"Бегущие огни" на микросхемах КМОП - Светоэффекты - Схемы радиолюбителям - Каталог статей - RADIOAMATOR
Изобретатель радио Суббота, 10.12.2016, 12:46
RADIOAMATOR
Поиск позывных в российском Callbook'e:
ON-LINE поиск предоставлен сервером QRZ.RU

Приветствую Вас Гость | RSS
Выбрать язык / Select language:
Ukranian
English
French
German
Japanese
Italian
Portuguese
Spanish
Danish
Chinese
Korean
Arabic
Czech
Estonian
Belarusian
Latvian
Greek
Finnish
Serbian
Bulgarian
Turkish
Поиск по сайту
Меню сайта
Категории раздела
Шпионские штучки [19]
Справочники [33]
Светоэффекты [21]
Схемы для компьютера [17]
Прочие схемы [29]
Приемники [5]
Статьи радиолюбителям [18]
Электросварка [5]
Друзья сайта
Главная » Статьи » Схемы радиолюбителям » Светоэффекты

"Бегущие огни" на микросхемах КМОП
"Бегущие огни" на микросхемах КМОП
А. Одинец, г. Минск РА11'2005
В последнее время в компьютерном мире большую популярность приобрело такое направление как моддинг(в переводе с английского "mod", означает "ультрасовременный; стильный, утонченный). Основная цель моддинга - придание эстетичного вида и получение удовольствия от любимой вещи. Одним из способов создания эстетического эффекта является оснащение системного блока светодинамическим устройством (СДУ). Такое устройство может быть выполнено как в виде интерфейсной платы, получающей управление от компьютера, так и в виде отдельного автономного устройства. В последнем случае изменений в конструкцию системного блока вносить не потребуется. Кроме того, СДУ в индивидуальном исполнении может найти применение, к примеру, для управления автомобильными сигнальными огнями или праздничной иллюминации. В предлагаемой статье рассматриваются две простые конструкции "Бегущих огней", построенные на распространенных микросхемах стандартной логики серий К561 и KP1564, которые воспроизводят в автоматическом режиме несколько вариантов такого эффекта. Базовая версия устройства, с кнопочным заданием режима работы, опубликована в [1]. Используя предложенные алгоритмы, возможно исполнение устройств и в микроконтроллерном варианте.
Описание работы. Схема электрическая принципиальная первого варианта устройства показана на рис.1. Устройство формирует эффект чередующегося двунаправленного переключения 'Бегущего огня". На элементах DD 1.1,DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов с частотой следования около 10 Гц. Частоту можно изменять подстроечным резистором R2. Последовательно с ним включен резистор R3, ограничивающий сверху частотный диапазон генератора на уровне 100 Гц. Поскольку амплитуда напряжения на левой (по схеме) обкладке конденсатора С1 достигает удвоенного значения напряжения источника питания, в устройство введен резистор R1. Он предназначен для ограничения импульсного значения тока через внутренние защитные диоды элемента DD1.1 на уровне 1 мА, что необходимо для предотвращения выхода из строя микросхемы DD1 при длительной эксплуатации. Буферные элементы DD1.3, DD1.4 предназначены для увеличения крутизны импульсов генератора.
Рассмотрим работу устройства, считая, что в момент включения питания RS-триггер, собранный на элементах DD2.1, DD2.2, установился в условное "единичное" состояние (на выходе элемента DD2.1 (вывод 3) - уровень "единицы").
 
