Эта СДУ разработана в двух вариантах. Первый управляет только расположенными на его плате светодиодами и предназначен для разработки и отладки программ световых эффектов. Микроконтроллер с отлаженной программой может быть перенесён на плату второго варианта СДУ, к которому можно подключить 16 осветительных приборов, питающихся от сети 220 В
Из 20 выводов микроконтроллера ATtiny2313 в рассматриваемых СДУ использованы 19: два — для подачи напряжения питания; один — для подключения кнопки, управляющей скоростью воспроизведения световых эффектов; 16 — для формирования сигналов управления гирляндами или другими световыми приборами.
Предусмотрено восемь значений скорости воспроизведения эффектов, их переключают по кругу нажатиями на кнопку. При минимальной скорости состояние гирлянд изменяется каждые 8 с, а при максимальной период смены уменьшается до 0,5...1 с. Следует иметь в виду, что из-за особенностей программы необходимая для переключения скорости длительность нажатия на кнопку довольно велика. К тому же она зависит от скорости, установленной в данный момент. Информацию о скорости микроконтроллер хранит в своём EEPROM, поэтому при включении СДУ она становится такой же, какой была в предыдущем сеансе работы.
Рис. 1. Схема СДУ с микроконтроллером ATtiny2313 на 16 гирлянд
Схема отладочного варианта СДУ, управляющего только светодиодами HL1—HL16, изображена на рис. 1 .
Микроконтроллер DD1 работает от внутреннего RC-генератора частотой 4 МГц. Разъём ХР1 предназначен для соединения с программатором установленного в панель СДУ микроконтроллера. На время программирования цепь питания светодиодов должна быть разорвана выключателем SA1, что исключает их влияние на процесс программирования. Резистор R1 поддерживает высокий логический уровень напряжения на входе PD2 микроконтроллера, когда кнопка SB1 отпущена. При нажатой кнопке этот уровень становится низким.
Устройство собрано на печатной плате размерами 95x70 мм из фольгированного стеклотекстолита. Её чертёж показан на рис, 2 . Для микроконтроллера на плате предусмотрена панель. Это позволяет запрограммировать его и проверить в работе, а затем перенести в другую СДУ, которая будет описана ниже.
Плата рассчитана на установку оксидных конденсаторов (С1 и С2) SR или аналогичных. Диэлектрик конденсаторов СЗ и С4 — керамика. Резисторы — CF-0,125 или другие подобные. Трансформатор Т1 — ТПГ-2 с вторичным переменным напряжением 6 В, конструктивно предназначенный для установки на печатную плату. Можно применить его аналог BVEI 306 2061 мощностью 2,6 В-А. Стабилизатор DA1 в рассматриваемом случае теплоотвода не требует. Кнопки SB1 и выключатель SA1 могут быть любыми, подходящими по размерам для установки на плату.
Второй вариант СДУ управляет не светодиодами, а лампами накаливания или другими световыми приборами на 220 В. Для этого каждая из пар резистор—светодиод предыдущего варианта заменена симисторным коммутатором, схема которого изображена на рис. 3
. Для управления мощным симистором VS1 здесь использован оптрон 1)1, фотодинистор которого устроен так, что моменты его открывания всегда совпадают с переходами приложенного к нему напряжения через ноль. Это уменьшает создаваемые СДУ электромагнитные помехи.
Поскольку для управления оптроном МОС3043 достаточно тока через его излучающий диод всего 5 мА, суммарная нагрузка на микроконтроллер не превышает 80 мА. Общий ток потребления от узла питания в новом варианте приблизительно в два раза меньше. Это позволило отказаться от трансформатора и применить бестрансформаторный узел с гасящими конденсаторами. На его схеме (рис. 4 ) нумерация элементов продолжает начатую на рис. 1 .
Печатная плата второго варианта имеет размеры 195x85 мм. Её чертёж показан на рис. 5 . Элементы шестнадцати одинаковых коммутаторов имеют на нём позиционные номера с цифровыми префиксами, означающими порядковый номер коммутатора. Например, 8R1—8R3, 8U1, 8VS1 — элементы восьмого коммутатора, заменившего резистор R9 и светодиод HL8 и управляющего лампой накаливания (или собранной из них гирляндой) 8EL1.
Все 16симисторов 1VS1 — 16VS1 закреплены на общем теплоотводе из алюминиевой пластины размерами 160x25x2 мм, расположенной перпендикулярно поверхности платы. Крепёжные отверстия для симисторов просверлены в ней на высоте 19 мм от платы.
Симисторы ВТ138Х-600 в полностью изолированном корпусе TO-220F могут быть заменены приборами серий ВТ137—ВТ139 на 600 или 800 В, в том числе в обычном корпусе ТО-220 с металлическим крепёжным и тепло-отводящим фланцем. Поскольку этот фланец соединён внутри симистора с его выводом 2, а все эти выводы соединены на плате, изоляция симисторов от теплоотвода не требуется.
Рекомендуется сначала закрепить на теплоотводе симисторы, а затем смонтировать всю их сборку на плату. Непосредственно к выводам симисторов припаивают резисторы 1R3—16R3. Выводы 1 симисторов зажимают в обращенных к ним отверстиях винтовых зажимов ЗВИ-10-2,5-6 мм2, колодка с которыми (рис. 6
) установлена вдоль длинной стороны платы рядом с сими-сторами. Всего в колодке 17 пар зажимов, 16 из которых служат для подключения ламп 1EL1—16EL1, а ещё одна — для их общего провода.
Для микроконтроллера должна быть предусмотрена панель, в которую его следует устанавливать уже запрограммированным.
К статье прилагаются три версии программы микроконтроллера, пригодных для использования в обоих вариантах СДУ:
PG16H_S_REGULhex — 16 гирлянд работают независимо;
PG8_MK_S_REG.hex — две группы по восемь гирлянд работают синхронно;
PG4_MK_S_REGUL.hex — четыре группы по четыре гирлянды работают синхронно.
Конфигурацию микроконтроллера во всех случаях оставляют установленной на заводе-изготовителе.
Если используется меньшее число гирлянд (светодиодов), то элементы, относящиеся к неиспользуемым гирляндам, на платы описанных СДУ можно не устанавливать. При работе с СДУ второго варианта, все компоненты которого имеют гальваническую связь с сетью, необходимо соблюдать правила электробезопасности.
Журнал Радио,№11 2014г. И. АБЗЕЛИЛБАШ, г. Сибай, Башкирия
Данный проект светодиодной гирлянды на микроконтроллере хорошо подходит для начинающих. Схема отличается своей простотой и содержит минимум элементов.
Данное устройство управляет 13 светодиодами, подключенными к портам микроконтроллера. В качестве микроконтроллера используется МК фирмы ATMEL: . Благодаря использованию внутреннего генератора, выводы 4 и 5 задействованы как дополнительные порты микроконтроллера PA0,PA1. Схема обеспечивает выполнение 12 про- грамм эффектов, 11 из которых - индивидуальные комбинации, а 12-тая про- грамма – последовательный однократный повтор предыдущих эффектов. Переключение на другую программу осуществляется нажатием на кнопку SB1. Программы эффектов включают в себя и бегущий одинарный огонь, и нарастание огня, и бегущую тень и многое другое.
Устройство имеет возможность регулировки скорости смены комбинаций при выполнении программы, которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – увеличение скорости и SB3 – уменьшение скорости при условии, что переключатель SA1 находиться в положении “Скорость программы”. Также имеется возможность регулировать частоту горения светодиода (от стабилизированного свечения до легкого мерцания), которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – уменьшение (до мерцания) и SB3- увеличение при условии, что переключатель SA1 находиться в положении “Частота мерцания”. У переключателя SA2 замкнутое положение соответствует режиму регулировки скорости выполнения программ, а разомкнутое - режиму регулировки частоты горения светодиодов.
