощью диодов VD1 и VD2. На рисунке 2 показана схема одного из разрядов цифрового табло.
HL1-HL7 — это отрезки 12-вольтовой светодиодной ленты, на схеме показано их взаимное расположение, так чтобы получился цифровой индикатор. Размер (длина) «сегментов» из светодиодной ленты зависит от того, какого размера требуется дисплей.
Рис. 2. Рис 1. Принципиальная схема электронных часов с индикаторами из светодиодных лент (часть 2).
Управляют «сегментами» полевые ключевые транзисторы VТ1-VТ7 типа IRLU024N. На их затворы подаются логические уровни с выходов микросхем К176ИЕЗ и К176ИЕ4 (рис. 1).
Радиаторов им не требуется, конечно, если каждый сегмент не будет 10-метровой длины. Конструкция табло зависит от конкретного случая.
Если ленты с самоклящимся слоем можно наклеить на гладкую поверхность. Для лент без такого слоя потребуется какое-то крепление, клеевое или механическое. Блок управления питается от того же источника напряжением 12V, что и светодиодные ленты, но через стабилизатор А1 (рис.1), понижающий напряжение до 9V.
Собран блок управления на печатной плате, заимствованной из Л.1 Плата отличается подключением выводов 6 микросхем К176ИЕЗ и К176ИЕ4 и отсутствием на ней светодиодных индикаторов.
Лешанок Д. РК-11-19.
Литература: 1. Радиошкола. Цифровые микросхемы, РК-11-2000.
Детали и печатная плата
Светодиоды можно расположить на плате, в неровный ряд, слегка разогнув их на выводах, а можно вынести на переднюю панель какого-либо аудиоустройства, например, усилителя НЧ или активной акустической системы, установив их в специально просверленные отверстия в передней панели, и соединив с платой кабелем. Можно сделать экран из молочного цвета органического стекла и подсвечивать его этими светодиодами.
Светодиоды HL1-HL7 — любые сверх яркие индикаторные, желательно разных цветов. При необходимости яркость свечения можно уровнять подбором сопротивлений токоограничивающих резисторов (которые включены последовательно светодиодам).
Рис. 2. Печатная плата для светодиодной светомузыки.
Еще нужен источник постоянного напряжения +5V (можно от +5 до +12V). В качестве источника можно использовать внутренний блок питания источника аудиосигнала, если он доступен, либо внешний блок питания, например, универсальное зарядное устройство для сотового телефона.
Вся схема, за исключением выходных выполнена на печатной плате, схемы расположения дорожек и деталей которой показаны здесь на рисунке. Плата сделана односторонней, без перемычек. Выполнить её можно любым доступным способом.
При выполнении фоторезистом или другим способом, требующим экспонирования, рисунок платы показанный здесь нужно предварительно отсканировать и развернуть зеркально. В противном случае, при экспонировании дорожки отобразятся неправильно.
Лыжин Р. РК-09-17.
Понимаем принцип работы К176ИЕ4
В данной статье я хочу рассказать о принципе работы с К176ИЕ4 – незаменимым драйвером семисегментных индикаторов. Его работу предлагаю разобрать на примере данной схемы:
Не пугайтесь – хоть схема и выглядит массивной, несмотря на это она очень простая, используется всего 29 электронных компонентов
Принцип работы К176ИЕ4:
К176ИЕ4 – по своей сути очень простая в понимании микросхема. Она представляет собой десятичный счетчик с дешифратором для семисегментной индикации. Она имеет 3 входа и 9 выходов сигнала.
Входами являются:
- Тактирующая линия (4 ножка микросхемы) – по ней приходит сигнал, который заставляет микросхему переключать свои состояния, то есть считать
- Выбор общего анода/катода (6 ножка) – подключая эту линию к минусу мы можем управлять индикатором с общим катодом, к плюсу – с общим анодом
- Сброс (5 ножка) – при подаче лог. 1 сбрасывает счетчик до нуля, при подаче лог. 0 – разрешает микросхеме переключать состояния
Выходы:
- 7 выходов на семисегментный индикатор (1, 8-13 ножки)
- Тактирующий сигнал поделенный на 4 (3 ножка) – нужен для часовых схем, нами не используется
- Тактирующий сигнал поделенный на 10 (2 ножка) – позволяет объединять несколько К176ИЕ4, расширяя диапазон разрядов (можно добавлять десятки, сотни и т.д.)
