Бегущие огни на светодиодах схема микроконтроллере. Бегущие огни на светодиодах своими руками — схема на микроконтроллере ATtiny2313. Описание электрической схемы
Стоп-сигнал служит для предупреждения водителей транспортных средств, которые едут сзади, о том, что водитель тормозит. со светодиодами очень важен, так как при интенсивном автомобильном движении порой непонятно, загорается стоп-сигнал или горят габариты. Бегущие огни на светодиодах привлекают дополнительное внимание водителей, сработает эффект рекламы. Тем самым, у задних участников движения будет дополнительное время среагировать на торможение (автор видео — evgenij5431).
Далее рассмотрим, как сделать светодиодный стоп-сигнал своими руками. Ниже детально разбирается схема создания меняющихся огней. Для реализации динамичных огней используются красные светодиодные лампы, которые включены попарно. После включения сначала загораются лампочки в центре, а затем расходятся от центра к краям.
Светодиоды управляются попарно. Сначала загораются светодиодные лампочки HL1 и HL2, далее HL3 и HL4. После того, как гаснет предыдущая пара лампочек, зажигается следующая. Лампочки попарно зажигаются до последней пары HL11 и HL12. Когда загорится и потухнет последняя пара, процесс повторяется.
Светодиодные огни будут бежать до тех пор, пока на вход схемы будет подаваться питание.
Первые светодиоды находятся в середине, остальные располагаются попарно на равном расстоянии к краям. Реально реализован алгоритм бегущего огня от центра стоп-сигнала к его краям. Можно пофантазировать и придумать другой алгоритм, по которому будет мигать каждая лампочка.
Описание электрической схемы
Для практической реализации приведенной схемы необходим мультивибратор, основу которого составляет микросхема DD1 К561ЛА7 и микросхема-счетчик DD2 К561ИЕ8. С помощью первой микросхемы создаются импульсы, включающие светодиоды. Благодаря микросхеме-счетчику осуществляется переключение питания для определенных групп светодиодных огней.
Транзисторы VT1-VT2 используются в качестве усилителей, которые открываются благодаря напряжению, поступающему с ноги счетчика. Конденсаторы С2 и С3 играют роль фильтров питания. Подбирая емкость конденсатора С1, можно уменьшать или увеличивать, когда будут переключаться светодиоды. Для монтирования конструкции светодиодного стопа лучше всего подойдет печатная текстолитовая плата с размерами 37 х 50 мм.
Данная конструкция требует минимальную силу тока и почти не нагревается. Это дает возможность сборку, которая управляет светодиодами, сделать в этом же корпусе стоп-сигнала. При этом питание можно подключить к снятой штатной лампе.
Ниже приведена схема, которую легко реализовать.
По данной схеме группы к выводам Out1 — Out3. Сколько светодиодов будет в целом, зависит от питания. Если лампочек слишком много, то учитывать нужно, какое питание поступает на схему от бортовой сети, составляющее 12 В. Транзисторы КТ972А необходимо защитить с помощью теплоотводящих радиаторов. По желанию можно транзистор КТ972А заменить парой менее мощных транзисторов КТ315 и мощным элементом КТ815 или аналогичными элементами.
Детали DD1.1 и DD1.2, включенные в схему, играют роль генератора, который служит для подачи импульсов на вход счетчика К561ИЕ8. Аналогично предыдущему случаю, с помощью счетчика генерируются управляющие импульсы для транзисторов. Подбирая сопротивление R6, значение его номинала должно составлять не менее 1 кОм. Для создания бегущих огней можно использовать печатную плату. Благодаря навесному монтажу конструкция получается миниатюрных размеров.
Естественно, светодиодные лампочки размещают прямо на панели стоп-сигнала, так как печатная плата слишком мала, чтобы поместить на нее светодиоды. Следует помнить о надежности, поэтому необходимо обеспечить максимальную защиту электрических соединений и контактов от попадания влаги. Для обеспечения питанием дополнительного стопа его подключают к проводке основного стопа в багажнике. Возможен вариант подключения к плате световых приборов.
Если все правильно собрано, то дополнительной настройки не понадобится. Диодные стоп-сигналы начинают работать сразу же после подключения.
