Переключатель елочных гирлянд на тиристорах. Cветовое оформление новогодней ёлки или праздничного зала. Украшение из светодиодов. Что потребуется

Схемы-аналоги

Переключатель гирлянд

Рисунок 1.1 - Переключатель гирлянд

Схема первого переключателя представлена на рис. 1. Это устройство управляет двумя гирляндами, состоящими из малогабаритных светодиодов красного и зеленого цветов, и предназначено для украшения небольшой новогодней елки.

На транзисторах VT1, VT2 собран симметричный мультивибратор, частота переключения которого определяется номиналами резисторов R1 -- R4 и конденсаторов Cl, C2. Для указанных на схеме номиналов этих элементов частота составляет около 1 Гц. В коллекторные цепи транзисторов включены две гирлянды из светодиодов HL1 -- HL32. Диоды VD1, VD2 и резисторы Rl, R4 необходимы для обеспечения перезарядки конденсаторов С1 и С2. Источник питания переключателя гирлянд выполнен по схеме однополупериодного выпрямителя на диоде VD3 с использованием балластного конденсатора С4 для гашения напряжения. Диод VD4 необходим для перезарядки конденсатора при положительной волне (относительно нижнего по схеме провода сети) напряжения, резистор R6 ограничивает импульс тока при включении устройства в сеть, когда конденсатор разряжен. Через резистор R5 конденсатор С4 разряжается после выключения устройства из сети. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором СЗ. Стабилитрон в блоке питания отсутствует, а напряжение на элементах мультивибратора ограничивается напряжением на включенной гирлянде светодиодов, т.е. светодиоды выполняют функцию стабилитронов. Поскольку в любой момент времени обязательно включена одна из двух гирлянд, напряжение на конденсаторе СЗ не может превысить напряжение на светящейся гирлянде.

Достоинство схемы: простота реализации.

Недостатки схемы: маленькая выходная мощность, наличие всего одного режима переключения гирлянды.

Данная схема довольно проста, но и она реализует достаточно большое количество световых эффектов, таких как «бегущая тень», «бегущий огонь», «попарное включение», «поочерёдное включение и гашение» и т.д.

Рисунок 1.2 - Автоматический переключатель гирлянд

Основа устройства - четырехразрядный регистр сдвига с параллельной загрузкой К555ИР16. Узел управления регистром состоит издвоичного счетчика К555ИЕ7 и логических элементов DD1.3 и DD3.1. Эффект "бегущих огней" достигается в одну сторону за счет обычного сдвига кода в регистре, в обратную - параллельной записью в регистр его на один разряд.

Задающий генератор автомата собран на элементах DD1.1 и DD1.2. Частота импульсов 3-4Гц. Её можно изменить подбором R1 И С1. Автомат может управлять не только светодиодами, но и лампами питающимися от сети. Для этого их надо подключить по следующей схеме.

Рисунок 1.3 - Схема включения ламп, питающихся от сети

Рассмотрим особенности работы этого устройства. На инвертирующий вход компаратора DA2 поступают пилообразные импульсы с частотой, равной двойной частоте сети. На неинвертирующий вход компаратора поступают треугольные импульсы инфранизкой частоты, которые формирует генератор, собранный на логических элементах микросхемы DD1. Элементы D1.1, DD1.2 и резисторы R10, R11 образуют триггер Шмитта, входящий в состав генератора. Допустим, на выходе логического элемента DD1.3 действует напряжение высокого уровня, а конденсатор С4 разряжен. В этом случае через диод VD5 и резистор R11 конденсатор С4 будет заряжаться, а напряжение на нем будет увеличиваться. Когда оно достигнет верхнего порога переключения триггера Шмитта, последний переключится в противоположное состояние, и на выходе элемента DD1.3 установится напряжение низкого уровня. Теперь конденсатор С4 будет разряжаться через открывшийся диод VD4 и резистор R10. При уменьшении напряжения до нижнего порога переключения триггер Шмитта вновь переключится в противоположное состояние, и процесс формирования импульса повторится. В результате на конденсаторе С4 форма напряжения будет близка к треугольной. Воздействие этого напряжения на неинвертирующий вход компаратора приводит к формированию на выходе компаратора импульсов тока изменяющейся скважности; эти импульсы тока, протекая через цепь управляющего электрода симистора VS 1, изменяют яркость ламп гирлянды (они подключены к гнездам "Нагрузка") от минимальной до максимальной и наоборот.

Стабилитрон VD3 необходим для того, чтобы "приподнять" пилообразное напряжение до уровня, соответствующего нижнему порогу переключения триггера Шмитта. В качестве микросхемы DA2 можно использовать, помимо указанной на схеме, компараторы типа К521САЗ. При использовании компараторов других типов придется применить усилитель тока выходного каскада. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми структуры n-р-n. Замена остальных радиодеталей, думается, не вызовет затруднений.