При этом прохождение счетных импульсов будет разрешено через элемент DD2.3 на суммирующий вход "+" (вывод 5) реверсивного счетчика DD3. На выходах 0-3 последнего формируется последовательность двоичных комбинаций, которые декодируются дешифратором DD4 и отображаются на линейке светодиодов HL1-HL16. Условимся считать, что счет начался из "нулевого" состояния счетчика DD3 (на выходах 0-3 - код 0000). Тогда по завершению (положительному перепаду) пятнадцатого счетного импульса на входе"+" (вывод 5) DD3 на его выходах сформируется кодовая комбинация 1111, которой соответствуют появление уровня "нуля" на выходе 15 дешифратора DD4 и зажигание светодиода HL16. Одновременно этот уровень "нуля" поступит на вход элемента DD2.2 (вывод 6) и "перебросит" RS-триггер в противоположное (нулевое) состояние. Теперь прохождение счетных импульсов будет разрешено через элемент DD2.4, но уже на вычитающий вход "-" (вывод 4) счетчика DD3. Это будет означать смену направления переключения "бегущего огня" на противоположное. В таком режиме устройство будет работать до момента установки счетчика DD3 в "нулевое" состояние и зажигания свето-диода HL1. Уровень "нуля" с выхода 0 дешифратора DD4 приведет к обратному переключению RS-триггера в "единичное" состояние и смене направления переключения на "прямое". Далее цикл работы устройства повторяется.
Конструкция и детали (вариант 1). Устройство собрано на печатной плате из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1,2 мм размерами 45x100 мм, показанной со стороны печатных проводников на рис.2,а, со стороны компонентов - на рис.2,б В устройстве применены постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменный резистор СПЗ-19, электролитические конденсаторы К50-35. Линейка составлена из светодиодов трех цветов диаметром 5 мм, размещенных в чередующейся последовательности: красного, зеленого и желтого. Возможны, конечно, и другие варианты. Изменить яркость свечения можно подбором резистора R4. Следует лишь помнить о максимальной нагрузочной способности дешифратора DD4. Для использования в гирлянде более мощных световых элементов (ламп накаливания) необходимо использовать транзисторные или симисторные ключи.
Реверсивный счетчик КР1564ИЕ7 (74НС193) и дешифратор КР1564ИДЗ (74HC154) можно заменить микросхемами структуры ТТЛШ типов КР1533ИЕ7 и КР1533ИДЗ соответственно. Но при этом на месте DD2 (К561ЛА7) должна работать КР1561Л А7 (CD4011BN), выходные каскады которой обладают повышенной нагрузочной способностью. Непосредственно на месте DD1 и DD2 (К561ЛА7) могут работать: К561ТЛ1, КР1561ЛА7 или КР1561ТЛ1 (CD4093BN). Напряжение источника питания может быть выбрано в диапазоне 9... 15 В. Поскольку устройство достаточно экономично (большая часть потребляемого тока приходится на светодиоды), его можно питать от маломощной батареи напряжением 4,5 В. При
этом интегральный стабилизатор DA1 и защитный диод VD1 необходимо исключить. В налаживании устройство не нуждается. Собранное из исправных деталей, оно начинает работать сразу при включении.
Схема электрическая принципиальная усовершенствованного варианта устройства "Бегущий огонь" с автоматическим переключением режимов работы показана на рис.3. Он последовательно воспроизводит три режима: двунаправленное переключение, направление "назад" и направление "вперед". Количество повторений в каждом режиме в течение одного цикла работы определяется формулой: 3-2-2-3-3-2. Сказанное поясняют временные диаграммы первой и второй половин цикла работы устройства, показанные соответственно на рис.4,а и рис.4,б (импульсы сброса показаны условно нулевой длительности). Из нее видно, что сначала происходит три двунаправленных переключения, затем - по два в направлении "назад" и "вперед", а во второй половине цикла - по три двунаправленных и в направлении "назад", а затем - два "вперед". Затем цикл работы устройства полностью повторяется. Это достигается за счет введения схемы управления режимами, собранной на счетчиках DD2.1, DD2.2, DD5.1 и элементах DD3.1-DD3.4, DD4.1, DD4.2. Счетчики DD2.1 и DD2.2 служат для подсчета числа повторений в каждом из указанных режимов. На элементах DD3.1-DD3.3 собрана схема сброса счетчиков DD2.1, DD2.2 при достижении любым из них третьего состояния. Элемент DD3.4 формирует импульсы счета для DD5.1. RS-триггер, собранный на элементах DD4.3, DD4.4, совместно с элементами DD4.1, DD4.2 и счетчиком DD5.1 определяют текущее направление переключения светодиодов.
Режим работы устройства в начальный момент, при включении питания, определяется состоянием элементов памяти DD2.1, DD2.2, DD5.1, DD6 и RS-триггера, собранного на элементах DD4.3, DD4.4. Учитывая, что устройство работает по замкнутому циклу, проходя каждый раз один и тот же набор состояний, то через определенное число тактов задающего генератора все элементы памяти: DD2.1, DD2.2, DD5.1, DD6 установятся в "нулевое" состояние, а RS-триггер - в "единичное". Условимся считать "единичным" состоянием RS-триггера (DD4.3, DD4.4) появление на выходе элемента DD4.3 (вывод 10) уровня "единицы", а на выходе DD4.4 (вывод 13) - "нуля". (Нулевому состоянию счетчиков DD2.1, DD2.2, DD5.1 и DD6 соответствует появление на всех их выходах уровня "нуля".) В таком случае, режим работы устройства определяется как двунаправленное переключение светодиодов с начальным направлением переключения "вперед" (маркер 1 на рис.4,а).
Для дальнейшего рассмотрения работы устройства условимся считать режим
 
