Sterownik różnobarwnych diod LED.pdf

Sterownik różnobarwnych diod LED

Do czego to służy?

Układ ma służyć przede wszystkim do

zabawy i rozrywki. Pomysł na układ wziął

się jednak z czegoś zupełnie innego. Autor

został poproszony przez przyjaciela o wyko−

nanie symulatora alarmu do samochodu,

gdzie kolor i natężenie światła miały płynnie

zmieniać się w sposób przypadkowy.

„Zamówienie” zostało zrealizowane

i powstał układ sterujący pracą trzech róż−

nokolorowych diod LED. Natężenie

światła każdej z diod na przemian rośnie

i maleje w sposób płynny od zera do war−

tości maksymalnej, a długość cyklu pracy

poszczególnych diod jest inny. Dzięki ta−

kiemu brakowi synchronizacji trzech ge−

neratorów sterujących, uzyskuje się płyn−

ne przechodzenie jednej barwy w drugą.

Przy użyciu diod w trzech podstawo−

wych kolorach (czerwony, zielony, niebies−

ki) lub diody trzykolorowej można w ten

sposób uzyskać wszystkie barwy tęczy.

Układ zawiera blok dodatkowego,

czwartego generatora. Steruje on pracą

brzęczyka piezo, wydającego co jakiś

czas krótkie, intrygujące dźwięki. Jest to

potrzebne właśnie przy wykorzystaniu

układu w roli symulatora alarmu.

2158

W roli zabawki, intrygujący cichy

dźwięk brzęczyka z pewnością doda

„smaczku”

neratory zrealizowane przy użyciu wzmac−

niaczy operacyjnych z kostki TL084.

Schemat jednego generatora zbudo−

wanego w oparciu o wzmacniacz opera−

cyjny pokazany jest na rysunku 2. Częs−

totliwość pracy generatora wyznaczona

jest głównie przez wartość stałej czaso−

wej RA×C – patrz ry−

sunek 2. Podczas

pracy generatora, na

kondensatorze

C występuje prze−

bieg o kształcie zbli−

żonym do trójkątne−

go. Amplituda tego

przebiegu zależy od

stosunku rezystancji

RB i RC. Na wyjściu

wzmacniacza opera−

cyjnego występuje

przebieg prostokąt−

ny o wartości mię−

dzyszczytowej blis−

kiej całkowitemu na−

pięciu zasilającemu

(pomniejszonej

o napięcia nasyce−

nia wyjścia).

Dla zrozumienia

działania układu ste−

rownika trzeba wie−

dzieć, że na konden−

satorach generatorów

występują przebiegi

trójkątne, a na wy−

jściach wzmacniaczy

operacyjnych – prze−

biegi prostokątne.

Układ z rysun−

ku 1 przewidziany

Jak to działa?

Schemat ideowy urządzenia pokazany

jest na rysunku 1. Układ zawiera cztery ge−

Rys. 1. Schemat ideowy układu

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

Wykaz elementów

Rezystory

R1,R2,R21: 10k

R3−R8,R16,R18−R20: 1M

R9,R10,R11: 680k

R12,R13,R14: 470...560

Wartości elementów są tak dobra−

ne, by diody zmieniały swoją jasność

od zera do jakiejś wartości maksymal−

nej. Ta wartość maksymalna jest wy−

znaczona przez rezystory R12, R13

i R14. Wartości tych rezystorów moż−

na zmieniać w zakresie 330 Ω ...1k Ω ,

byle nie przekroczyć maksymalnego

prądu zastosowanych diod LED,

zwłaszcza diod niebieskich.

Diody D1 – D3 pełnią jedynie role

pomocniczą – chodzi o to, by jasność

można było zmniejszyć do zera. Bez

tych diod, aby zmniejszyć jasność do

zera, należałoby zwiększać amplitudę

zmian napięcia na kondensatorach

przez zmianę rezystorów R9...R11,

a to w skrajnych warunkach pracy

groziłoby zatrzymaniem generatorów.

W układzie modelowym pokazanym na

fotografii diody D1 – D3 jednego koloru wlu−

towano w płytkę.

Natomiast główne diody świecące to

D5, D6 i D7. Takie rozwiązanie umożliwia

wykorzystanie diod o różnym napięciu

pracy, a także trzykolorowych diod ze

wspólną katodą.

W ramach eksperymentu w miejsce

D1, D2 i D3 też można wlutować diody

różnokolorowe, ale trzeba się liczyć z tym,

że dioda czerwona nie będzie zmniejszać

jasności aż do zera. Związane jest to

z mniejszym napięciem przewodzenia

diod czerwonych. Przy zastosowaniu róż−

nokolorowych diod D1 – D3, w miejsce

diod D5 – D7 można wlutować zwory.