Настройка устройства состоит в регулировании подстроечными резисторами R10 и R 11 скоростей зажигания и гашения ламп гирлянды.

Достоинства схемы: Больше режимов, чем у первой схемы, но меньше чем у нашей схемы, есть режимы, когда все огни горят либо все погашены, т.е. в этом случае нет никакого бегущего огня.

Недостатки схемы: Схема управления выходными тиристорами не предусматривает стробирования импульсов управления сигналом нулевого напряжения сети, т.о. переключатель создает помехи для электрооборудования, которые тем больше, чем мощнее нагрузка.

Под Новый Год всегда хочется украсить ёлку гирляндами, да ещё сделать так, чтобы гирлянды не просто горели, а переливались, мигали и радовали глаз. Рассмотрим несколько простых схем переключателей гирлянд, в том числе «бегущих огней», для новогодней ёлки или просто для украшения дома. Ни одна из схем не содержит дефицитных деталей или микросхем. Все схемы просты и испытаны не один раз. Начнём с самого несложного переключателя, который можно собрать из простейших деталей.

Переключатель одной гирлянды

В этом переключателе использован минимум деталей, его можно собрать «на коленке».

Схема переключателя одной гирлянды

Переключатель одной гирлянды

На схеме обозначено:

• L1 - ёлочная гирлянда
• S1 - стартёр СК-220
• C1 - конденсатор МБМ 0,5 мкФ, 500 В

Работа схемы

При включении схемы в сеть между электродами стартёра S1 возникает тлеющий разряд, электроды начинают разогреваться. Один из электродов биметаллический, при нагреве он изгибается и замыкается на жесткий электрод, гирлянда L1 зажигается, а электроды стартёра остывают и размыкаются, и заново начинается тлеющий разряд. Конденсатор С1 служит для более медленного и плавного переключения.

Детали схемы

Гирлянда L1 должна быть рассчитана на мощность не более 40 Вт, также это может быть и обычная лампа накаливания на 220 В.

S1 - это обычный стартёр от лампы дневного света. но на 220В, стартёры от светильника с 2-мя лампами с одним стартером (или с 4-мя лампами и двумя стартерами) не подойдут, там стартеры на 127В. Импортный стартёр имеет обозначение ST 111 4-80W.

Конденсатор С1 - любой неполярный на напряжение не ниже 300В, ёмкостью 0,1-2,0 мкФ. От ёмкости зависит частота переключения гирлянды.

Также можно собрать несколько таких схем с конденсаторами разной ёмкости и подключать несколько гирлянд, получится интересный эффект.

Переключатель двух гирлянд

В этом переключателе использован тиристор в качестве переключающего элемента.

Схема переключателя двух гирлянд

Переключатель двух гирлянд

На схеме обозначено:

• D1 - диод Д226Б
• L1, L2 - ёлочные гирлянды на 220В
• VS1 - тринистор КУ201Л
• R1 - резистор МЛТ-2, 2,4 кОм
• R2 - резистор МЛТ-0,5, 10 кОм
• C1 - конденсатор К50-12, 20 мкФ, 350 В

Работа схемы

Данный переключатель лучше всего использовать с гирляндами или лампами разной мощности. Если гирлянды L1 и L2 взять одинаковой мощности, то когда тиристор VS1 закрыт они будут гореть вполнакала, а при открывании тиристора гирлянда L2 погаснет, а L1 загорится в полную мощность.

Поэтому одну из гирлянд нужно взять большей мощности или подключить, например, вместо L1 две гирлянды параллельно, а вместо L2 - одну гирлянду одинаковой мощности. Тогда при закрытом VS1 гирлянды соединены последовательно и будет гореть L2 из-за большего сопротивления.

Если L2 убрать, то получится переключатель на тиристоре для одной гирлянды.

При подаче напряжения на схему конденсатор С1 начинает заряжаться, напряжение на нём возрастает, при определённом значении (зависит от применяемого тринистора) тринистор открывается, а конденсатор начинает разряжаться через резистор R1 и тринистор, VS1 закрывается и цикл начинается заново.

Детали схемы

При указанных деталях можно подключать гирлянды мощностью не более 80 Вт каждая.

Для увеличения мощности можно заменить диод Д226Д на Д245, Д246, Д247, а тиристор следует заменить на КУ202Л(М,Н).

Конденсатор можно использовать К50-3 или другой электролитический на напряжение не ниже 300 В. Изменяя ёмкость конденсатора можно добиться требуемой частоты переключения.

Резисторы можно взять любого типа с близкими номиналами, на мощность рассеяния не меньше указанной.

Для плавной регулировки частоты переключения можно заменить R2 на последовательно соединённые постоянный резистор на 4,7-6,8 кОм и переменный 22-100 кОм. Переменный можно взять типа СП-1.

Переключатель трёх гирлянд

Данная схема похожа на предыдущую, только в ней использовано уже три тиристора.