"сложения" реверсивного счетчика DD6 соответствующим направлению переключения светодиодов в условном направлении "вперед", а режим "вычитания" - в направлении "назад". Как сказано выше, первоначально счетчик DD6 находится в "нулевом" состоянии (на его выходах 0-3-код 0000). Этому состоянию счетчика DD6 соответствует появление на выходе 0 (вывод 1) дешифратора DD7 уровня "нуля". Поскольку RS-триггер находится в "единичном" состоянии (на выводе 10 элемента DD4.3 - уровень "единицы", а на выходе DD4.4 - "нуля"), то уровень "единицы" с выхода элемента DD4.3 разрешает прохождение счетных импульсов через элемент DD1.3 на вход сложения "+" реверсивного счетчика DD6. Завершение первого отрицательного импульса на суммирующем входе "+" счетчика DD6 (положительным перепадом) приведет к установке его в "первое" состояние (на выходах 0-3 - код 1000), что вызовет появление на выходе 0 (вывод 1) дешифратора DD7 положительного перепада и переключение счетчика DD2.1 в "первое" состояние (маркер 1 на рис.4,а).
По завершению (положительному перепаду) пятнадцатого счетного импульса DD6 установится в "пятнадцатое" состояние (на выходах 0-3 - код 1111, маркер 2 на рис.4,а). Соответственно, уровень "нуля" появится и на выходе 15 (вывод 17) дешифратора DD7. Этот уровень поступит на вход (вывод 3) элемента DD4.1 и, в сочетании с таким же уровнем "нуля", приходящим на его второй вход (вывод 2), приведет к установке RS-триггера в "нулевое" состояние (на выходе DD4.3 (вывод 10) - уровень "нуля"). Теперь прохождение счетных импульсов будет разрешено (уровнем "единицы" с выхода DD4.4) через элемент DD1.4, но уже на вычитающий вход "-" реверсивного счетчика DD6.
 
 
Положительный перепад очередного счетного импульса на вычитающем входе последнего приведет к его установке в "четырнадцатое" состояние. Значит, вместо HL16 включится HL15. Это будет означать смену направления переключения на противоположное. При этом одновременно с выключением HL15 и включением HL14 на входе CN (вывод 9) счетчика DD2.2 сформируется положительный перепад, который установит его в "первое" состояние (маркер 2 на рис.4,а). Последовательно сменяющие друг друга режимы переключения светодиодов "вперед" и "назад" будут приводить к увеличению состояний счетчиков DD2.1 и DD2.2. Но первым "третьего" состояния достигнет DD2.1 (маркер 3 на рис.4,а). На его выходах 1 и 2 (выводы 3 и 4) сформируются уровни "единиц", которые приведут к срабатываю схемы сброса (элементы DD3.1 и DD3.3) и обнулению уровнем "единицы" по входам R (выводы 7 и 15) двух указан-
ных счетчиков. Одновременно на выходе элемента DD3.4 сформируется короткий отрицательный импульс, равный по длительности сумме времен задержек распространения сигнала счетчика DD2.1 и элементов DD3.1, DD3.3 и переходу счетчика DD5.1 в "первое" состояние. Теперь прохождение импульсов с выхода дешифратора DD7 через элемент DD4.2 будет запрещено, а через элемент DD4.1 по-прежнему - разрешено. Первый же отрицательный импульс с выхода 15 (вывод 17) дешифратора DD7, "проходя" через элемент DD4.1, приведет к установке RS-триггера в "нулевое" состояние (маркер 4 на рис.4,а) и смене направления переключения на противоположное. Третий отрицательный импульс с выхода 15 (вывод 17) дешифратора DD7 (положительным перепадом) приведет к установке счетчика DD2.2 в "третье" состояние, что, в свою очередь, приведет к срабатыванию схемы сброса (DD3.2, DD3.3) и установке счетчиков DD2.1 и DD2.2 - в "нулевое", а DD5.1 - во "второе" состояние. Поскольку счетчик DD5.1 был установлен уже во "второе" состояние (маркер 5 на рис.4,а), то теперь прохождение импульсов сброса (в ноль) RS-триггера запрещено, а импульсов установки (RS-триггера в "единичное" состояние) - через элемент DD4.2 - вновь разрешено.
Еще через четырнадцать тактов (импульсов) задающего генератора на выходе 0 (вывод 1) дешифратора DD7 сформируется отрицательный перепад, который установит RS-триггер в "единичное" состояние и приведет к смене направления переключения на "прямое" (маркер 6 на рис.4,а). Через 32 такта первая половина цикла работы будет завершена.
Во второй половине цикла работы устройства последовательность повторения режимов работы сохраняется, но с тем отличием, что происходит не два, а три повторения переключения светодиодов в условном направлении "назад". Достигается это за счет того, что счетчик DD5.1 устанавливается в "нулевое" состояние не по завершению тридцать второго счетного импульса, как в конце второй половины всего цикла работы (маркер 14 на рис.4,б), а по завершению тридцать третьего импульса генератора или положительному перепаду с выхода О (вывод 1) дешифратора DD7 (маркер 8 на рис.4,6). При этом в "третье" состояние установится сначала не DD2.1 (как в первой половине цикла работы, маркер 3 на рис.4,а), а DD2.2 (маркер 9 на рис.4,б). Это приведет к установке счетчика DD5.1 во второе состояние, и после завершения режима "двунаправленного" переключения светодиодов (маркер 10 на рис.4,б), будет сформировано три переключения в направлении "вперед". По завершению (положительному перепаду) третьего отрицательного импульса с выхода 0 (вывод 1) дешифратора DD7, счетчик DD2.1 установится в "третье" состояние и, соответственно, во "второе" состояние перейдет и счетчик DD5.1 (маркер 11 на рис.4,6). Теперь уровнем "единицы" с выхода 2 (вывод 4) счетчика DD5.1 будет запрещено "прохождение" импульсов сброса (в ноль) RS-триггера, а через элемент DD4.2 (прохождение импульсов установки RS-триггера в "единичное" состояние) - будет разрешено. В таком состоянии первый же отрицательный импульс с выхода 0 (вывод 1) дешифратора DD7, "пройдя" через элемент DD4.2, установит RS-триггер в "единичное" состояние и изменит режим работы устройства на переключение в условном направлении "вперед" (маркер 12 на рис.4,б).
 