Принцип подсчета работает таким образом, что при переключении нами сигнала на тактирующей линии с лог. 0 на лог. 1 текущее значение увеличивается на единицу
Принцип работы данной схемы:
Для упрощения восприятия работы этой схемы можно составить такую последовательность:
NE555 выдает прямоугольный импульс
К176ИЕ4 под воздействием импульса увеличивает свое состояние на единицу
Его текущее состояние передается на транзисторную сборку ULN2004 для усиления
Усиленный сигнал поступает на светодиоды
Индикатор отображает текущее состояние
Данная схема переключает состояния ИЕ4 один раз в секунду (этот период времени сформирован RC-цепью, состоящей из R1, R2 и C2)
NE555 можно спокойно заменить на КР1006ВИ1
C3 можно выбирать в диапазоне от 10 до 100нФ
Усилитель необходим так как максимальный ток на один выход ИЕ4 – 4мА, а номинальный ток большинства светодиодов 20мА
Семисегментные индикаторы подойдут любые с общим анодом и номинальным напряжением от 1.8 до 2.5В, с током от 10 до 30мА
Микросхема сбрасывает свое состояние при подаче питания (выполнен цепью из C4 и R4) или по нажатию кнопки (S1 и R3). Сброс при подаче питания необходим так как, иначе, микросхема не будет нормально работать
Резистор перед кнопкой сброса необходим для безопасной работы кнопки – почти все тактовые кнопки рассчитаны на ток не более 50мА, а следовательно резистор мы должны выбирать в пределах от 9В/50мА=180Ом и до 1кОм
Скачать список элементов (PDF)
Принципиальная схема
Принципиальная схема показана на рисунке. Сигнал с линейного выхода источника аудиосигнала поступает через цепочку R1-C1 на регулятор оптимального уровня на резисторе R2.
Цепочка R1-C1 нужна для подавления каких-либо ВЧ помех или уж очень сильно высокочастотных составляющих, можно сказать даже ультразвуковых, например, побочных продуктов цифро-аналогового преобразования цифровых источников сигнала. Регулятором R2 устанавливается оптимальный уровень конкретно для каждого музыкального произведения.
Рис. 1. Принципиальная схема светомузыки на светодиодах и микросхемах К561ИЕ16, К176ИЕ4.
Далее, аудиосигнал поступает на низкочастотный усилитель на транзисторе VТ1, — это обычный усилительный каскад с общим эмиттером. С его коллектора усиленный аудиосигнал поступает на каскад на транзисторе VТ2. Этот каскад выполнен по схеме ключа. Его задача в формировании импульсной последовательности из аудиосигнала.
Это крайне необходимо для правильной работы цифровой части схемы, в частности, счетчика D1. Импульсы с коллектора VТ2 поступают на предварительный делитель частоты на счетчике D1. Коэффициент деления можно с помощью переключателя S1 выбрать 512 или 1024 (соответственно, выходы 256 и 512 счетчика).
В первом положении, например, при поступлении сигнала частотой 1 кГц на выходе S1 будет частота 1,953 Гц. С выхода делителя импульсы поступают на счетчик-дешифратор типа К176ИЕ4. Этот счетчик предназначен для применения в электронных часах со статической индикацией.
Вход — импульсы, выход -семисегментный код для работы с семисегментным светодиодным или люминесцентным индикатором. Вместо сегментов индикатора подключены сверх яркие индикаторные светодиоды HL1-HL7 разных цветов, через промежуточные ключи на транзисторах VT3-VТ9.
Таким образом, в отсутствие аудиосигнала светодиоды включены в каком то случайном порядке, и никак не переключаются. При поступлении аудиосигнала на вход схемы, светодиоды начинают переключаться в порядке семисегментного кода, а скорость переключения зависит от высоты тона звука.