Схема переключателя трёх гирлянд

Переключатель трёх гирлянд

На схеме обозначено:

• D1 - диод Д232
• D2-D4 - диоды Д226Б
• L1-L3 - ёлочные гирлянды на 220В
• VS1-VS3 - тринисторы КУ201Л
• R1-R3 - резисторы МЛТ-2, 10 кОм
• R4-R6 - резисторы МЛТ-0,5, 2 кОм
• C1-C3 - конденсаторы К50-35, 100 мкФ, 63 В

Работа схемы

Принцип переключения точно такой же, как и у предыдущей схемы. Только здесь ещё добавлена обратная связь между тиристорами через диоды D2-D4. Диод D1 служит для выпрямления сетевого напряжения.

Детали схемы

При указанных деталях можно подключать гирлянды мощностью до 400 Вт каждая.

Диод Д232 можно заменить на Д231, Д231А, Д232А, Д233, Д245, Д246, Д247 и подобные.

Можно использовать замену остальных деталей как указано в предыдущей схеме.

Частота переключений зависит от номиналов R1-R3, C1-C3.

Переключатель четырёх гирлянд (бегущие огни)

Данный переключатель управляет четырьмя гирляндами и позволяет получить эффект бегущих огней, если гирлянды правильно расположить в определённом порядке. Схема сложнее предыдущих, но зато позволяет плавно регулировать частоту переключений и направление движения бегущих огней.

Схема переключателя четырёх гирлянд

Переключатель четырёх гирлянд

На схеме обозначено:

• D1-D4 - диоды Д302
• D5-D8 - диоды Д226Б
• D9 - стабилитрон КС630А
• VS1, VS2 - тринисторы КУ201Л
• VS3, VS4 - динисторы КН102В
• R1, R5 - резисторы МЛТ-0,5, 220 Ом
• R2 - резистор МЛТ-2, 15 кОм
• R3, R6 - резисторы МЛТ-0,5, 39 кОм
• R4 - переменный резистор СПО-0,5, 33 кОм
• C1 - конденсатор К50-12, 5 мкФ, 350 В
• C2 - конденсатор МБМ 0,05 мкФ, 160 В
• C3 - конденсатор МБМ 0,1 мкФ, 160 В
• L1-L4 - ёлочные гирлянды

Работа схемы

Питание схемы осуществляется выпрямленным и стабилизированным напряжением около 130 В. Это осуществляется деталями D1-D4, R1, C1, R2, D9.

При подаче напряжения начинают заряжаться конденсаторы С2 и С3, они заряжаются до напряжения открывания динисторов VS3 и VS4. Первым открывается динистор VS3, так как С2 меньшей ёмкости и заряжается через меньшую цепочку сопротивлений. Открывается тринистор VS1 и загорается гирлянда L1 или гирлянда L2, это зависит от того, в какой полупериод сетевого напряжения это произошло.

Затем открывается динистор VS4 и, соответственно, тринистор VS2, загорается гирлянда L3 или L4 (также зависит от полярности полупериода). В это же время конденсатор С3 разряжается через цепочку VS4, VS2, R5, создавая на R5 отрицательный импульс, импульс поступает на С2 и VS3 закрывается, соответственно тринистор VS1 тоже закрывается, гирлянда L1 (или L2) гаснет.

Номиналы деталей подобраны так, чтобы С2 заряжался около 5 мс (что соответствует четверти периода сетевого напряжения), а С3 заряжался около 15 мс (3/4 периода). За счёт этого гирлянды будут переключаться с частотой сети (50Гц). А поскольку фаза открывания тринисторов не совпадает с фазой сетевого напряжения, то и происходит эффект «бегущие огни». А направление движения и скорость регулируется переменным резистором R4 - в среднем положении его движка эффекта бегущих огней не будет, чуть вправо или влево и огоньки побегут в соответствующую сторону, со скоростью соответствующей углу поворота от «средней точки».

Детали схемы

При указанных деталях мощность каждой гирлянды не должна превышать 60 Вт. Для увеличения мощности до 200 Вт можно поменять диоды D5-D8 на Д302-Д304 или другие с максимальным выпрямленным током от 1А и обратным напряжением не ниже 300 В. Для увеличения яркости свечения можно стандартные гирлянды на 220В укоротить на соответствующее число лампочек (примерно на 20%), чтобы в сумме стало не менее 180 В.

Диоды D1-D4 можно заменить на диодный мост КЦ405А(Б,В,Г) или на другие на ток не менее 1А и напряжение не ниже 300 В.

Конденсатор С1 можно взять любой электролитический на напряжение не ниже 300 В.

Остальные детали и их номиналы лучше не менять, в этом случае, возможно, не потребуется настройка устройства.

Тиристоры можно взять любые, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 300 В.

Динисторы можно взять любые с напряжением открывания 20-80 В.