После двукратного повторения направления "вперед" (маркер 14 на рис.4,б) счетчик DD5.1 перейдет в "третье" состояние и благодаря схеме на элементах VD1, VD2, R4 сбросится в "ноль". Далее цикл работы устройства повторяется. Конструкция и детали (вариант 2). Устройство собрано на печатной плате из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1,2 мм размерами 60x100 мм, показанной со стороны печатных проводников на рис.5,а, со стороны компонентов - на рис.5,б Рекомендации по выбору компонентов те же, что и для первого варианта устройства. Кроме того, микросхемы серии КР1564 заменимы соответствующими аналогами серии КР1533, которая содержит приборы, полностью соответствующие как по функциональному назначению, так и по разводке выводов (цоколевке). К примеру, на месте КР1564ИЕ7 (74НС193) и дешифратора КР1564ИДЗ (74НС154) могут работать микросхемы структуры ТТЛШ типов КР1533ИЕ7 и КР1533ИДЗ соответственно. Микросхема DD3
(КР1564ЛA3) заменима КР1533ЛАЗ или КР1533ТЛЗ. При использовании на месте микросхемы генератора (DD1) -КР1533ЛАЗ - необходимо подобрать элементы С1 и R2, а резисторы R1 и R3 заменить перемычками. Рекомендуемые номиналы: С1 - 100 мкФ, R2 - 1 кОм. Следует помнить, что входы микросхем структуры ТТЛШ нельзя подключать к шине питания непосредственно. Поэтому при использовании на месте реверсивного счетчика (DD6) - КР1533ИЕ7 - его вход установки (вывод 11) необходимо подключить к шине питания через резистор сопротивлением 1 кОм. В налаживании устройство не нуждается. Собранное из исправных деталей, оно начинает работать сразу при включении. Скорость переключения светодиодов можно менять подстройкой резистора R2.
По всем вопросом, связанным с работой устройств, можно получить консультацию, отправив запрос на адрес электронной почты автора: А_Odinets@tut.by
Литература
1. Одинец А.Л. Светодинамическое устройство "Бегущий огонь'У/Радиолюбитель.-1995.-№7.-С18.
Категория: Светоэффекты | Добавил: admin (20.05.2010)
Просмотров: 10406 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа

Наша кнопка сайта

Радиолюбителям и электрикам схемы, программы и т.д.

Код кнопки

 

Locations of visitors to this page

 

Статистика

Онлайн всего: 3
Гостей: 3
Пользователей: 0

Счётчик тиц Все для радиотехника! Информационная поддержка ремонта теле-видео-аудиоаппаратуры Сайт :: Паятель.at.ua - статьи и простые схемы, конструкции для начинающих и профессионалов. Сервер радиолюбителей России - схемы, документация,
 соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое! Всё для начинающих. Сборки сабвуферов для машин. Сборки сабвуферов для дома. Лаборатория. Электроника. Программы расчета. Выставка сабвуферов.

Copyright MyCorp © 2016Сайт создан в системе uCoz