Елочная гирлянда на светодиодах выполнена на элементах микросхемы К561ЛА7 и создает световой эффект перемещения или мерцания.
В канун Нового года предлагается изготовить несложную, бюджетную гирлянду на светодиодах, для небольшой новогодней елочки.
Динамический характер работы гирлянды не требует дорогих и программируемых гаджетов. Устройство неприхотливо, экономично и надежно в работе, моментально монтируется на елку, а по окончании новогодних праздников, его без сожаления можно убрать на дальнюю полку до следующего случая. Кроме того, гирлянды устройства можно использовать в виде различных подсветок, небольших табло и игрушек при соответствующем их расположении в виде пропеллера, треугольника, звезды, колеса, указателя, «бегущих огней» и т.д. Так устройство можно использовать для украшения праздников, вечеринок, а при соответствующем конструктивном исполнении оно может стать оригинальным подарком ребенку в день рождения или новогоднюю ночь.
Описание устройства
Предлагаемое устройство «Елочная гирлянда» выполнено на основе кольцевого генератора на элементах одной микросхемы К561ЛА7 и трех транзисторах. В зависимости от расположения гирлянд, устройство создает оригинальный световой эффект перемещения, вращения или мерцания цепочек огоньков. Скорость переключения гирлянд возможно регулировать. Схема устройства показана на фото 2.
Фото 2 Схема елочной гирлянды на светодиодах.
Основа устройства - кольцевой генератор на трех элементах микросхемы DD1. Четвертый элемент - DD1.4 - не используется и его входы (выводы 12, 13) соединены с положительным проводом питания. На транзисторах VT1 - VT3 выполнены электронные ключи, каждый из которых включает и выключает одну гирлянду светодиодов (соответственно HL1-HL3, HL4-HL6 и HL7- HL9). Ток через них ограничивают резисторы R4 - R6. При работе генератора на его выходах последовательно формируются импульсы положительной полярности.
- В момент появления импульса на выходе элемента DD1.1 открывается транзистор VT1, сопротивление его участка эмиттер - коллектор резко уменьшается и светодиоды HL1 - HL3 вспыхивают.
- Затем импульс появляется на выходе элемента DD1.3. Открывается транзистор VT3 и зажигаются светодиоды HL7 - HL9.
- После чего вновь появляется импульс на выходе DD1.1 и циклы повторяются до выключения устройства.
Фото 3 Плата гирлянды на светодиодах.
К точкам А, Б, В платы и общему проводу подключены три гирлянды по 3 - 4 светодиода. После включения питания и перехода устройства в установившийся режим, гирлянды поочередно вспыхивают, в результате чего создается эффект движения огоньков.
Изготовление устройства
Все резисторы устройства - МЛТ-0.125 или другие малогабаритные, транзисторы - любые из серии КТ315. Светодиоды должны быть одного типа и одного цвета свечения, например, красного или зеленого. Вместо микросхемы К561ЛА7, при необходимости, можно использовать микросхему К561ЛЕ5. При применении на елке навершия, можно установить в него постоянно горящую четвертую гирлянду, аналогично подключив ее к точке «Г». При использовании в гирлянде 4-х светодиодов, ограничительные сопротивления R4 – R6, можно исключить.
Для питания устройства можно использовать батарею типоразмера 6F22 ("Крона") напряжением 9в, которую соединяют с платой через ответный разъем XI от использованной Кроны, исключающий ее подключение в неправильной полярности. Питать устройство можно и от любого адаптера или сетевого блока питания с выходным напряжением 9 - 12в, способного отдавать в нагрузку ток не менее 100 мА. По соображениям электробезопасности, в его составе обязательно должен быть разделительный трансформатор (т. е. отсутствовать гальваническая связь с сетью 220 В). Наличие стабилизатора выходного напряжения необязательно. Для удобства эксплуатации устройства, электронную плату (совместно с батареей) желательно поместить в небольшой пластмассовый корпус. При использовании батареи, на одной из его стенок корпуса установить выключатель питания. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже, гирлянды начинает работать сразу после включения питания и налаживания не требует.
Кто не любит Новый год с его особой атмосферой входящего в жизнь волшебства, чудес и праздника? Китайские гирлянды для украшения дома как внутри, так и снаружи пользуются большим спросом благодаря своей низкой цене. Но их качество не всегда позволяет беззаботно встретить новогодние праздники - иногда перестает гореть один или несколько лампочек, а то и вообще вся гирлянда. Чтобы подобное происшествие не испортило торжество, можно попробовать починить светодиодное устройство своими руками.