Конденсаторы С2, С3 любые бумажные, металлобумажные на напряжение не ниже 160 В.

Резисторы любые непроволочные, с номиналами близкими к указанным и на мощность не ниже указанной.

Настройка устройства

Каждый из резисторов R3 и R6 заменяем на цепочку из постоянного на 18-22 кОм и переменного на 47-100 кОм. R4 устанавливаем в среднее положение, переменный резистор цепочки, заменяющей R3 - в минимальное сопротивление. Переменным резистором в цепочке, заменяющей R6 добиваемся остановки бегущих огней (должны зажигаться только две гирлянды). Затем потихоньку изменяя сопротивление обоих цепочек добиваемся медленного и равномерного переключения бегущих огней.

После чего выключаем устройство, выпаиваем и замеряем получившееся сопротивление цепочек, заменяющих R3 и R6 и впаиваем на их место постоянные резисторы такого же сопротивления. Можно использовать составные резисторы.

ВНИМАНИЕ! Будьте осторожны при настройке и эксплуатации ВСЕХ рассмотренных устройств, в схемах присутствует ОПАСНОЕ для жизни напряжение.

http://elektricvdome.ru

АВТОМАТ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ

Не всегда удается разместить в комнате большую елку, чаще вместо нее устанавливают небольшую ветку. Наряжают ее в этом случае малогабаритными лампами и светодиодами, которые можно подключить к автомату, выполненному по приведенной на рисунке схеме. По сравнению с устройствами, питающими одну, две или три гирлянды, этот автомат способен управлять семью нагрузками-гирляндами. Причем в качестве гирлянд допустимо использовать единичный источник света - миниатюрную лампу накаливания, например, типа СМ или светодиод серий АЛ 102, АЛ307. При желании нагрузку можно составить из двух-трех последовательно соединенных таких источников. Питается автомат от источника напряжением 4,5...12 В, в качестве которого используется аккумулятор, две последовательно соединенные батареи 3336Л или сетевой блок питания.

В автомате использованы две микросхемы. На триггере DD1.1 выполнен генератор импульсов, частоту (и скважность) которого можно изменять переменным резистором R1. Триггер DD1.2 включен по схеме счетного триггера - его инверсный выход (вывод 12) соединен с входом D (вывод 9), а на вход С (вывод 11) поступают импульсы с выхода переполнения Р (вывод 2) счетчика-дешифратора DD2.

Прямой выход триггера DD1.2 (вывод 13) подключен к входу S (вывод 6) счетчика-дешифратора DD2.

После поступления на вход С счетчика-дешифратора десятого импульса состояние триггера DD1.2 изменяется на противоположное, что вызывает изменение напряжения на выходах a-g счетчика-дешифратора, к которым подключены нагрузки.

При использовании малогабаритных ламп их подключают к выходам микросхемы DD2 через согласующий каскад, выполненный на транзисторе, допускающем соответствующий ток коллектора. В цепи базы транзистора обязательно устанавливают ограничительный резистор Rог, сопротивление которого должно обеспечивать насыщение транзистора. В случае использования светодиодов каждый из них нужно подключить через резистор Rн. Конечно, на ветке-елке можно укрепить и миниатюрные лампы, и свето-диоды - световой эффект только усилится, особенно при соответствующей окраске ламп и подборе светодиодов разного цвета свечения.

Продолжительность свечения гирлянд и пауз между их зажиганием зависит от частоты импульсов, поступающих на счетный вход микросхемы DD2. Плавно эту частоту можно изменять переменным резистором R1, а грубо - подбором конденсаторов С1 и С2.

Поскольку частота генератора зависит от общего сопротивления резисторов R1 и R3, а также резистора R2, подключение параллельно им или последовательно с ними (а возможно, и вместо R2 или R3) терморезистора, имеющего тепловой контакт с одной из ламп гирлянд, даст интересный эффект. Теперь длительность состояния выходов счетчика-дешифратора будет изменяться автоматически и практически предсказуемо. Такого же результата можно добиться включением вместо КД521А диодов серий Д2, Д18 или других, обладающих фотоэффектом, и расположением их около баллонов ламп накаливания.

Вместо указанных на схеме допустимо использовать микросхемы К561ТМ2 (DD1). К176ИЕЗ (DD2). Постоянные резисторы - МЛТ-0,125, их номиналы некритичны для нормальной работы устройства.

А. РОМАНЧУК пос. Новиково Сахалинской обл.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ ГИРЛЯНД МАЛОГАБАРИТНОЙ ЕЛКИ

Малогабаритные елки, в том числе и искусственные, становятся в последнее время все более популярными. А вот выбор промышленных ламповых гирлянд для них невелик, поэтому приходится составлять их самостоятельно. Причем одно из важнейших требований к ним - максимальная безопасность, отсутствие гальванической связи с осветительной сетью.