W czwartym generatorze ze wzmac−

niaczem U1B wykorzystuje się przebieg

prostokątny z wyjścia wzmacniacza ope−

racyjnego. Dodanie do układu diody D4

i rezystora R17 zmienia wypełnienie ge−

nerowanych impulsów. Nie jest to prze−

bieg prostokątny, tylko krótkie, dodatnie

impulsy o czasie trwania wyznaczonym

głównie przez stałą czasową R17C5 i cza−

sie powtarzania wyznaczonym przez sta−

R15: 1k

R17: 100k

R22: 2,2k

PR1: zwora

Kondensatory

C1: 22µ\16V

C2: 330n

C3: 680n

C4: 470n

C5: 4,7µF...22µF\16V

Półprzewodniki

D1,D2,D3,D8: LED G lub Y

D5,D6,D7: dioda trzykolorowa LF−59EB6BW

D4: 1N4148

T1,T2,T3,T4,T5,T6: dowolny PNP np.BC558

T7: dowolny NPN np.BC548

U1: TL084 (TL074)

Pozostałe

Buzzer piezo z generatorem np. PCA−06

Rys. 3. Schemat montażowy

łą czasową R18C5. Wystąpienie impulsu

dodatniego na wyjściu tego generatora

zaświeci diodę D8 i uruchomi brzęczyk.

Jak widać z wartości elementów poda−

nych na schemacie i w wykazie elementów,

czas powtarzania impulsów dźwiękowych

jest znacznie dłuższy niż okresy generato−

rów sterujących jasnością trzech diod LED.

Jeśli czas trwania impulsu na wyjściu

czwartego generatora będzie większy niż

okresy drgań trzech pozostałych generato−

rów, w układzie można zrealizować dodatko−

wą funkcję, wykorzystującą tranzystor T7.

Wystarczy zauważyć, że w czasie trwa−

nia impulsu na wyjściu wzmacniacza U1B,

zostanie otwarty tranzystor T7. Rozładuje

on przez rezystor R15 kondensator C1

i „ściągnie” napięcie na tym kondensato−

rze z połowy napięcia zasilającego do oko−

ło 1V. Spowoduje to w czasie trwania syg−

nału akustycznego stopniowe rozjaśnienie

wszystkich trzech diod D5, D6 i D7 do ich

maksymalnej jasności. Po zaniku sygnału

akustycznego diody wraca do normalnej

pracy. Warunkiem wykorzystania tej właś−

ciwości jest zastosowanie na tyle dużego

kondensatora C5, by w czasie trwania im−

pulsu kondensatory C2 – C4 zdążyły się

rozładować przez rezystancje R6 – R8.

Rys. 2. Zasada działania generatora

ze wzmacniaczem operacyjnym

jest do zasilania pojedynczym napięciem

12V, ale może pracować w zakresie napięć

6...16V. Dla wytworzenia sztucznej masy

dla generatorów zastosowano rezystory

R1 i R2. Potencjometr PR1 pozwala zmie−

niać wartość napięcia sztucznej masy,

a tym samym ma wpływ na poziomy na−

pięć w generatorach. W trakcie testów

modelu okazało się, że w wersji podstawo−

wej potencjometr ten jest niepotrzebny.

W generatorach ze wzmacniaczami

U1A, U1C i U1D wykorzystuje się jedy−

nie przebiegi trójkątne. Ponieważ kon−

densatory C2, C3 i C4 mają różne pojem−

ności, a odpowiednie rezystory są jedna−

kowe, więc częs−

totliwość (okres)

tych generatorów

są różne. Napięcia

trójkątne występu−

jące na tych kon−

densatorach są

wykorzystywane

do modulowania

jasności diod LED

D5, D6 i D7.

Rys. 4b.

Montaż i uruchomienie

Montaż układu na płytce pokazanej na

rysunku 3 jest prosty, nie wymaga żad−

nych specjalnych umiejętności. Na po−

czątek należy wlutować jedyną zworę

w miejsce potencjometru PR1, a następ−

nie w dowolnej kolejności wlutować

wszystkie elementy

Diody świecące D5, D6 i D7 należy do−

łączyć za pomocą odcinka krótkiej cztero−

przewodowej tasiemki.

W trakcie testów modelu, do modelu

wprowadzono niewielkie zmiany, dlatego

płytka modelowa pokazana na fotografii

różni się kilkoma szczegółami od płytki

z rysunku 3.

Rys. 4a.

c.d. na str. 58

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

Ω

Płytka do wzmacniacza 2×22W

Do czego to służy?

W EdW 6/96 przedstawiony był opis

układu scalonego TDA1554Q, jego para−

metry i schemat ideowy układu aplikacyj−

nego. Zaproponowano tam montaż ele−

mentów wprost na wyprowadzeniach

układu scalonego.

Czytelnicy EdW dopominali się

o przedstawienie płytki drukowanej do te−

go wzmacniacza stereofonicznego zasłu−

żenie cieszącego się dużą popularnością.

Niniejszy krótki suplement przedsta−

wia stosowną płytkę.

2104/1

Jak to działa?

Szczegółowy opis układu scalonego,

schemat aplikacyjny oraz możliwości wy−

korzystania został przedstawiony w EdW

6/96 i nie będzie powtarzany – należy

sięgnąć do tego artykułu.