Заключение
Имея хотя бы небольшой опыт электромонтажных работ, пользуясь приведенными в статье схемами, можно самостоятельно оттюнинговать свой автомобиль, сделав бегущий огонь на светодиодах для стоп-сигнала. Если для реализации бегущих огней своими руками не достаточно опыта и знаний, можно купить заводские стоп-сигналы с такой функцией. В таких устройствах реализовано больше функций.
В зависимости от алгоритма бегущие светодиоды могут гореть при аварийной остановке, во время торможения, если водитель дает задний ход и др. Для установки заводских стоп-сигналов не нужно специальных знаков, поэтому с их монтажом справится даже начинающий водитель.
Здесь пойдёт речь о том, как сделать бегущие огни на светодиодах своими руками. Схема устройства отличается простотой и реализована на логических микросхемах так называемой жёсткой логики - микросхемах серии ТТЛ. Само устройство включает три микросхемы.
Схема состоит из четырёх основных узлов:
генератора прямоугольных импульсов;
счётчика;
дешифратора;
устройства индикации (16-ти светодиодов).
Вот принципиальная схема устройства.
Устройство работает следующим образом. После подачи питания светодиоды HL1 - HL16 начинают последовательно загораться и гаснуть. Визуально это выглядит как движение огонька слева направо (или наоборот). Такой эффект и называется «бегущий огонь».
Генератор прямоугольных импульсов реализован на микросхеме К155ЛА3 . Задействовано лишь 3 элемента 2И-НЕ этой микросхемы. С 8-го вывода снимаются прямоугольные импульсы. Частота их следования невелика. Это позволяет реализовать видимое переключение светодиодов.
По сути, генератор на элементах DD1.1 - DD1.3 задаёт темп переключения светодиодов, а, следовательно, и скорость «бегущего огня». При желании скорость переключения можно подкорректировать с помощью изменения номиналов резистора R1 и C1.
Стоит предупредить, что при других номиналах R1 и C1 генерация может быть сорвана - генератор не будет работать. Так, например, генератор отказался работать при сопротивлении резистора R1 равном 1 кОм. Поэтому изменять номиналы C1 и R1 можно лишь в некоторых пределах. Если генератор не запустился, то будет постоянно светиться один из светодиодов HL1 - HL16.
Счётчик на микросхеме DD2 необходим для подсчёта импульсов, поступающих от генератора и подачи двоичного кода на дешифратор К155ИД3. По схеме выводы 1 и 12 микросхемы-счётчика К155ИЕ5 соединены. При этом микросхема будет считать поступающие на вход C1 (выв. 14) импульсы и выдавать на выходах (1, 2, 4, 8) параллельный двоичный код, соответствующий количеству поступивших импульсов от 0 до 15. То есть на выходах (1, 2, 4, 8) микросхемы К155ИЕ5 последовательно сменяют друг друга 16 комбинаций кода (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 и т.д.). Далее в работу включается дешифратор .
Особенность микросхемы К155ИД3 заключается в том, что она преобразует двоичный четырёхразрядный код в напряжение логического нуля, который появляется на одном из 16 соответствующих выходов (1-11, 13-17). Думаю, такое объяснение не всем понятно. Попробуем разобраться.
Если обратить внимание на изображение микросхемы К155ИД3, то можно заметить, что у неё 16 выходов. Как известно, в двоичном коде из четырёх знаков можно закодировать 16 комбинаций. Больше никак не получится. Напомним, что с помощью четырёхзначного двоичного кода можно закодировать десятичные цифры от 0 до 15 (всего 16 цифр).
Это легко проверить, если возвести 2 (основание системы счисления) в степень 4 (количество разрядов или цифр в коде). Получим 2 4 = 16 возможных комбинаций. Таким образом, при поступлении на входы микросхемы К155ИД3 двоичного кода в диапазоне от 0000 до 1111 на выходах 0 - 15 появится логический ноль (светодиод засветится). То есть микросхема преобразует число в двоичном коде в логический ноль на выводе, который соответствует числу в двоичном коде. По сути это такой особенный дешифратор из двоичной системы в десятичную.