Порядок нумерации светодиодов в схеме соответствует их порядку зажигания при выполнении программы. При необходимости вывод RESET может быть использован для сброса, а в качестве порта PA2 он не задействован. В устройстве выбрано при программировании тактовая частота 8 МГц от внутреннего генератора (фузы CKSEL3..0 - 0100).Хотя возможно использование частоты в 4 МГц(фузы CKSEL3..0 - 0010) с соответствующими изменениями временных интервалов работы схемы.
Тип светодиодов, указанный на схеме использовался в опытном образце, для схемы подойдут любые светодиоды с напряжением питания 2-3 вольта, резисторами R1-R17 можно регулировать яркость свечения светодиодов.
Прошивку HEX, а также файлы программы на ассемблере вы можете скачать ниже
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DD1 | МК AVR 8-бит | ATtiny2313 | 1 | В блокнот | ||
| С1 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 10 В | 1 | В блокнот | ||
| R1-R17 | Резистор | 1 кОм | 17 | В блокнот | ||
| LED1-LED13 | Светодиод | LD571 | 13 | В блокнот | ||
| SB1-SB3 | Кнопка | 3 | В блокнот | |||
| SA1 | Выключатель | 1 |
До Нового года осталось совсем немного, и в магазинах и на рынках, на выбор предлагают огромное количество всевозможных китайских гирлянд. Всё это хорошо, но решил сделать новогоднюю гирлянду для ёлки самостоятельно, на микроконтроллере.
Во первых захотелось просто творчества, во вторых - своя самодельная гирлянда светит как-то и радостнее и веселее покупных.
Гирлянда собрана на микроконтроллере ATmega8, и состоит из 42-х светодиодов.
Автор данного проекта Дмитрий Базлов (Дима9350) и он написал код для микроконтроллера, в котором для реализации устройства заложено 11 эффектов (программ), из которых 8 программ для синих, красных и жёлтых светодиодов (по схеме верхний ряд), и 3 эффекта (программы) для белых светодиодов (нижний ряд светодиодов), среди которых имеется эффект падающей снежинки.
Напряжение питания гирлянды от 7 до 15 вольт (можно до 24 вольт, если на стабилизатор поставить небольшой радиатор), или если без стабилизатора напряжении L7805, то 5 вольт, например: USB порт компьютера. Длинна гирлянды в авторском варианте составила один метр. Ниже видео авторской гирлянды с питанием от порта USB.
Схема устройства состоит из:
- микроконтроллера ATmega8;
- чип резисторы для светодиодов 300-330 Ом - 21шт;
- микросхема L293:
- 2 конденсатора 16 вольт 10мкф;
- стабилизатор на 5 вольт - 7805.
Фьюз биты микроконтроллера установлены на 8 мГц от внутреннего генератора.
Рисунок 1.
Схема гирлянды.
Печатная плата гирлянды.
Рисунок 2.
Печатная плата гирлянды.
Внешний вид собранной гирлянды на печатной плате со стороны деталей.
Рисунок 3.
Внешний вид собранной гирлянды на печатной плате со стороны деталей.
Внешний вид собранной гирлянды на печатной плате со стороны монтажа.
Рисунок 4.
Внешний вид собранной гирлянды на печатной плате со стороны монтажа.
Так, как в авторском варианте схемы, в составе гирлянды имеется микросхема L293 (4-х канальный драйвер управления светодиодами), которая по цене соизмерима с микроконтроллером, да и не везде наверное доступна, то схема была немного переделана, и драйвер заменён на два транзистора разной проводимости (КТ814, КТ815 и один резистор на 1 кОм), которые вполне отлично справляются со своей задачей.
Обновлённая схема гирлянды, представлена на рисунке ниже.
Рисунок 5.
Схема гирлянды.
Нижний ряд светодиодов на схеме - это светодиоды белого цвета свечения, верхний ряд - чередование светодиодов по цвету: - синий, жёлтый, красный и так далее.
Цвета могут быть на Ваше усмотрение. Светодиоды желательно применять с повышенной яркостью свечения.
Начало гирлянды, (или её конец, как хотите) - идёт справа налево. "Снежинки" падают, начиная с белого светодиода HL2 и до светодиода HL42, то есть светодиоды HL1 и HL2 должны располагаться на самом верху (ими заканчивается или начинается гирлянда).
В качестве драйвера здесь применены два транзистора разной структуры. Были использованы, как уже говорилось выше, транзисторы КТ814, КТ815. Вполне справятся в этой схеме и транзисторы КТ315 и КТ361, но я их не пробовал ставить.
В авторском варианте белые светодиоды установлены на одном уровне с цветными, так как они подключены параллельно им, но разно-полярно. Расстояние между светодиодами 4-5 см., потому длина гирлянды составила метр.
Я ставил белые и цветные светодиоды отдельно друг от друга, и на расстоянии 5-6 см. Длина гирлянды в моём варианте два с небольшим метра, что вполне подойдёт для ёлки средних размеров. Причём плату спаял в течении получаса, а с гирляндой пришлось немного повозиться. Провода для соединения светодиодов желательно применять тонкие, многожильные. Я использовал связные, многожильные провода, диаметром 0,5-0,6 мм. (вместе с изоляцией), и жгут гирлянды у платы, получился не толстым.
Посмотрите демонстрационное видео работы новогодней гирлянды.
Это устройство объединяет в себе цветомузыку (ЦМУ) и светодинамическое устройство (СДУ) на 8 каналов, с множеством световых эффектов. Выходы устройство рассчитаны на подключение достаточно мощной нагрузки.
Разделение частот по каналам ЦМУ чисто программное и очень простое, используется PIC микроконтроллер PIC16F628A. Подсчитывается количество импульсов таймера/счетчика за строго определенный промежуток времени и в зависимости от значения этого счетчика включается тот или иной светодиод.
А вот схема устройства:
Копки позволяют:
Печатная
плата односторонняя, достаточно простая. Светодиоды установленные на
плате являются отладочными и служат просто как дополнительное устройство
визуализации.
В качестве цветных прожекторов я использовал готовые светильники-софиты из хозяйственного магазина. Из них я удалил стандартный патрон под лампочку и установил туда матрицу из 37 ярких светодиодов. Для каждого прожектора свой цвет - красные, зеленые, синие и т.д., все что удалось найти. Прожекторы размещены по углам комнаты и по средним точкам вверху стен и все направлены на центр комнаты. Ночью под музыку смотрится очень впечатляюще, особенно эффект стробоскопа
2, схема
Данный проект светодиодной гирлянды на микроконтроллере хорошо подходит для начинающих. Схема отличается своей простотой и содержит минимум элементов.
Данное устройство управляет 13 светодиодами, подключенными к портам микроконтроллера. В качестве микроконтроллера используется МК фирмы ATMEL: ATtiny231320PI . Благодаря использованию внутреннего генератора, выводы 4 и 5 задействованы как дополнительные порты микроконтроллера PA0,PA1. Схема обеспечивает выполнение 12 про- грамм эффектов, 11 из которых - индивидуальные комбинации, а 12-тая про- грамма – последовательный однократный повтор предыдущих эффектов. Переключение на другую программу осуществляется нажатием на кнопку SB1. Программы эффектов включают в себя и бегущий одинарный огонь, и нарастание огня, и бегущую тень и многое другое.
Устройство имеет возможность регулировки скорости смены комбинаций при выполнении программы, которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – увеличение скорости и SB3 – уменьшение скорости при условии, что переключатель SA1 находиться в положении "Скорость программы”. Также имеется возможность регулировать частоту горения светодиода (от стабилизированного свечения до легкого мерцания), которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – уменьшение (до мерцания) и SB3- увеличение при условии, что переключатель SA1 находиться в положении "Частота мерцания”. У переключателя SA2 замкнутое положение соответствует режиму регулировки скорости выполнения программ, а разомкнутое - режиму регулировки частоты горения светодиодов.