Состав изделия
Светодиодная гирлянда, будь то китайская или отечественная, неизменно состоит из одних и тех же элементов, позволяющих украсить к празднику любое помещение. Обычно отличия продукции разных производителей заключаются только в качестве деталей, гарантии и долговечности изделия. Состоит гирлянда из следующих компонентов:
Кроме того, в блок управления обязательно входит кнопка переключения световых режимов.
Анализ повреждений
Когда что-то в доме перестает работать, как полагается, это всегда не радует, но поломка гирлянды больше всего сулит расстройство, так как к празднованию уже почти все готово, а тут такая неожиданность. Покупая китайскую гирлянду, следует помнить, что в отличие от механизмов других производителей, она весьма ненадежна и может выйти из строя в любой момент. Основные слабые места ее следующие:
- Крайне тонкие провода. Они многожильные, каждая жила без преувеличения толщиной в волос, следовательно, соединять их очень трудно и неудобно. Равно как и припаивать.
- Часто выходящие из строя тиристоры. Они отвечают за смену режимов мигания, что, собственно, и создает праздничное настроение.
- Лампочки. Независимо от их вида - обычные они или светодиодные, лампы могут перегореть. Если гирлянда перестала мигать, например, зеленым светом, в то время как остальные в порядке, то, скорее всего, пришла в негодность зеленая лампочка. Но может быть и отсоединение провода от ножек светодиода определенного цвета.
Для обнаружения неисправности нужно осмотреть гирлянду. Если причина кроется в поломке какой-то детали, придется искать ее отечественные аналоги. Хотя лучше будет переделать всю схему - так механизм станет надежней и сможет прослужить не один год.
Устранение неисправностей
Учитывая все особенности китайской продукции, для исправления поломки не понадобится много времени. Но в будущем все-таки лучше проверять праздничные атрибуты заранее, чтобы неприятные сюрпризы не заставали врасплох накануне праздника.
Перед началом ремонта необходимо убедиться, что изделие отключено от сети. А также нужно заранее подготовить необходимые материалы - изоленту, мультиметр, кусачки, нож и другие (конкретнее можно будет сказать после диагностики повреждения).
Соединение проводов
Разрыв провода найти довольно просто. Необходимо тщательно просмотреть гирлянду по всей ее длине
, соблюдая аккуратность, чтобы не добавить новых повреждений. Если провод оторвался от лампочки с одной стороны, можно не мучиться с пайкой и отсоединить его и с другого контакта, а потом просто скрутить два конца вместе. При общем количестве в 100−500 лампочек отсутствие одной останется незамеченным. И хотя напряжение на остальные элементы возрастет, так как в последовательной цепи оно делится поровну, разница все же будет незначительной и на ускорение износа деталей гирлянды не повлияет.
Чтобы соединить два конца, надо сперва их зачистить от изоляции. Вот тут может быть проблема. Дело в том что провод имеет несколько очень тонких жил, которые практически впаяны в изоляцию. Счищать ножом нужно очень осторожно, чтобы не повредить их, хотя все равно одна-две обязательно оторвутся или срежутся. Но это не критично, без них гирлянда тоже будет отлично работать.
Зачищенные концы скручивают вместе и обматывают изолентой. Можно спаять и заизолировать, главное, добиться относительной надежности крепления.
Замена лампочки
Перегоревший светодиод можно вычислить при помощи мультиметра. Замену ему можно как купить отдельно
, так и снять со старой нерабочей гирлянды, если такая имеется. После этого новая деталь припаивается на свободное место, а контакты изолируются.
Если провода и лампочки проверены, все исправно, а гирлянда до сих пор не работает или работает некорректно, то проблема в блоке управления. Возможно, там отломились контакты или пришла в негодность какая-то деталь. При отсутствии предохранителя - в самых дешевых моделях - детали могли перегореть при скачках напряжения.
Ремонт микросхемы
В любом случае необходимо проверить все детали мультиметром. При выходе из строя какой-то из них можно поступить двумя способами:
- Подыскать в магазинах или интернете замену. Чтобы правильно подобрать деталь, нужно посмотреть маркировку на корпусе и купить соответствующую или аналогичную.
