Avr урок 13. шим. мигаем светодиодом плавно. часть 2

Мигалка на светодиоде

Взглянув на эту схему, любой человек хоть не много понимающий в механике найдёт сразу две ошибки. Первая заключается в том, что эмиттер и коллектор подключены не правильно, а вот вторая это «висящая» база. Несмотря на две технические особенности светодиод будет работать. Точка соединения КТ315 служит динистором, за счёт того, что в нём накапливается много напряжения, он отдаёт её транзистору, а тот, в свою очередь, открывается. Затем ток направляется к светодиоду и происходит свечение. По мере отступления напряжения он угасает. Далее всё происходит циклично.

В данной статье указаны сразу несколько методов создания мигающих светодиодов. Благодаря этому, можно легко починить игрушку ребёнка, освещение в доме и новогоднюю гирлянду. Углубив свои познания в технике, создание светодиодов можно применить в других механизмах, например в разработке светового сигнала при открытии или не полном закрытии дверцы холодильника, если в подъезде темно, то подобная мигающая конструкция поможет гостям найти звонок или выключатель.

Продвинутые техники могут создать сигнальный поворотник для велосипеда, это поможет пешеходам узнать, в каком направлении будет двигаться транспортное средство. В общем, мест для применения моргающих светодиодов огромное количество. Для их применения нужны элементарные познания, необходимые материалы и умелые руки!

Светодиодная мигалка — мультивибратор

  • Принцип работы мультивибратора
  • Мультивибратор в своем исполнении

Здравствуйте дорогие друзья и все читатели моего блога popayaem.ru. Сегодняшний пост будет о простом но интересном устройстве. Сегодня мы рассмотрим, изучим и соберем светодиодную мигалку, в основе которой лежит простой генератор прямоугольных импульсов — мультивибратор.

Все это будет дальше по тексту, а пока я хочу рассказать небольшом изменении на блоге.

Заходя на свой бложик, мне всегда хочется сделать что-нибудь эдакое, что-то такое , что сделает сайт запоминающимся. Так что представляю вашему вниманию новую  «секретную страницу» на блоге.  

Эта страница отныне носит название — «».

Вы наверное спросите: «Как же ее найти?»  А очень просто!

 Причем стоит только подвести курсор мыши к этой надписи , как уголок начинает еще больше отслаиваться, обнажая надпись — ссылку «».

Эта ссылка ведет на секретную страницу, где вас ждет небольшой, но приятный сюрприз — подготовленный мной подарок. Более того, в дальнейшем на этой странице будут размещаться  полезные материалы, радиолюбительский софт и что-нибудь еще — пока еще не придумал. Так что, периодически заглядывайте за уголок — вдруг я что-то там припрятал.

 Ладно, немножко отвлекся, теперь продолжим…

Вообще схем мультивибраторов существует много, но наиболее популярная и обсуждаемая это схема нестабильного симметричного мультивибратора. Обычно ее изображают таким образом.

Вот к примеру эту мультивибраторную мигалку я спаял гдето   год назад из подручных деталек и как видите  — мигает. Мигает несмотря на корявый монтаж, выполненный на макетной плате.

Эта схема рабочая и неприхотливая. Нужно лишь определиться как же она работает?

Принцип работы мультивибратора

Если собрать эту схемку на макетной плате и замерить напряжение мультиметром между эмиттером и коллектором, то что мы увидим? Мы увидим, что напряжение на транзисторе то поднимается почти до напряжения источника питания, то падает до нуля. Это говорит о том, что транзисторы в этой схеме работают в ключевом режиме. Замечу , что когда один транзистор открыт, второй обязательно закрыт.

Переключение транзисторов происходит следующим образом.

Когда один транзистор открыт, допустим VT1, происходит разрядка конденсатора C1. Конденсатор С2 — напротив спокойно заряжается базовым током через R4.

Конденсатор C1 в процессе разрядки держит базу транзистора VT2 под отрицательным напряжением — запирает его. Дальнейшая разрядка доводит конденсатор C1 до нуля и далее заряжает его в другую сторону.