Порядок нумерации светодиодов в схеме соответствует их порядку зажигания при выполнении программы. При необходимости вывод RESET может быть использован для сброса, а в качестве порта PA2 он не задействован. В устройстве выбрано при программировании тактовая частота 8 МГц от внутреннего генератора (фузы CKSEL3..0 - 0100).Хотя возможно использование частоты в 4 МГц(фузы CKSEL3..0 - 0010) с соответствующими изменениями временных интервалов работы схемы.
Тип светодиодов, указанный на схеме использовался в опытном образце, для схемы подойдут любые светодиоды с напряжением питания 2-3 вольта, резисторами R1-R17 можно регулировать яркость свечения светодиодов.
Прошивку HEX, а также файлы программы на ассемблере вы можете скачать ниже
| Обозначение | Тип | Номинал | Магазин | ||
|---|---|---|---|---|---|
| DD1 | МК AVR 8-бит | ATtiny2313 | 1 | Поиск в магазине | |
| С1 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 10 В | 1 | Поиск в магазине | |
| R1-R17 | Резистор | 1 кОм | 17 | Поиск в магазине | |
| LED1-LED13 | Светодиод | LD571 | 13 | Поиск в магазине | |
| SB1-SB3 | Кнопка | 3 | Поиск в магазине | ||
| SA1 | Выключатель | 1 | Поиск в магазине |
3, схема
Переключатель елочных гирлянд на основе PIC16C84.
2. Возможности устройства. Обеспечивает выбор одной из шестнадцати управляющих программ (однако 3. Управление устройством.
"<<" - выбор программы, переключиться на предыдущую; Кроме того, при включении устройства можно выбрать дополнительные ре- 4. Конструкция и детали. Конструкция имеет гальванический контакт с сетью, поэтому металличес-
"Продвинутые" пользователи могут попробовать усовершенствовать управ- |
Среди множества световых приборов, используемых для оформления новогодних елок, особое место занимает схема китайской гирлянды. Она, как и все аналогичные китайские изделия, отличается простотой и дешевизной. Возникает много споров о надежности подобных гирлянд, однако, большинство потребителей использует именно их.
Данная конструкция оснащена плавным управлением яркостью. Для этого используется фазовое управление, регулирующее угол открывания тиристоров. Автоматика использует целых восемь программ, обеспечивающих большое разнообразие алгоритмов управления. Благодаря своим качествам, прибор очень дешев, поэтому и расходится миллионными тиражами.
В основе контроллера лежит плата небольшого размера, где предусмотрено место . Здесь же располагается и микроконтроллер с четырьмя выходами. Он представляет собой небольшой кусочек генитакса, где с помощью эпоксидной смолы крепится микрочип. Через выходы микроконтроллера, с помощью токоограничительных резисторов, осуществляется управление четырьмя тиристорами. Данное устройство рассчитано на анодное напряжение до 600 вольт и ток в пределах 0,6-0,8 ампер. В отдельных конструкциях дешевых гирлянд, вместо входного диодного мостика остается один диод. В то же время, подключение электродов, управляющих тиристорами, осуществляется напрямую к выходам микроконтроллера, без , ограничивающих ток.
Как правило, мощность микроконтроллера очень маленькая, поэтому, он не в состоянии контролировать работу мощных симисторов. Для того, чтобы решить эту проблему, необходимо использовать отдельный маломощный источник питания, имеющий гальваническую развязку от общей сети. В этих целях можно использовать адаптер малой мощности, например, такой, который питает усилитель телевизионной антенны, содержащий в своей схеме стабилизатор.
Чтобы совместить маломощный микроконтроллер с мощными симисторами, практикуется применение транзисторных ключей, где используются транзисторы с высоким коэффициентом усиления тока. Таким образом, схема китайской гирлянды не перегружает выходы микроконтроллера. Чтобы обеспечить гальваническую развязку, применяются специальные микросхемы, на входе которых содержится светодиод, а на выходе установлен маломощный симистор.
Для того, чтобы китайская гирлянда нормально работала, ее нужно синхронизировать с сетью с помощью сигнала. С этой целью, на вход микроконтроллера подается фаза, номиналом 220 вольт через установленный резистор. Нейтральный провод сети, соединяется с общим проводом всего устройства.