- Собрать всю схему самостоятельно. Это предпочтительнее, так как своими руками можно спаять качественное изделие, которое сможет прослужить гораздо дольше китайского конвейерного продукта. Правда, этот вариант уже гораздо сложнее и для людей, не занимающихся электроникой, не подойдет.
Схема гирлянды на светодиодах выглядит примерно так. Ее можно усовершенствовать, а можно упростить. Но легче, конечно, купить новую гирлянду, если есть такая возможность.
При этом предпочтение лучше отдавать если и китайским производителям, то хотя бы выбирать не самый дешевый вариант. Изделия из Китая подороже имеют вполне высокое качество и гораздо менее подвержены поломкам.
Близятся новогодние праздники и по этому поводу хочется сделать что-то светлое праздничное! Решил, вот, сделать новогоднюю гирлянду. Что может быть светлее и праздничней чем новогодняя гирлянда? :). Гирлянду решил сделать не простую, а наворочанную! 12 каналов плюс управление от IR-пульта. Чтобы не делать гирлянду с нуля, решено было в качестве доноров внутренних органов
запчастей использовать уже готовые китайские гирлянды. Это имеет смысл по следующим соображениям:
— стоимость гирлянд, будем честно говорить, стоимость — копеечная. Попробуйте за те же деньги накупить провода, светодиодов, запчастей… А если не брать за цель светодиодную гирлянду, то лампочковые гирлянды сейчас продают почти даром;
— немаловажный фактор – уже готовые спаянные до кучи линии светодиодов. Паять самому, садить в термоусадки, ошибаться-переделывать 12 линий работа довольно муторная;
— еще, не знаю как у Вас, а у меня валяется определенное количество нерабочих гирлянд (их часто мне таскают подремонтировать – так и оседают) можно вообще не тратиться на новые, а собрать из того что есть.
Для затравки смотрим видео:
ВНИМАНИЕ!
опасного напряжения 220В!
ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!
ПОЭТОМУ:
Если Вы осознаете опасность сборки такой гирлянды и обязуетесь соблюдать правила безопасности при работе с опасным напряжением, дальше можно прочитать о том, как собрать супер гирлянду.
1 Гирлянды пациенты.
В качестве жертв были куплены 3 новые светодиодные гирлянды – вот они красавицы 🙂
Стоимость по 3$ за штуку (100 светодиодов). Но китайцы если не сэкономят, то сами себе изменят! В гирляндах, по факту, оказалось по 3 канала. То есть сам контроллер четырех канальный, но тиристоров три и линий светодиодов тоже три. Дабы замаскировать такое безобразие китайцы в одной линии мешают светодиоды двух цветов. Короче, пришлось докупить еще одну:(. Но это еще не предел экономии, часто и густо каналов вообще два! Будьте внимательны – открывайте коробочку и смотрите, сколько стоит тиристоров.
Из оригинальных контроллеров для улучшенной гирлянды будут задействованы резисторы, выпрямительные диоды, тиристоры, кнопка, коробочки. Понадобится докупить чуть больше десятка резисторов, пару конденсаторов, микроконтроллер ATtiny2313 и еще по мелочи.
2 Схема.
Вот схема оригинальной гирлянды:
Из схемы видно, что диммирование каналов светодиодов осуществляется тиристорами PCR406
Даташит на тиристор PCR406
Не вижу смысла их менять на что-то другое. Для формирования напряжения питания оригинального контроллера используется гасящий резистор (гасящий резистор совместно с внутренним сопротивлением контроллера образуют делитель напряжения). Решение противоречивое, но в данном случае оправдывается дешевизной (ток контроллера незначительный и мощность, выделяемая на резисторе, очень мала). Взвесив за и против такого решения, решил и в своей схеме проделать нечто подобное. Правда ток ATtiny2313 (в пределах 8мА) значительно больше оригинального контроллера, но все же позволяет использовать гасящие резисторы.
Схема нового контроллера гирлянды:
6 Сборка платы источника питания.
Перед сборкой платы источника питания нужно проделать определенные замеры для расчета величины гасящих резисторов. Для этого подключаем спаянную плату контроллера с прошитым микроконтроллером к ВНЕШНЕМУ источнику 5 вольт (площадки +5v и -5v) и замеряем потребляемый ток. Подключать линии светодиодов не обязательно, они практически не оказывают влияние на потребляемый ток. Для обычного микроконтроллера ATtiny2313 без буквенных индексов потребляемый ток должен составлять около 7 — 9 мА. Для микроконтроллера ATtiny2313 с индексами (может быть A, P …) ток будет другой.