Теперь напряжение на базе VT2 возрастает открывая его.Теперь уже конденсатор C2, некогда заряженный, подвергается разрядке. Транзистор VT1 оказывается запертым отрицательным напряжением на базе.

И вся эта свистопляска продолжается по в режиме нон стоп, пока питание не вырубишь.

Мультивибратор в своем исполнении

Сделав однажды мультивибраторную мигалку на макетке, мне захотелось ее немножко облагородить — сделать нормальную печатную плату для мультивибратора и заодно сделать платку для светодиодной индикации. Разрабатывал я их в программе Eagle CAD, которая не намного сложнее Sprintlayout но зато имеет жесткую привязку к схеме.

Печатная плата мультивибратора слева. Схема электрическая справа.

Печатная плата. Схема электрическая.

Рисунки печатной платы с помощью лазерного принтера я распечатал на фотобумаге. Затем в полном соответствии с народной технологией ЛУТ вытравил платки. В итоге после напайки деталей получились вот такие платки.

Честно говоря , после полного монтажа и подключения питания случился небольшой баг. Набранный из светодиодов знак плюса не перемигивал. Он просто и ровно горел будто мультивибратора и нет вовсе.

Оказалось, что два светодиодных плеча сомкнуты перемычкой, видимо когда залуживал платку немного переборщил с припоем. В итоге светодиодные «плечики» горели не по переменке а синхронно. Ну ничего, несколько движений паяльником исправили ситуацию.

Результат того, что получилось я запечатлел на видео:

По моему получилось не плохо.

Как сделать гирлянду из светодиодов

Для изготовления гирлянды, периодически мигающей с заданным ритмом, потребуются следующие компоненты и набор инструмента:

  1. Светодиоды на 20 мАч.
  2. Проводка площадью сечения 0,5-0,25 мм2.
  3. Трансформатор на 6 вольт.
  4. Резистор на 100 Ом.
  5. Паяльная станция с наконечником небольшого сечения, припой, канифоль.
  6. Нож с острым лезвием.
  7. Герметик на силиконовой основе.
  8. Фломастер.

Алгоритм сборки:

  1. Определиться точно с промежутками между мигающими элементами.
  2. Подготовить провод и обозначить фломастером отметины под светодиоды.
  3. На местах отметок сделать срезы изоляции острым ножом.
  4. Далее на оголенные участки нанести канифоль с припоем.
  5. Припаять электроды диодов к этим местам.
  6. Нанести силиконовый герметик на оголенные участки для обеспечения электроизоляции.

По завершении подсоединяется блок питания и обычный резистор. Устройство включается в сеть и проверяется на работоспособность.

Обычные светодиоды

Современные светодиоды способны стать полноценной заменой лампам накаливания, что обусловлено различными характеристиками таких источников света, изготовленных на основе искусственного полупроводникового кристаллика.

Основные параметры светодиодов представлены:

  • напряжением питания;
  • показателями мощности;
  • рабочими токовыми величинами;
  • эффективностью или световой отдачей;
  • температурой свечения или цветом;
  • углом излучения;
  • размерами;
  • сроком деградации.

При подключении световых диодов должны соблюдаться определенные правила. В зависимости от характеристик и типа источника питания, различается пара вариантов подключения устройства к сети 220В: посредством драйвера со стандартным токовым ограничителем или при помощи хорошо стабилизирующего напряжение, специального блока питания.

Сборка конструкций на основе нескольких LED-осветителей предполагает использование схем последовательного или параллельного подсоединения.

Необходимые материалы и радиодетали

Чтобы собрать классический светодиодный мультивибратор на 12 В своими руками, понадобятся следующие радиокомпоненты:

  • транзисторы КТ361 – 2 штуки (КТ315 но придется поменять полярности питания, конденсаторов и светодиодов);
  • электролитические конденсаторы емкостью 47-50 мкФ и номиналом от 16 В – 2 штуки;
  • светодиоды на 3 В – 2 штуки (желательно разноцветные);
  • резисторы на 300 Ом – 2 штуки;
  • резисторы на 27 кОм – 2 штуки;
  • провода для соединения деталей.

