ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁЛОЧКА - 20 Декабря 2011 - Блог - SERVODROID - Центр робототехники для начинающих

Главная » » ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁЛОЧКА

21:35

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁЛОЧКА

Миниатюрная электрическая ёлочка создаёт множество красивых световых эффектов, которые переключаются автоматически. Она содержит небольшое количество деталей, легко повторяется в домашних условия и питается от батарейки напряжением 9 вольт.

Почему получается такое разнообразие световых эффектов? В конструкции ёлочки используются установленные в параллель три мигающих светодиода. Поскольку светодиоды соединены параллельно по питанию, то оказывают взаимное влияние друг на друга. Поэтому гирлянды с зависимыми светодиодами начинают переключаться с изменяющейся частотой. Соответственно изменяются длительность свечения подключенных им последовательно светодиодов, которые расположены произвольно на поверхности ёлочки.

***

Из особенностей электрической схемы ёлочки стоит отметить высокую экономичность и широкий диапазон питающих напряжений. При включении одной или нескольких гирлянд длительность вспышки невелика, так как мигающий светодиод включается на короткое время. Поэтому потребление даже в рабочем режиме (автоматическое переключение гирлянд) составляет в среднем 7-8мА!

"Свежая" батарейка 9 вольт, позволяет получать вспышки гирлянд ёлочки с максимальной яркостью. А если батарейка "севшая", то получается большее количество воспроизводимых световых эффектов. Работоспособность ёлочки с такой батарейкой сохраняется, но яркость свечения светодиодов будет несколько ниже.

1.ВИДЕОТЕСТЫ РАБОТЫ ЁЛОЧКИ.

На видео.1. показано включение ёлочки в затемнённом помещении. Яркость вспышек гирлянд на ёлочке очень велика, поэтому создаётся некоторый эффект размытия. На видео.2. показано включение ёлочки днём с умеренной освещённостью комнаты. Легко заменить, что световые эффекты изменяются не дискретно, а плавно переходят один в другой.

Видео.1.

Видео.2.

2.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Перед тем как выполнить сборку ознакомьтесь с конструктивным исполнением ёлочки, расположением элементов. Конструктивное исполнение ёлочки показано на фото.1. В качестве материала был выбран картон зелёного цвета, так как ёлочка должна быть зелёного цвета. Вата выполняет три функции одновременно, она является элементом декора, маскирует батарейку и удерживает ёлочку в вертикальном положении.

В конструкции ёлочки не случайно использованы светодиоды жёлтого и красного цвета свечения. Они включаются при небольших токах и имеют большую яркость свечения по сравнению с другими. Обратите внимание на порядок расположения на ёлочке светодиодов красного и жёлтого цвета свечения как простых так и мигающих.

Установка светодиодов другого цвета свечения особенно зелёного не рекомендуется. Светодиоды зелёного цвета свечения имеют меньшую яркость и включаются при несколько большем токе. Это приведёт к неравномерному свечению всех остальных светодиодов и "размазанному световому эффекту.

КОМПОНЕНТЫ ЁЛОЧКИ

1. Светодиоды жёлтого цвета свечения в корпусе 3мм.
2. Светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм.
3. Мигающие светодиоды красного цвета свечения в корпусе 3мм.
4. Тонкий картон зелёного цвета (одна сторона).
5. Вата.
6. Пластиковый стаканчик прозрачный.

фото.1.нажимайте фото для просмотра в полном размере.

3.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

На рис.1. приведена электрическая схема ёлочки. Для создания световых эффектов на ёлочке установлено три гирлянды. Все гирлянды соединены параллельно друг с другом. В каждой из гирлянд установлено четыре светодиода включенных последовательно. Каждая из гирлянд управляется включенным последовательно мигающим светодиодом. Это происходит следующим образом.

Устройство мигающего светодиода показано на рис.2. С подключенными последовательно светодиодами мигающий светодиод работает как прерыватель тока. При включении через мигающий светодиод протекает ток и зажигает остальные светодиоды в цепи гирлянды. При отключении (гашении) мигающего светодиода гирлянда будет обесточена и все светодиоды этой гирлянды погаснут.

Рис.1.Принципиальная электрическая схема

Разнообразие световых эффектов (несколько вариантов) достигается за счёт нестабильности параметров задающего генератора расположенного в корпусе мигающего светодиода. Нестабильность проявляется в незначительном изменении частоты переключения мигающего светодиода. Иначе говоря частота этого генератора как бы "плавает" (изменяется). Поэтому моменты включений и выключений трёх мигающих светодиодов и следовательно зависимых от них простых светодиодов будут изменяться с течением времени.

Разнообразию световых эффектов способствует фактор включения-выключения (мигающим светодиодом) гирлянд приводящий к незначительным броскам тока в общей цепи питания. Броски тока (изменения) в цепи питания незначительно меняет пороги включения и выключения мигающих светодиодов. Так же положительным фактором продуцирующим разнообразие световых эффектов является низкий ток источника питания. Так например, если батарейка "севшая", то общее количество световых эффектов возрастает.

СПРАВКА: МИГАЮЩИЙ СВЕТОДИОД.

Мигающие светодиоды появились на стыке интегральной микроэлектроники и оптики. В зарубежной аббревиатуре мигающие светодиоды имеют сокращение BLL (B-blinking, L-led, L-lamp). На электрических схемах мигающие светодиоды изображаются как и обычные светодиоды, но вместо пары сплошных стрелок вычерчиваются две пунктирные. Внешне мигающие светодиоды похожи на типовые. В каждом из мигающих светодиодов просматриваются: чип на подложке и монолитный светодиод из светорассеивающей пластмассы, выводы анода и катода.

Рис.2.

На поверхности кристалла мигающего светодиода размещена бескорпусный КМОП-генератор А1. Он периодически открывает и закрывает электронный ключ А2. Расположенный на одной подложке кристалл светодиода HL1, вспыхивает с частотой 1.5-2.5Гц. Благодаря встроенному резистору R1, можно подключить мигающий светодиод к источнику постоянного напряжения напрямую, без внешнего токоограничительного резистора!

При изменении питания т 3,5 до 13В на выводах мигающего светодиода прямой ток находиться в пределах от 6 до 60мА. Диод VD1 выполняет защитную функцию (на случай подачи обратного напряжения). Если в течении длительного времени через мигающий светодиод протекает ток превышающий 150-200мА, то светодиод будет испорчен.

4.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.

Для успешной сборки придерживайтесь инструкций приведённых далее. Последовательность сборки изменять не рекомендуется. Перед началом сборки скачайте архив по приведённой ссылке в конце статьи. Чертёж ёлочки в архиве в точных размерах. Вам необходимо распечатать чертёж на листе белой офисной бумаги формата А4 на цветном струйном принтере. Проводить редактирования или изменения пропорций чертежа нельзя! При печати параметры печати по размеру рисунка должны быть 100%.

Обратите внимание на монтажный чертёж из архива, он цветной! Все цветные линии соединения показывают правильные соединения между светодиодами. Подготовьте все необходимые компоненты приведённые в табл.1.

Табл.1.Список компонентов.

На рис.3 показаны точные размеры ёлочки. На рис.4 приведён монтажный чертёж (см. архив) со схемой подключения светодиодов в гирляндах.