По полученному потребляемому току (Iпотр) рассчитываем сопротивление гасящих резисторов в батарее (принимаем большее из стандартного ряда):
R = 430 / Iпотр
Например, у меня потребляемый ток составил 9 мА, значит R = 430 / 0,009 = 47777 Ом (принимаем 47 кОм).
Нагромождение гасящих резисторов выполнено с целью распределения рассеиваемой мощности и уменьшения нагрева. Резисторы должны быть мощностью не менее 0.5 Вт (а лучше по 1 Вт).
Выпрямительные диоды и гасящий резистор перекочевывают из оригинальной схемы, остальное придется докупить. Готовую плату укладываем в корпус гирлянды.
Соединяем платы источника питания и контроллера (провода и вилку берем из оригинальной гирлянды). Не забываем, закрепить припаянные к платам провода горячим клеем, так как провода используемые китайцами, мягко говоря, говно и могут отвалиться в любой момент.
7 Формирование линий светодиодов.
Вот с чем придется повозиться, так это с формированием 12-ти каналов линий светодиодов. Нужно будет из трех жгутов (а в случае трех каналов в гирлянде – четырех жгутов) оригинальных гирлянд собрать общий жгут с двенадцатью линиями (плюс общий провод). Гирлянды нужно не просто скрутить вместе, а позаботиться о том, чтобы светодиоды всех двенадцати каналов располагались последовательно один за другим. Кроме того, в случае если гирлянда разноцветная, нужно позаботится о том, чтобы цвета максимально перемешивались.
Вообще, для лучшей визуализации эффектов лучше подходят одноцветные гирлянды, но для создания более яркого образа разноцветные гирлянды, пожалуй, выигрывают. Тут Вы должны определится или более выразительные эффекты или более красочное впечатление.
Долго объяснять на словах – посмотрите на рисунки или подумайте сами как вам скрутить жгуты:
Жгуты скручены – теперь их припаиваем к контроллеру таким образом чтобы светодиоды каналов шли друг за другом последовательно.
8 Описание работы гирлянды.
При включении гирлянды в сеть, она начинает сразу работать со случайного эффекта. В процессе работы эффекты будут случайно менять друг друга. Если нажимать кнопку, то эффекты последовательно будут сменять друг дружку по очереди:
1 Волна
2 Падающая звезда
3 Искры
4 Медленные переливы
5 Бегущие огни
6 Мерцающие огоньки
7 Все горит-тухнет
8 Все горит
0 Все выключено
При выборе эффекта кнопкой, он задерживается на большее время, но позже эффекты опять начнут сменять друг дружку.
Работа от пульта аналогична работе кнопке на контроллере (нажимаем кнопку на пульте – последовательно меняются эффекты). Для изучения кнопки любого IR-пульта, нужно зажать кнопку на контроллере до момента пока не погаснет гирлянда (порядка 3 секунд), дальше нужно нажать выбранную кнопку на пульте. Код кнопки запишется в энергонезависимую память и гирлянда вернется к эффектам. Так как код хранится в энергонезависимой памяти, гирлянда будет «помнить» пульт даже после отключения от сети.
Напоследок считаю не лишним напомнить:
ВНИМАНИЕ!
Схема гирлянды гальванически не развязана от сети опасного напряжения 220В!
Прикосновение к любой токопроводящей части включенной в сеть гирлянды
ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!
ПОЭТОМУ:
— если Вы плохо разбираетесь в электричестве — не повторяйте эту конструкцию;
— любые действия (пайка, замеры и т.п.) со схемой нужно производить только отключив от сети;
— программирование микроконтроллера нужно производить или отдельно от платы (например, в специально собранной для этого макетке), или запитав плату гирлянды от внешнего источника напряжения 5 вольт (например, от батареек);
— готовая конструкция должна быть хорошо изолирована и недоступна для маленьких детей и животных;
— будьте внимательны при сборке конструкции!
А вот и примеры, так сказать, вживую:
Присылайте свои — добавлю сюда.
Елка от AndreevKV. Большая получилась! 🙂
Елка от BOYka59 . Все знакомые и особенно дети в восторге от нее)
И еще!