Чтобы отличить транзисторы КТ361 от легендарных КТ315, достаточно взглянуть на их маркировку. У тех, которые нужны для сборки мультивибратора по приведенной схеме, буква расположена посредине корпуса. У КТ315 – в уголке. Заменить эти детали можно более современными аналогами, для чего достаточно воспользоваться специальными ресурсами в сети интернет. Можно конечно использовать и КТ315, но в этом случае полярность питания, конденсаторов, светодиодов нужно будет поменять местами.

Если резисторов с указанными значениями под рукой не оказалось, то можно взять несколько штук с меньшим сопротивлением. Соединив их последовательно (как на фотографиях), получим требуемые параметры. Учтите, что при источнике питания с другим напряжением (9 В или 4,5 В) понадобятся детали с меньшим номиналом.

Конденсаторы можно брать с другой емкостью. Это напрямую повлияет на частоту мигания светодиодов. Чем больше емкость, тем меньше частота переключения. Номинал конденсаторов обязательно должен быть больше, чем напряжение используемого источника питания.

Естественно, для успешной сборки схемы симметричного мультивибратора понадобится также минимальный набор для пайки.

Пошаговая сборка мультивибратора

Для начала рекомендуется собрать все необходимые радиокомпоненты и разложить их на столе так, как изображено на схеме. Если пайка осуществляется на плате, то этот шаг можно пропустить. При сборке мультивибратора навесным монтажом последовательность действий будет следующая.

Сначала соединяются между собой светодиоды, и в цепь добавляется основное сопротивление на 27 кОм. При этом учитывается полярность источников света. У классических светодиодов отрицательный вывод видно при визуальном осмотре элемента – внутри он существенно шире положительного. Между собой спаиваются именно «минусовые» ножки. Резисторы монтируются между светодиодами так, как показано на фото.

Далее к положительным выводам светодиодов припаиваются сопротивления на 300 Ом. Они нужны для того, чтобы ограничить ток и сберечь элементы от сгорания.

Далее черед за электролитическими конденсаторами. Стоит помнить, что у них тоже есть положительные и отрицательные выводы. «Минус» обычно можно рассмотреть на корпусе – он отмечен светлой полосой и соответствующими символами. На этом этапе сборки нам нужны положительные выводы – они припаиваются к сопротивлениям на 300 Ом, как показано на фото.

Самые сложные детали в данной схеме (для начинающих радиолюбителей) – это транзисторы. Чтобы упростить монтаж и ничего не перепутать, элементы рекомендуется сразу разложить так, как показано на фото. Транзистор левого плеча мультивибратора обращаем буквенной маркировкой вверх, а правого – вниз.

При таком расположении направленные друг к другу нижние ножки будут эмиттерами. Их необходимо соединить между собой. На этот же участок будет подаваться питание со знаком «плюс».

Далее необходимо соединить коллекторы транзисторов с положительными выводами конденсаторов. Для удобства рекомендуется соответствующим образом выгнуть средние ножки у деталей (у КТ361 это и есть коллекторы).

Последним шагом будет соединение баз транзисторов с отрицательными выводами конденсаторов из противоположных плеч мультивибратора. К местам пайки этих узлов подводятся также сопротивления, которые были ранее смонтированы в цепи (на 27 кОм). Базы у обеих транзисторов при таком позиционировании окажутся сверху, что также облегчит работу с ними.

Теперь осталось только подсоединить провода от блока питания. Положительный вывод припаивается на линию соединения эмиттеров транзисторов, а отрицательный – между светодиодами. При включении блока питания мультивибратор сразу же должен начать работать без какой-либо дополнительной настройки.

Если светодиоды в выключенном состоянии гаснут не до конца, то в начало цепи можно добавить небольшой токоограничивающий резистор. Если блок питания регулируемый – достаточно немного убавить напряжение, и все заработает.

Простой способ

При помощи этого метода получится создать конструкцию при напряжении от 3 до 12 вольт. Как сделать самому мигающий светодиод, рассказано ниже. Для сборки потребуются следующие компоненты:

  • Резистор 6.8 – 15 Ом (2 шт).
  • Резисторы с сопротивлением 470 – 680 Ом (2 шт).
  • Маломощные транзисторы со структурой «n-p-n» (2 шт).
  • Электроконденсаторы с ёмкостью 47 – 100 мкФ (2 шт).
  • Маломощный светодиод, цвет не имеет значение (1 шт).
  • Паяльник, припой и флюс.

Напомним, перед началом работы рекомендуется зачистить выводы всех радиодеталей, а после залудить их. Не забываем о полярности включения электролитических конденсаторов. Ниже приведена схема подключения всех вышеуказанных компонентов. Создав правильную конструкцию напряжение на R2 перестанет доходить до Т2, в это время открытым останется Т3 и R1, именно через них пройдёт ток и дойдёт до светодиода. За счёт того, что подача тока осуществляется циклично, светодиод будет мигающий.


Три красных светодиода.

Моргающий светодиод

Для создания данной модели понадобиться все вышеуказанные компоненты, а также одна обычная пальчиковая батарейка. Ниже предоставлена элементарная схема сборки. В данной системе подключения имеются несколько цепочек заряда конденсаторов – это R1C1R2 и R3C2R2. После того, как С1 и С2 имеют необходимый заряд они открываются, второй конденсатор соединён с батарейкой. Их суммарное напряжение проходит через Т2 и проникает в светодиод, за счёт этого он начинает светиться, как только напряжение исчезает он тухнет, а С1 и С2 теряют энергию. Как только напряжение к ним возвращается, происходит новый круг подачи тока в светодиод, и он снова начинает светиться. Таким образом, за счёт батарейки и небольших познаний физики, можно в домашних условиях создать моргающий светодиод.


Создание мигающего светодиода.

Мигалка

Взглянув на эту схему, любой человек хоть не много понимающий в механике найдёт сразу две ошибки. Первая заключается в том, что эмиттер и коллектор подключены не правильно, а вот вторая это «висящая» база. Несмотря на две технические особенности светодиод будет работать. Точка соединения КТ315 служит динистором, за счёт того, что в нём накапливается много напряжения, он отдаёт её транзистору, а тот, в свою очередь, открывается. Затем ток направляется к светодиоду и происходит свечение. По мере отступления напряжения он угасает. Далее всё происходит циклично. В таблице приведены основные параметры серийно выпускаемых МСД, взятые из Интернет – файлов Datasheet.


Таблица основных параметров серийно выпускаемых мигающих светодиодов.

В данной статье указаны сразу несколько методов создания мигающих светодиодов. Благодаря этому, можно легко починить игрушку ребёнка, освещение в доме и новогоднюю гирлянду. Углубив свои познания в технике, создание светодиодов можно применить в других механизмах, например в разработке светового сигнала при открытии или не полном закрытии дверцы холодильника, если в подъезде темно, то подобная мигающая конструкция поможет гостям найти звонок или выключатель.

Будет интересно Схема подключения проходного двухклавишного выключателя

Продвинутые техники могут создать сигнальный поворотник для велосипеда, это поможет пешеходам узнать, в каком направлении будет двигаться транспортное средство. В общем, мест для применения моргающих светодиодов огромное количество. Для их применения нужны элементарные познания, необходимые материалы и умелые руки!

Принципиальная схема

Если же единственное место возможного питания – электросеть, то можно мигающий светодиод подключить по очень хорошо зарекомендовавшей себя схеме, показанной на рисунке. На резисторах R1-R3 падает избыточное напряжение. Резисторов три по 75 кОм, а не один на 220 кОм потому что желательно сделать линию длиннее, чтобы гарантировано избежать пробоя. Диод VD1 служит выпрямителем. Конденсатор С1 – накопительный. Теперь самое интересное, – в схеме есть стабилитрон VD1. В принципе, если бы светодиод HL1 был бы не мигающем надобности в этом стабилитроне не было бы, как и в резисторе R4.

Но НИ – мигающий светодиод. Потому в те моменты времени когда он гаснет его сопротивление сильно возрастает и, соответственно, возрастает и падающее на нем напряжение. Если не будет стабилитрона VD1 прямое напряжение на НИ в момент его гашения достигнет 300V и может быть даже больше. Что приведет к выходу его из строя. Здесь же есть стабилитрон, который ограничит напряжение на светодиоде в те моменты, когда он будет погашен.

Напряжение стабилизации стабилитрона совсем не обязательно должно быть12V. Стабилитрон может быть на любое напряжение, которое нормально выдерживает светодиод в погашенном состоянии. Но не ниже его прямого напряжения в горящем состоянии. То есть, где-то от ЗV до 30V. Практически любой стабилитрон на любое напряжение в этих пределах. Соответственно, конденсатор С1 должен быть на напряжение не ниже напряжения стабилитрона.

Резистор R4 нужен для того, чтобы ограничить ток разрядки конденсатора через светодиод в момент его зажигания. В принципе, можно обойтись и без него, но велика вероятность что светодиод долго не прослужит. Так что R4 здесь на всякий случай. Особенно актуален R4 при использовании стабилитрона на напряжение у верхнего предела (до 30V). Потому что чем выше это напряжение, тем будет больше бросок тока в момент зажигания светодиода.

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

Существует множество схем, с помощью которых можно заставить мигать светодиод. Мигающие устройства можно изготовить как из отдельных радиодеталей, так и на основе различных микросхем. Сначала мы рассмотрим схему мигалки мультивибратора на двух транзисторах. Для ее сборки подойдут самые ходовые детали. Их можно приобрести в магазине радиодеталей или «добыть» из отживших свой срок телевизоров, радиоприемников и другой радиоаппаратуры. Также во многих интернет магазинах можно купить наборы деталей для сборки подобных схем led мигалок.

На рисунке изображена схема мигалки мультивибратора, состоящая всего из девяти деталей. Для ее сборки потребуются:

  • два резистора по 6.8 – 15 кОм;
  • два резистора имеющие сопротивление 470 – 680 Ом;
  • два маломощных транзистора имеющие структуру n-p-n, например КТ315 Б;
  • два электролитических конденсатора емкостью 47 –100 мкФ
  • один маломощный светодиод любого цвета, например красный.

Не обязательно, чтобы парные детали, например резисторы R2 и R3, имели одинаковую величину. Небольшой разброс номиналов практически не сказывается на работе мультивибратора. Также данная схема мигалки на светодиодах не критична к напряжению питания. Она уверенно работает в диапазоне напряжений от 3 до 12 вольт.

Схема мигалки мультивибратора работает следующим образом. В момент подачи на схему питания, всегда один из транзисторов окажется открытым чуть больше чем другой. Причиной может служить, например, чуть больший коэффициент передачи тока. Пусть первоначально больше открылся транзистор Т2. Тогда через его базу и резистор R1 потечет ток заряда конденсатора С1. Транзистор Т2 будет находиться в открытом состоянии и через R4 будет протекать его ток коллектора. На плюсовой обкладке конденсатора С2, присоединенной к коллектору Т2, будет низкое напряжение и он заряжаться не будет. По мере заряда С1 базовый ток Т2 будет уменьшаться, а напряжение на коллекторе расти. В какой-то момент это напряжение станет таким, что потечет ток заряда конденсатора C2 и транзистор Т3 начнет открываться. С1 начнет разряжаться через транзистор Т3 и резистор R2. Падение напряжения на R2 надежно закроет Т2. В это время через открытый транзистор Т3 и резистор R1 будет течь ток и светодиод LED1 будет светиться. В дальнейшем циклы заряда-разряда конденсаторов будут повторяться попеременно.

Если посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов, то они будут иметь вид прямоугольных импульсов.

Когда ширина (длительность) прямоугольных импульсов равна расстоянию между ними, тогда говорят, что сигнал имеет форму меандра. Снимая осциллограммы с коллекторов обоих транзисторов одновременно, можно заметить, что они всегда находятся в противофазе. Длительность импульсов и время между их повторениями напрямую зависят от произведений R2C2 и R3C1. Меняя соотношение произведений можно изменять длительность и частоту вспышек светодиода.