А почему светится светодиод? На выходе ведь логический ноль. По схеме видно, что аноды всех светодиодов подключены к плюсу питания, а катоды к выходам микросхемы К155ИД3. Если на выходе "0", то для светодиода это как бы минус питания и через его p-n переход течёт ток - светодиод светится. Если на выходе логическая единица "1", то ток через светодиод не пойдёт.
Если всё то, что было написано вам всё равно не понятно, то не стоит расстраиваться. Просто соберите предложенную схему, например, на беспаечной макетной плате и наслаждайтесь работой устройства. Схема проверена и исправно работает .
Если в распоряжении уже есть стабилизированный блок питания (например, такой как этот), то интегральный стабилизатор DA1 (КР142ЕН5А ) и элементы обвязки (C2, C3, C4) в схему устанавливать не надо.
Все номиналы элементов (конденсаторов и резисторов) могут иметь разброс ±20% . На работу устройства это не повлияет. Светодиоды HL1 - HL16 могут быть любого цвета свечения (красного, синего, зелёного) с рабочим напряжением 3 вольта. Можно, например, использовать яркие красные светодиоды диаметром 10 миллиметров. "Бегущий огонь" с такими светодиодами будет смотреться очень эффектно.
Для более четкого представления о работе прибора рассмотрим некоторые его основные узлы. Начнём рассматривать работу бегущих огней с микросхемы К155ЛА3 которая является набором из четырёх логических элементов 2И-НЕ изображённого на рис.1.
1,2,4,5,9,10,12,13 - входы X1-X8;
3 - выход Y1;
6 - выход Y2;
7 - общий;
8 - выход Y3;
11 - выход Y4;
14 - напряжение питания;
Мы используем только два элемента 2И-НЕ. Ниже приведённая схема генератора выдаёт чередование прямоугольных импульсов логического нуля и логической единицы показанных на графике.
На генераторе предусмотрена регулировка скорости и продолжительности чередования логических импульсов с помощью R1 и C1.
Если к выводу 6 подключить светодиод через резистор 1 кОм – то мы увидим, что у нас получилась простая мигалка на микросхеме с регулируемой скоростью мерцания.
Далее рассмотрим микросхему К155ТМ2 – которая включает в себя два независимых D-триггера, срабатывающих по положительному фронту тактового сигнала, к ней и осуществим подключение тактового генератора.
Условное графическое обозначение К155ТМ2 приведено на рис.2. На рис.3 приведена структурная схема и таблица истинности одного из элементов микросхемы, где каждый элемент состоит из четырёх элементов 2И-НЕ.
А ниже приводится "расшифровка" выводов микросхемы:
1 - инверсный вход установки "0" R1;
2 - вход D1;
3 - вход синхронизации C1;
4 - инверсный вход установки "1" S1;
5 - выход Q1;
6 - выход инверсный Q1;
7 - общий;
8 - выход инверсный Q2;
9 - вход Q2;
10 - инверсный вход установки "1" S2;
11 - вход синхронизации C2;
12 - вход D2;
13 - инверсный вход установки "0" R2;
14 - напряжение питания;
Подключим вывод 2 к инверсному выводу 6 и подключим к выводу 3 тактовый генератор. При поступлении логической единицы на вывод 3 на выводе 5 будет переключение на логическую единицу, при прохождении очередной логической единицы на вывод 3 - произойдёт переключение на логический ноль (вывод 5) и так будет происходить переключение до бесконечности. На выводе 6 (который является инверсным ) будет зеркальное значение 5-го вывода.
А бегущие огни составим из тактового генератора и четырёх элементов триггера (2 микросхемы К155ТМ2) рис.5
На схеме мы видим не фиксируемую кнопку S2 которая служит для переключения подпрограмм и селектор S1 которым осуществляется переключение основных программ. Если сделать небольшие изменения в схеме - отсоединить вывод идущий к 13 ноге D1.2 и подключить его к выводу 10 D1.2 и сделать то же самое на второй микросхеме, то изменятся и программы индикации (изменение отмечено на схеме пунктиром). Если использовать многосекционный селектор S1, то можно подключить отмеченное пунктиром изменение к селектору и тем самым увеличить число программ.