С наступающим Новым Годом!
Всем хорошего настроения и веселых праздников!
Update 1 (2013)
Особо не планировал что-то делать с этой гирляндой, так как времени на это в этом году уже нет, но по просьбам читателей все таки решился на небольшой апдейт!
Изменено немного.
Добавлено 6 новых эффектов:
— бегущая в разные стороны волна из 2х светодиодов
— последовательное заполнение и убывание
— последовательное заполнение и убывание с переменной бегущей волной
— случайное заполнение и удаление
— случайное заполнение и удаление с переменной бегущей волной
— агресивное мерцание
Время работы эффекта при принудительном переключении (пульт или кнопка) увеличено почти вдвое.
Вот собственно и все. Схема и фьюзы остались прежними. Необходимо перезалить новую прошивку.
- 12-ти канальная супергирлянда (апдейт 2013)
- Исходник апдейта супергирлянды
С наступающим, теперь уже, 2014 годом!!! 😉
Варианты супергирлянды от читателей блога
Сергей Черний (Bleck_S)
Гирлянда реализована на одной плате с применением SMD компонентов
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
Список радиоэлементов
| 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 |
Наиболее подходящей платформой для такого устройства мне представляе-
тся микроконтроллер AT89C2051 фирмы Atmel, AT90S2313 (так же Atmel), ли-
бо PIC16F84 от Microchip. Я выбрал PIC16C84 - исключительно из соображе-
ний применить куда-нибудь устаревший кристалл (к сожалению, для данной
задачи он не очень удобен из-за особенности построения таблиц в програм-
мной памяти).
2. Возможности устройства.
Поддерживает четыре канала управления (используется фазовое управле-
ние тиристорами с дублирование на контрольные светодиоды).
Обеспечивает выбор одной из шестнадцати управляющих программ (однако
сейчас написано всего пять), или последовательное выполнение всех прог-
рамм и ручной выбор скорости (медленно, нормально, быстро) переключения.
3. Управление устройством.
Все управление производится с помощью четырех кнопок:
"<<" - выбор программы, переключиться на предыдущую;
">>" - выбор программы, переключиться на следующую;
При выборе программы ее номер (в двоичном коде) отображается на инди-
каторных светодиодах в двоичном коде, до тех пор, пока нажата кнопка вы-
бора.
"Speed" - переключение скорости выполнения программы, циклически
"normal">"fast">"slow">"normal".
"Demo" - автоматический перебор программ, после выполнения программы
начинается выполнение следующей. Этот режим отменяется при нажатии кноп-
ки "<<" или ">>".
Кроме того, при включении устройства можно выбрать дополнительные ре-
жимы, для чего надо нажать и удерживать кнопку "Demo", и, одновременно
с ней комбинацию из остальных кнопок, каждая из которых определяет сле-
дующие режимы:
"<<" - режим "резкого" включения/выключения, без плавной регулировки
яркости в канале;
">>" - эта кнопка пока зарезервирована для будущего использования;
"Speed" - режим управления тремя каналами, четвертый канал в некото-
рых режимах не использовать (типа "бегущих огней").
4. Конструкция и детали.
В качестве микроконтроллера U1 можно использовать PIC16C84 или
PIC16F84, с любой тактовой частотой. В качестве времязадающего элемента
- кварцевый или пьезорезонатор с частотой 4 MHz, особых требований к
стабильности не предъявляется. Тиристоры (симисторы) - практически лю-
бые, с достаточным запасом по коммутируемому напряжению. Диоды в "сило-
вом" выпрямителе - выбирать с достаточным запасом по току и по обратному
напряжению не менее 400 вольт. Токоограничивающие резисторы в цепи упра-
вляющих электродов тиристоров - рекомендуется выбирать с рассеваемой мо-
щностью не меньше 1 ватта.
Конструкция имеет гальванический контакт с сетью, поэтому металличес-
кие элементы наружного оформления не должны иметь контакта со схемой.
Особенно это относится к кнопкам управления. При налаживании устройства
необходимо соблюдать традиционные меры безопасности.
"Продвинутые" пользователи могут попробовать усовершенствовать управ-
ляющую программу или добавить новые световые эффекты (присылайте, пожа-
луйста, описание или "исходники" новых эффектов автору), программа на-
писана с использованием мнемокодов ассемблера spasm от Parallax inc.,