Для сборки схемы мигающего светодиода понадобятся паяльник, припой и флюс. В качестве флюса можно использовать канифоль или жидкий флюс для пайки, продающийся в магазинах. Перед сборкой конструкции необходимо тщательно зачистить и залудить выводы радиодеталей. Выводы транзисторов и светодиода нужно соединять в соответствии с их назначением. Также необходимо соблюдать полярность включения электролитических конденсаторов. Маркировка и назначение выводов транзисторов КТ315 показаны на фото.

Проще всего определить катод светодиода, рассматривая прибор на просвет. Катодом является электрод с большей площадью. Минусовой вывод «электролита» обычно помечен белой полосой на корпусе прибора.

В зависимости от задач, которые ставит перед собой радиолюбитель, схему мигалки можно собрать «навесу», соединяя выводы радиодеталей между собой с помощью отрезков тонкого провода. В этом случае может получиться конструкция наподобие той, что показана ниже на фото.

Собираем мигалку «на коленке»

Если нужно собрать мигалку для последующего применения, то монтаж можно выполнить на куске жесткого картона или изготовить печатную плату из текстолита.

Как сделать гирлянду из светодиодов

Для изготовления гирлянды, периодически мигающей с заданным ритмом, потребуются следующие компоненты и набор инструмента:

  1. Светодиоды на 20 мАч.
  2. Проводка площадью сечения 0,5-0,25 мм2.
  3. Трансформатор на 6 вольт.
  4. Резистор на 100 Ом.
  5. Паяльная станция с наконечником небольшого сечения, припой, канифоль.
  6. Нож с острым лезвием.
  7. Герметик на силиконовой основе.
  8. Фломастер.

Алгоритм сборки:

  1. Определиться точно с промежутками между мигающими элементами.
  2. Подготовить провод и обозначить фломастером отметины под светодиоды.
  3. На местах отметок сделать срезы изоляции острым ножом.
  4. Далее на оголенные участки нанести канифоль с припоем.
  5. Припаять электроды диодов к этим местам.
  6. Нанести силиконовый герметик на оголенные участки для обеспечения электроизоляции.

По завершении подсоединяется блок питания и обычный резистор. Устройство включается в сеть и проверяется на работоспособность.

Устройство и принцип работы

Мигалка состоит из следующих элементов:

  • источник питания;
  • сопротивление;
  • конденсатор;
  • транзистор;
  • светодиод.

Работает схема по очень простому принципу. В первой фазе цикла транзистор «закрыт», то есть не пропускает ток из источника питания. Соответственно, светодиод не светится. Конденсатор расположен в цепи до закрытого транзистора, потому накапливает электрическую энергию. Происходит это до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет показателя, достаточного для обеспечения так называемого лавинного пробоя. Во второй фазе цикла накопленная в конденсаторе энергия «пробивает» транзистор, и ток проходит через светодиод. Он вспыхивает на короткое время, а затем опять гаснет, так как транзистор опять закрывается. Далее мигалка работает в циклическом режиме и все процессы повторяются.

Тестирование мигающих RGB светодиодов

Компьютерный блок питания выступает идеальным вариантом тестирования светодиодов SMD0603. Нужно просто поставить резистивный делитель. Согласно схеме технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении, заручившись помощью тестера. Прямое измерение здесь невозможно. Соберем схему, показанную ниже:

Провод +3,3 В блока питания компьютера оранжевой изоляции, схемную землю берем с черного

Обратите внимание: опасно включать модуль без нагрузки. Идеально подключить DVD-привод или другое устройство

Допускается при наличии умения обращения с приборами под током снять боковую крышку, извлечь оттуда нужные контакты, не снимать блок питания. Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Измерили сопротивление на параллельном подключении светодиодов и остановились?

Номиналы нужно брать весомые, не забывать: значительно ограничим ток, идущий через светодиоды. Фактически нужно продумать вопрос согласно ситуации.