Один из вариантов, по мнению автора, - воспользоваться имеющимся у многих радиолюбителей понижающим трансформатором для питания низковольтного маломощного а. Обычно у такого трансформатора на вторичной обмотке переменное напряжение составляет от 12 до 36 В, а мощность трансформатора -20...40 Вт. Такого напряжения и мощности вполне достаточно для питания гирлянд из миниатюрных ламп накаливания типа СМН - их легко окрасить в разные цвета и несложно крепить на ветвях елки.

Следует отметить, что автоматические переключатели, в которых используется резкое и частое включение гирлянд, и как правило, оказываются не очень долговечными из-за тяжелого режима работы ламп и быстрого перегорания их нитей. Более надежен режим, при котором яркость ламп изменяется скачком не от нуля до максимума, а от 30...40 до 100 %. Именно по такому принципу построен переключатель, схема которого приведена на рис.2.

Переключатель содержит три идентичных канала, каждый из которых состоит из генератора импульсов на двух логических элементах и электронного ключа на транзисторе. Генераторы питаются от параметрического стабилизатора напряжения R5VD1C1. Переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора поступает на гирлянды, состоящие из последовательно соединенных ламп накаливания. При этом ток в отрицательные полупериоды напряжения на верхнем по схеме выводе вторичной обмотки протекает через все гирлянды и диоды VD4, VD6, VD8. Лампы гирлянд светятся не более чем вполнакала.

Одновременно импульсы напряжения с генераторов поступают на базы транзисторов. Если на выходе генератора высокий логический уровень (логическая 1), транзистор откроется и через него, а также диод VD3 для первой гирлянды (соответственно VD5, VD7 для второй и третьей) будет протекать ток во время положительного полупериода напряжения на том же выводе вторичной обмотки. Лампы гирлянды будут светиться на полную яркость.

Поскольку генераторы работают независимо друг от друга и с разными частотами, гирлянды переключаются независимо друг от друга, что создает иллюзию переливания света.

Большинство деталей переключателя размещают на печатной плате из одностороннего фольгированного стек-лотекстолита. Вместо указанных на схеме подойдут диоды КД102Б, КД105Б и аналогичные, рассчитанные на импульсный ток, примерно вдесятеро больше тока потребления ламп накаливания, стабилитрон VD1 - любой маломощный с максимальным током стабилизации 20...30 мА и напряжением 10...12 В. Постоянные резисторы - МЛТ, С2-33, под-строечные - СПЗ-3, СПЗ-19, СП4, СПО. Конденсатор С1 - оксидный К50-6, остальные конденсаторы - KM, K73.

Выбор остальных деталей во многом зависит от напряжения на вторичной обмотке трансформатора, мощности и количества ламп накаливания. Если, например, напряжение на вторичной обмотке 36 В, а в каждой гирлянде использованы лампы на 6,3 В с током потребления 20 мА (шесть ламп, соединенных последовательно) или 40 мА (две включенные параллельно гирлянды по шесть ламп в каждой), то диоды VD3-VD8 можно применить указанные выше, а транзисторы -КТ602А, КТ602Б, КТ608А, КТ608Б, КТ815Б-КТ815Г или указанные на схеме.

Если же потребляемый гирляндами ток выше, придется добавить в каждый канал по транзистору (рис. 3) или установить на месте VT1-VT3 составные транзисторы, например, КТ829А-КТ829Г или аналогичные, а также использовать диоды VD3-VD8, рассчитанные на соответствующий ток.

При меньшем напряжении на вторичной обмотке следует пропорционально уменьшить сопротивление резистора R5. Налаживание автомата сводится к установке частоты переключения гирлянд подстроечными резисторами R2, R4, R8 (плавно) или подбором конденсаторов С2-С4 (грубо).

И. НЕЧАЕВ, г. Курск

От редакции. Диоды VD3, VD5, VD7 защищают соответствующие транзисторы от обратного напряжения в случае выхода из строя диодов VD4, VD6, VD8. В большинстве случаев эти диоды можно не устанавливать.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ТРЕХ ГИРЛЯНД

Переключатель (рис. 3) позволяет получить эффекты "бегущие огни", "бегущая тень" и "накапливающееся" включение - выключение гирлянд. Повторившись несколько раз, один эффект сменяется другим. Направление переключения гирлянд также периодически изменяется на противоположное. В устройстве применен редко используемый способ получения упомянутых эффектов.

На мультиплексоре DD1.1 и транзисторе VT1 собран задающий генератор. Частоту вырабатываемых им импульсов можно плавно изменять переменным резистором R2 в широких пределах. Построение генератора на одном из мультиплексоров микросхемы DD1 позволило сократить общее число корпусов микросхем. Информационные входы мультиплексора DD1.1 соединены вместе, поэтому при любых сигналах на адресном входе он работает как повторитель.