Jedyną zmianą w porównaniu do wer−

sji przedstawionej we wspomnianym ar−

tykule jest dodanie obwodu opóźnionego

włączania z elementami R1, C4 dołączo−

nymi do nóżki numer 14. Stała czasowa

R1C4 określa czas opóźnienia włączenia

wzmacniacza po podaniu napięcia zasila−

nia. Tuż po włączeniu napięcia zasilania,

kondensator C4 jest rozładowany i napię−

cie na nóżce 14 jest równe zeru. Konden−

sator ten będzie stopniowo ładowany

przez rezystor R1 Dopóki napięcie na nóż−

ce 14 będzie zawierać się w granicach

0...2V, kostka jest całkowicie wyłączona –

jest to stan zwany STANDBY. W zakresie

napięć 2...5V układ scalony jest w goto−

wości, ale jeszcze nie przepuszcza sygna−

łu – jest to stan zwany MUTE. Dopiero

przy wyższych napięciach kostka zacho−

wuje się jak normalny wzmacniacz.

Takie wyciszenie przy włączaniu jest

bardzo pożyteczne, ponieważ nie dopusz−

cza do głośnika jakichkolwiek stuków,

trzasków i innych „śmieci”, które mają

swoje źródło w tak zwanych stanach

przejściowych przedwzmacniacza.

Montaż układu (nawet bez schematu

ideowego) nie sprawi trudności. W pierw−

szej kolejności należy wykonać trzy zwory.

Zasilanie (6...18V) należy podłączyć do

punktów O1 – minus, P – plus. Punkt

O posłuży dla podłączenia masy współ−

pracującego przedwzmacniacza – będzie

to masa wejściowa czyli sygnałowa. We−

jściami dwóch kanałów wzmacniacza są

punkty oznaczone A i B. Dwa głośniki na−

leży podłączyć do punktów C,D oraz E,F.

Głośniki będą pracować w fazie, jeśli ich

gorące punkty, czyli wyprowadzenia

oznaczone czerwoną kropką będą dołą−

czone do punktów C i E.

Dla uzyskania pełnej mocy wyjściowej

wzmacniacz musi być wyposażony w ra−

diator, np. z blachy 2...3mm o wymiarach

przynajmniej 10 x 7cm.

Wykaz elementów

Rezystory

R1: 47k

Montaż i uruchomienie

Wygląd płytki drukowanej do wzmac−

niacza pokazano na rysunku 1.

Ω

Kondensatory

C1, C2: 220nF

C3: 100nF ceramiczny

C4: 100µF/16V

Półprzewodniki

U1: TDA1554Q

Pozostałe

płytka drukowana wg rysunku 1

Uwaga! radiator nie wchodzi w skład zesta−

wu AVT−2104/1

Piotr Górecki

Uwaga! Ze względu na wprowadzenie do ofer−

ty zestawu AVT−2104/1, dotychczasowy zestaw

AVT−2104 zostanie wkrótce wycofany. Aby unik−

nąć niejasności prosimy nanieść stosowną uwa−

gę w EdW 6/96.

Rys. 1. Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

„kit szkolny” AVT−2104/1.

c.d. ze str. 57

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów będzie od razu pracował popra−

wnie i nie wymaga żadnego uruchamiania.

Jedynym odpowiedzialnym zadaniem

jest dobór atrakcyjnej obudowy i wyko−

nanie oprawki z ekranem, lub czegoś po−

dobnego do mieszania światła trzech

diod. Proste wystawienie trzech diod na

zewnątrz obudowy nie daje tak dobrego

efektu i warto pomysleć nad sposobem

wymieszania światła ze wszystkich diod.

To zadanie pozostawione jest niewyczer−

panej pomysłowości Czytelników EdW.

Na fotografii modelu pokazano diody

kwadratowe. Przeprowadzono również

próby z diodą trzykolorową LF−59EBGBW.

Efekt był znacznie lepszy, ponieważ dioda

ta zawiera struktury świecące na niebiesko.

Nabywcy zestawu AVT−2158 otrzy−

mają w komplecie taką właśnie diodę. Na

rysynku 4a pokazano układ wyprowadzeń

takiej egzotycznej diody, a na rysunku 4b

(patrz str. 57) pokazano układ połączeń

diody z płytką.

C4 i C5. Pojemności te można dowolnie

zmieniać w granicach 22nF...100µF. Oczy−

wiście w roli C2 – C4 mogą być stosowa−

ne kondensatory elektrolityczne. Pozosta−

łych elementów nie trzeba zmieniać.

Bardziej ciekawi Czytelnicy zechcą za−

pewne sprawdzić, jak układ pracuje przy

różnych napięciach „sztucznej masy”, czyli

przy zmianie wartości elementów R1 i R2.

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

Możliwości zmian

Nie tylko można, ale i trzeba sprawdzić

efekt zmiany barwy światła w zależności

od częstotliwości generatorów.

Warto więc poeksperymentować z róż−

nymi wartościami kondensatorów C2, C3,

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

„kit szkolny” AVT−2158.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: