Tajemnicze œwiate³ko

AVT
743
Tajemnicze œwiate³ko
Zestaw zawiera trzykolorow¹ diodê LED. Trzy niezale¿ne generatory p³ynnie moduluj¹ jasnoœæ a
mieszanie ró¿nych kolorów œwiat³a daje niecodzienne efekty wizualne. Zamiast obserwowaæ bezpoœrednio
Ÿród³o œwiat³a warto „tajemniczym blaskiem” oœwietliæ bia³¹ p³aszczyznê lub bia³¹, pó³przeŸroczyst¹
p³ytkê np. z plexi. Najlepsze efekty uzyskuje siê gdy poszczególne diody podczas cyklu nie gasn¹
ca³kowicie a jedynie przygasaj¹. Uk³ad jest bardzo prosty w monta¿u i uruchomieniu.
Rekomendacje: Urz¹dzenie szczególnie polecane mi³oœnikom oryginalnych efektów œwietlnych,
elektronikom interesuj¹cym siê sterowaniem diodami LED
W³aœciwoœci
•
•
•
•
•
•
•
p³ynna zmiana barwy w rytm trzech generatorów
mo¿liwoœæ uzyskania blasku w kolorach têczy
Ÿród³o œwiat³a: trójkolorowa dioda LED
mo¿liwoœæ zastosowania dwóch diod dwukolorowych
mo¿liwoœæ wykonania czwartego generatora
mo¿liwoœæ zmiany czêstotliwoœci pracy generatorów
napiêcie zasilania: 9 V (bateria 6F22)
AVT 743 Tajemnicze œwiate³ko
1
Opis uk³adu
Uk³ad p³ynnej regulacji jasnoœci diod o poszczególnych kolorach zrealizowany jest w bodaj najprostszy sposób,
z wykorzystaniem trzech generatorów, wytwarzaj¹cych przebieg zbli¿ony do trójk¹tnego. Sercem uk³adu jest
popularny uk³ad scalony CMOS 4093, który zawiera cztery bramki NAND z wejœciem Schmitta. Bramki U1B,
U1C i U1D pracuj¹ jako niezale¿ne generatory o ró¿nych czêstotliwoœciach pracy, wyznaczonych przez
wartoœci rezystorów R13, R7 i R10. W wersji podstawowej bramka U1A nie jest wykorzystana. Zwora w
miejscu C5 powoduje, ¿e na wyjœciu U1A panuje stan wysoki, przez co wspomniane trzy generatory pracuj¹
ci¹gle. Regulacja jasnoœci diod zrealizowana jest za pomoc¹ tzw. Ÿróde³ pr¹dowych zbudowanych na
tranzystorach T1…T4. Na przyk³ad kondensator C4 jest okresowo ³adowany i roz³adowywany przez rezystor
R10. Czêstotliwoœæ tych zmian wyznaczona jest miêdzy innymi przez wartoœci dolnego i górnego progu
prze³¹czania wejœæ bramki U1D z wejœciami Schmitta. Napiêcie na bazie i emiterze T4 zmienia siê w takt
zmian napiêcia na kondensatorze C4. A jeœli zmienia siê napiêcie na emiterze T4, to zmienia siê te¿ napiêcie na
rezystorze R12, a tym samym pr¹d p³yn¹cy przez rezystor R12, T4 i przez diodê œwiec¹c¹, zmienia siê w takt
zmian napiêcia na kondensatorze C4. Co istotne, napiêcie na C4 zmienia siê w niewielkim zakresie, dok³adnie
takim, jaki wyznaczaj¹ górne i dolne progowe napiêcia prze³¹czania bramki. W niektórych egzemplarzach
uk³adów 4093 ró¿nica napiêæ progowych jest wiêksza, w innych mniejsza. Aby w takiej sytuacji uzyskaæ
prawid³owy przebieg zmian pr¹du, konieczne jest wprowadzenie regulacji. Realizuj¹ to diody D1…D5 i
prze³¹cznik z listw¹ J1. Diody 1N4148 w sumie pe³ni¹ tu rolê diody Zenera o skokowo ustawianym napiêciu.
Obecnoœæ rezystorów R4, R8, R11 ogranicza wartoœæ pr¹du bazy tranzystorów, dziêki czemu tranzystory te nie
wp³ywaj¹ na prace generatorów, nawet w skrajnych warunkach (przy obni¿onym napiêciu zasilania).
Nabywcy zestawu AVT-743 otrzymaj¹ w komplecie selekcjonowany uk³ad scalony 4093 i uk³ad bêdzie
prawid³owo pracowa³ po wybraniu odpowiedniej jasnoœci za pomoc¹ zworki na³o¿onej na ko³ki z³¹cza J1 –
goldpin. Kto bêdzie budowa³ ten uk³ad we w³asnym zakresie mo¿e pechowo natkn¹æ siê na egzemplarze uk³adu
CMOS 4093 o wyj¹tkowo ma³ej ró¿nicy napiêæ progowych (o ma³ej histerezie). Wtedy zakres zmian jasnoœci
diod bêdzie niewielki. ¯eby go powiêkszyæ, trzeba zmniejszyæ wartoœci R5, R6, R9, R12 nawet do 10W i
koniecznie odpowiednio ustawiæ jumper J1 i ewentualnie wymieniæ diodê D5 na ma³a diodê.
Rys. 1 Schemat elektryczny
2
AVT 743 Tajemnicze œwiate³ko
Monta¿ i uruchomienie
Schemat i p³ytka drukowana pokazane s¹ na rysunkach 1 i 2. Elementy warto montowaæ w kolejnoœci podanej w
wykazie na koñcu artyku³u. Na pocz¹tek nale¿y wlutowaæ dwie zwory: pod uk³adem U1 oraz zamiast C5.
Uk³ad zmontowany ze sprawnych elementów powinien od razu pracowaæ. Jasnoœæ œwiecenia struktur LED
celowo jest ograniczona. Redukuje to pobór pr¹du i daje wygl¹d naprawdê tajemniczego œwiate³ka. W celu
uzyskania silnego efektu œwiate³ko nale¿y ogl¹daæ w ciemnoœci lub przyt³umionym œwietle. Dla zwiêkszenia
wra¿enia, zamiast obserwowaæ wprost diodê (diody) LED, warto tajemniczym blaskiem oœwietliæ bia³¹
p³aszczyznê, a lepiej podœwietliæ pó³przezroczyst¹, matow¹ bia³¹ powierzchniê, na przyk³ad arkusz papieru
œniadaniowego czy kawa³ek matowej szyby czy pleksi.
Uzyskany efekt zale¿y po czêœci od parametrów uk³adu scalonego U1. A miêdzy egzemplarzami uk³adów
poszczególnych producentów wystêpuj¹ znaczne ró¿nice. Dlatego w uk³adzie przewidziana jest listwa stykowa
(goldpin) i zworka-nasadka, ³¹cz¹ca dwa spoœród dziesiêciu ko³ków. Po do³¹czeniu zasilania nale¿y
wypróbowaæ, jak œwiec¹ diody przy na³o¿eniu jumpera nasadki na poszczególne piny ko³ków z³¹cza J1 –
goldpin oraz bez tej zworki. Fotografia pokazuje sposób na³o¿enia jumpera dla uzyskania najwiêkszego i
najmniejszego zakresu zmian jasnoœci. Najlepsze efekty uzyskuje siê, gdy poszczególne diody podczas cyklu
pracy nie gasn¹ ca³kowicie, tylko przygasaj¹. Ostatecznie jednak pozycjê zworki nale¿y wybraæ wed³ug
upodobañ.
Uwaga! Z uwagi na specyfikê uk³adów scalonych CMOS, zalecana wartoœæ napiêcia zasilania to 9V (7…10V).
Zale¿nie od ustawienia zworki, œredni pobór pr¹du wynosi od 2mA do 60mA. Kto chce, mo¿e te¿ wypróbowaæ
dzia³anie uk³adu przy napiêciach ni¿szych od 7V i wy¿szych (10…18V).
Rys. 3 Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej
NAJCIEMNIEJ
NAJJAŒNIEJ
Fot.
AVT 743 Tajemnicze œwiate³ko
3
Wykaz elementów
W kolejnoœci lutowania:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
zwora zamiast C5
zwora pod U1
D1: 1N4148!
D2: 1N4148!
D3: 1N4148!
D4: 1N4148!
D5: 1N4148!
R3: 22kW
(czerw.- czerw.-pom.-z³oty)
R4: 1MW
(br¹z-czar.-ziel.-z³oty)
R8: 1MW
(br¹z-czar.-ziel.-z³oty)
R11: 1MW
(br¹z-czar.-ziel.-z³oty)
R5: 100W
(br¹z-czar.-br¹z.-z³oty)
R6: 100W
(br¹z-czar.-br¹z.-z³oty)
R9: 100W
(br¹z-czar.-br¹z.-z³oty)
R12: 100W
(br¹z-czar.-br¹z.-z³oty)
R7: 10kW
(br¹z-czar.-pom.-z³oty)
R10: 33kW
(pom.-pom.-pom.-z³oty)
podstawka pod U1!
J1: listwa stykowa - goldpin
T1: BC516!
T2: BC516!
T3: BC516!
T4: BC516!
C1: 100uF/25V!
C2: 100uF/25V!
C3: 100uF/25V!
C4: 100uF/25V!
D7: LED 3-kolorowa lub D6, D8 - dwukolorowe!
za³o¿yæ jumper-nasadkê na ko³ki J1
z³¹czka do baterii 6F22 czerwony przewód “+”, czarny “-”!
Montuj¹c elementy
oznaczone wykrzyknikiem
zwróæ uwagê na ich
biegunowoϾ.
Pomocne mog¹ okazaæ siê ramki z
rysunkami wyprowadzeñ i symbolami
tych elementów na p³ytce drukowanej
oraz fotografie zmontowanych
zestawów.
!
!
Katoda
Katoda
Anoda
AKA
ANODA
ANODA
KATODA
W wersji podstawowej nie s¹ montowane elementy R1, R2, D9, a C5 jest zast¹piony zwor¹.
Zamiast jednej 3-kolorowej diody LED, mo¿na wlutowaæ dwie diody dwukolorowe D6, D7.
1
2
3
4
Zestaw powsta³ na podstawie projektu o tym samym tytule opublikowanego w Elektronice dla Wszystkich 01/06
www.elportal.pl
Oferta zestawów do samodzielnego monta¿u dostêpna jest na stronie internetowej www.sklep.avt.pl
Producent:
AVT-Korporacja sp. z o.o.
tel.: (22) 257-84-50 ul. Leszczynowa 11
fax: (22) 257-84-55 03-197 Warszawa
4
Dzia³ pomocy technicznej:
tel.:(22) 257-84-58
[email protected]
AVT 743 Tajemnicze œwiate³ko