Сигнал с выхода задающего генератора поступает на делитель частоты на три, выполненный на триггерах DD2.1 и DD2.2. Скважность сигнала на выходе триггера DD2.1 равна 3/2, а на выходе триггера DD2.2 - 3. К одному из выходов делителя частоты подключен восьмиразрядный счетчик, собранный на микросхеме DD3.

На микросхеме DD4 построен трехразрядный реверсивный регистр сдвига. Роль информационного входа регистра играют соединенные вместе входы DO и D3. При низком логическом уровне на входе EL происходит сдвиг информации вправо, а при высоком - влево. От уровня напряжения на этом входе зависит направление переключения гирлянд. На объединенные тактовые входы С1 и С2 поступают импульсы с задающего генератора.

Последовательность импульсов, поступающая на вход регистра, формируется с помощью мультиплексора DD1.2. Если на адресный вход подан код 0, на вход регистра DD4 поступают импульсы высокого уровня со скважностью 3/2, их частота в три раза меньше частоты задающего генератора. При этом последовательность зажигания гирлянд соответствует эффекту "бегущие огни". Когда на адресном входе присутствует код 2, на выходе мультиплексора появляются импульсы скважности 3. В этом случае образуется эффект "бегущая тень". Если же на адресном входе код 1 или 3, на выход мультиплексора проходит сигнал с выхода первого разряда счетчика DD3.1. Сигнал имеет форму меандра, а частота импульсов в шесть раз меньше частоты задающего генератора. Такая последовательность импульсов необходима для получения "накапливающегося" включения - выключения гирлянд.

Автоматическая смена эффектов и направления переключения гирлянд происходит благодаря тому, что адресные входы мультиплексора DD1.2, а также управляющий вход EL регистра DD4 подключены к старшим разрядам счетчика на микросхеме DD3.

При включении питания в регистре DD4 оказывается случайная информация, однако предварительной установки его не требуется, поскольку в течение трех первых периодов генератора эта информация "выталкивается" из регистра.

На транзисторах VT2-VT4 и тринис-торах VS1-VS3 собраны электронные ключи, управляющие гирляндами, включенными в розетки Х2-Х4.

В блок питания устройства входят понижающий сетевой трансформатор Т1, выпрямительные мосты VD1 и VD2 и стабилизатор на микросхеме DA1.

В переключателе применимы цифровые микросхемы серий К155, К555, КР1533. Интегральный стабилизатор DA1, кроме указанного на схеме, может быть КР142ЕН5В. Транзисторы - любые из серий КТ315, КТ3102 (VT1), КТ316, КТ3107 (VT2-VT4). На месте моста VD1 может быть КЦ402 или КЦ405 с буквенными индексами А, В, Ж, И, а на месте VD2 - любой из этих серий. Тринисторы - КУ201К, КУ201Л, КУ202Л-КУ202Н. Светодиод HL1 - АЛ307 с любым буквенным индексом. Конденсаторы - К50-35, К50-40. Постоянные резисторы - МЛТ-0,125, переменный R2 - СПЗ-4АМ. Понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 7...10 В при токе нагрузки не менее 300 мА.

Большинство деталей монтируют на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. Поскольку автомат имеет гальваническую связь с сетью, плату необходимо расположить в корпусе из изоляционного материала, на стенке которого укрепить розетки Х2-Х4 для подключения гирлянд.

Правильно собранное из исправных деталей устройство в налаживании не нуждается. При необходимости изменить частоту задающего генератора следует подобрать конденсатор С1 (плавно частоту регулируют переменным резистором R2). Последовательность чередования эффектов и направления переключения гирлянд можно изменить, соединив соответствующим образом выходы делителя частоты (DD2) и счетчика DD3 с информационными входами мультиплексора DD1.2 и входом EL регистра DD4.

А. ШИТОВ, г. Иваново

Световые гирлянды используются не только для оформления новогодних елок, но и для подсветки или помещений магазинов. Как правило, они рассчитаны на питание, напряжением 220 вольт. Одним из основных элементов такой конструкции является переключатель елочных гирлянд, схема которого может иметь, как минимум, три варианта. С помощью этого устройства можно автоматически управлять световыми гирляндами таким образом, чтобы создать праздничное настроение. Серии импульсов, в зависимости можно настроить в таком режиме, чтобы они не утомляли зрение.

Первый вариант схемы переключателя гирлянды

Световые гирлянды способны достаточно эффективно оживить любую новогоднюю елку. Наиболее распространенным вариантом считаются бегущие огни, охватывающие сразу три елочные гирлянды.

Основой данной схемы является интегральная микросхема на трех инверторах. Это позволяет собрать конструкцию трехфазного мультивибратора. На схеме видно, что из элементов R1-R3 и С1-С3 собрана цепь, задающая время. Таким образом, благодаря данному моделированию, в определенный момент времени сигнал образуется только на одном из выходов. В результате, лампы Е1-Е3 переключаются поочередно, что и позволяет получить эффект бегущих огней.

Второй вариант схемы переключателя

Во втором варианте также имеется возможность получения эффекта бегущих огней. Одновременно можно регулировать и скорость переключения световых гирлянд.

Работа схемы осуществляется следующим образом. С помощью элементов DD1.1, DD1.2 образуется генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы. Диапазон частоты этих импульсов находится в пределах 0,2-1,0 Гц. Здесь же присутствует и счетчик этих импульсов, собранный с помощью элементов DD2.1, DD2.2. В схеме присутствует резистор R3, который позволяет регулировать частоту переключения световых гирлянд.

Третий вариант схемы переключателя

Третий вариант, представляющий переключатель елочных гирлянд, схема которого состоит из КМОП-микросхем.

Здесь также присутствует генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.1, DD1.2. Для счетчика импульсов с коэффициентом пересчета 3 использованы два элемента микросхемы DD2. Частота переключения световых гирлянд непосредственно регулируется резистором R2.

Элементы всех трех схем находятся под напряжением электрической сети, опасном для жизни! Поэтому, необходимо соблюдать меры безопасности при проведении электромонтажных работ!

Самодельный переключатель для гирлянды

Вот и Новый год скоро! На прилавках магазинов рядом с мандаринами, конфетами и шампанским появляются елочные игрушки: разноцветные шары, мишура, всевозможные флажки, бусы и, конечно же, электрические гирлянды.

Обычную гирлянду из разноцветных лампочек, пожалуй, и не купить. Зато различных мигалок, в основном китайского производства, просто не счесть. Микроскопические лампочки могут располагаться на куске картона или вплетаются в ковер из проводов, которым можно украсить сразу целое окно.

Елочные гирлянды тоже отличаются большим разнообразием, прежде всего внешним оформлением, дизайном. Стоимость подобных гирлянд невелика, как, собственно, и мощность лампочек.

Большинство гирлянд имеют маленькую пластмассовую коробочку с одной кнопкой, шнуром с сетевой вилкой и проводами, идущими на гирлянду разноцветных лампочек. Оформление гирлянды может быть самым разнообразным.

Самый простой, и дешевый вариант состоит из микроскопических лампочек, вставленных . На обратной стороне упаковочной коробки написана инструкция по замене лампочек и правила техники безопасности, хотя запасных лампочек не прилагается. Именно такие гирлянды продаются в сети магазинов «Все по 38», правда, в последнее время уже по сорок рублей.

Рисунок 1. Гирлянда за сорок рублей

Гирлянды другого фасона имеют на лампочках небольшие пластиковые плафончики, например, в виде прозрачных цветков с лепестками. Но коробочка с кнопкой остается той, же самой, хотя цена гирлянды доходит рублей до двухсот. Попробуем открыть коробочку, и посмотреть, что же там внутри.

Рисунок 2. Внешний вид контроллера гирлянды с тремя тиристорами

В нижней части рисунка показаны два провода, это как раз подключение устройства к сети. Здесь же находится кнопка, с помощью которой переключаются режимы работы. В верхней части можно увидеть три тиристора и провода, отходящие к гирляндам.

В середине платы находится , - такая черная капля, установленная на маленькой печатной плате. Плата имеет контактные площадки, с помощью которых контроллер впаивается в основную плату.

Сколько тиристоров на плате

К выходам микроконтроллера подключаются управляющие электроды тиристоров, которые включают гирлянды лампочек. Микроконтроллер имеет четыре выхода, но часто, вместо четырех тиристоров на плате установлено только три, а в некоторых случаях всего два.

Необходимый визуальный эффект достигается подключением гирлянд и расположением лампочек: в одной гирлянде запаяны лампочки двух, а то и трех цветов. Как раз такая плата и показана на рисунке 2.

Если посмотреть на эту плату со стороны печатного монтажа, то можно увидеть, что три тиристора запаяны, а под четвертый имеются отверстия с залуженными контактными площадками, как показано на рисунке 3. В некоторых случаях отверстия даже не просверлены, мол, кому заблагорассудится, просверлит сам.

Рисунок 3. Плата контроллера гирлянды. Свободное место для тиристора

Здесь следует заметить такую особенность: если выход контроллера никуда не подключен, это вовсе не означает, что он нерабочий. Программа во всех контроллерах прошита, видимо, одна и та же, все выходы контроллера задействованы.

В этом легко убедиться с помощью стрелочного тестера. Если померить постоянное напряжение на свободной ноге, то стрелка будет скакать, дергаться и отклоняться вместе с миганием других гирлянд. Достаточно просто запаять в плату недостающий тиристор, и, пожалуйста, получаем полноценную четырехканальную гирлянду.

Тиристор можно взять со старой неисправной платы (бывает, что в негодность приходит контроллер) или за сорок рублей купить дополнительную гирлянду и оттуда извлечь тиристор. Для хорошего дела расходы крайне незначительны!

Принципиальная схема гирлянды

По печатной плате несложно составить принципиальную схему. Существуют две разновидности схем, несколько отличающиеся друг от друга. Первый, наиболее совершенный вариант показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 1

Питание всей схемы осуществляется через VD1…VD4. Гирлянды питаются пульсирующим напряжением и включаются контроллером через тиристоры VS1…VS4. Резистор R1 и микроконтроллер DD1 образуют делитель напряжения, на выходе которого получается напряжение 12В.

Конденсатор C1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Через резистор R7 сетевое напряжение подается на вход контроллера 1 для синхронизации схемы с частотой сети 220В, что позволяет осуществлять фазовое управление тиристорами. Эта синхронизация позволяет осуществлять плавное зажигание и угасание гирлянд. Именно такие платы можно встретить в дорогих гирляндах.

Плата, показанная на рисунке 3, собрана по несколько упрощенной схеме, которая показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 2

Сразу бросается в глаза, что тиристоров всего три штуки, а от выпрямительного моста остался всего один диод. Также исчезли резисторы из управляющих электродов тиристоров. Но, в целом, потребительские свойства остались теми же, что и в предыдущей схеме, несмотря на то, что лампочки зажигаются только тогда, когда на верхнем проводе схемы присутствует положительный полупериод сетевого напряжения. Без выпрямительного моста получается однополупериодное выпрямление.

Этот вариант схемотехнического решения присущ тем гирляндам, которые «все по сорок». Вот, собственно, и все, что можно сказать о схемотехнике китайских елочных гирлянд.

Как подключить мощные лампы

Мощность гирлянд невелика, лампочки просто микроскопические, кроме домашней елки вряд ли куда еще подойдут. Но иногда требуется подключить гирлянду с мощными лампами накаливания, например для декоративной подсветки фасадов зданий. Такая доработка уже была приведена в статье . Схема доработанной гирлянды показана на рисунке 8 в упомянутой статье.

Если не хочется переделывать плату

Гораздо проще обойтись без переделки платы контроллера. Все, что придется сделать, это изготовить четыре мощных выходных ключа с оптронными развязками и присоединить их вместо маломощных гирлянд. Схема силового ключа показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Мощный силовой ключ с оптронной развязкой

Собственно, схема типовая, работает безотказно, никаких подводных камней в себе не содержит. Как только засвечивается светодиод оптрона MOC3021, открывается маломощный оптронный тиристор и через выводы 4, 6 и резистор R1 соединяются управляющий электрод и анод симистора BTA16-600. Симистор открывается и включает нагрузку, в данном случае гирлянду.

Оптрон следует применить без встроенной схемы CrossZero (детектор перехода сетевого напряжения через ноль), например, MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023. Если оптрон имеет узел CrossZero, то схема РАБОТАТЬ НЕ БУДЕТ! Об этом забывать не следует.

Симистор BTA16-600 обладает следующими параметрами: прямой ток 16А, обратное напряжение 600В. При токе 5А и напряжении 220В мощность нагрузки уже целый киловатт. Правда, потребуется установить симистор на радиатор.

Металлическая подложка изолирована от кристалла, о чем говорит буква А в маркировке симистора. Это дает возможность устанавливать симисторы на радиатор без слюдяных прокладок и изоляторов для винта. Кстати, именно эти симисторы стоят в регуляторах мощности бытовых пылесосов, при этом радиатор обдувается потоком воздуха на выходе пылесоса.

Если мощность нагрузки не более 400Вт, то можно обойтись и без радиатора. Цоколевка симистора показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Цоколевка симистора BTA16-600

Этот рисунок будет совсем не лишним при сборке схемы силового ключа. Все четыре силовых ключа, лучше всего, собрать на общей печатной плате. Резистор R лучше собрать из двух резисторов мощностью по 2Вт, что позволит избежать их чрезмерного нагрева. Максимальный ток входного светодиода оптрона 50мА, поэтому ток в 20…30мА обеспечит его долговременную безотказную работу.

Рисунок 8. Подключение силовых ключей к плате контроллера

В целом все понятно и просто. От контроллера отпаиваются гирлянды, а вместо них запаиваются входные цепи силовых ключей. При этом не требуется никакого вмешательства в печатный монтаж контроллера. Исключение составляет только запаивание дополнительного тиристора, при условии, что его удастся найти. Также придется несколько умощнить сетевой шнур с вилкой, поскольку оригинальный имеет очень маленькое сечение.

При правильном монтаже и исправных деталях схема не нуждается в настройке. Конструкция устройства произвольная, лучше всего в металлическом корпусе, подходящих размеров, который будет выполнять роль радиатора для симисторов.

С целью обеспечения электробезопасности устройство следует включать через автоматический выключатель, или хотя бы плавкий предохранитель.