В схеме используются лампочки напряжением 2.5-3.6 вольта, но если использовать светодиоды, то надобность в транзисторах отпадает (на схеме отмечено красным квадратом) и подключение светодиодов осуществляется к Т,Т1,М,М1,Р,Р1,F,F1 рис.5а.
Если использовать лампы на 220 вольт, то вместо транзисторов нужно подключить симисторы или как их ещё называют симметричные тиристоры, триодный тиристор или триак. Условное графическое обозначение симистора на рис.6
Симистор можно представить двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Он пропускает ток в обоих направлениях. Симистор имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока. Структура этого полупроводникового прибора показана на рис.6а. На рис.6 б внешний вид симистора КУ208.
На Рис.7 показана схема бегущих огней с симисторным управлением.
Собранный девайс изнутри и внешний вид устройства.
Используемые детали в бегущих огнях можно заменить на импортные и отечественные аналоги: К155ЛА3 на SN7400, К155ТМ2 на SN7474N, транзисторы КТ315 на КТ342; КТ503; КТ3102; 2N9014; ВС546В, а КУ208 на BT134; BT136. Светодиоды можно применять любые. Стоимость деталей приблизительно составляет 60 - 100 рублей.
Данную схему легко переработать и изменить алгоритм работы.
Сама схема имеет минимум легкодоступных деталей, легка в сборке и при правильном монтаже в наладке не нуждается.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D1, D2 | Микросхема | 2 | В блокнот | |||
| D3 | Логическая ИС | 1 | В блокнот | |||
| VT1-VT4 | Биполярный транзистор | КТ315Б | 4 | При выполнении варианта рисунок 5 | В блокнот | |
| vs1-vs4 | Тиристор & Симистор | КУ208Г | 1 | При выполнении варианта рисунок 7 | В блокнот | |
| С1 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ 10 В | 1 | В блокнот | ||
| R1-R4 | Резистор | 1 кОм | 4 | В блокнот | ||
| R5 | Переменный резистор | 470 Ом | 1 | В блокнот | ||
| S1 | Переключатель | 1 |
Приведенная в данной статье самодельная схема бегущие огни на светодиодах, построена на довольно популярном . В памяти программы записано до 12 программ различных световых эффектов, которые можно выбрать по своему желанию. Это и бегущий огонь, бегущая тень, нарастающий огонь и так далее.
Этот автомат световых эффектов позволяет управлять тринадцатью светодиодами, которые подключены через токоограничивающие резисторы прямо к портам микроконтроллера ATtiny2313.Как уже было сказано выше, в памяти микроконтроллера зашиты 11 различных самостоятельных комбинаций световых рисунков, а так же есть возможность последовательного однократного перебора всех 11 комбинаций, это уже будет 12-ая программа.
Кнопка SA3 позволяет осуществлять переключение между программами.
Кнопками SA1 и SA2 можно управлять скоростью движения огней либо частотой мерцания каждого светодиода (от постоянного свечения до легкого мерцания). Все это зависит, в каком положении находится переключатель SA4. При верхнем по схеме положении переключателя SA4 регулируется скорость бегущих огней, а при нижнем частота мерцания.
При монтаже светодиодов в линейку следует соблюдать очередность такую же, как пронумеровано на схеме от HL1 до HL11.
Микроконтроллер ATtiny2313 тактируется от внутреннего генератора с частотой 8 МГц.
Видео работы: Бегущие огни на светодиодах
(1,1 Mb, скачано: 3 650)
Среди десятков разнообразных светодиодных мигалок достойное место занимает схема бегущих огней на светодиодах, собранная на микроконтроллере ATtiny2313. С её помощью можно создавать различные световые эффекты: от стандартного поочерёдного свечения до красочного плавного нарастания и затухания огня. Один из вариантов того, как сделать своими руками бегущий огонь на светодиодах под управлением МК ATtiny2313, рассмотрим на конкретном примере.
Сердце бегущих огней
То, что AVR микроконтроллеры Atmel обладают высокими эксплуатационными характеристиками – всем известный факт. Их многофункциональность и лёгкость программирования позволяет реализовывать самые необыкновенные электронные устройства. Но начинать знакомство с микроконтроллерной техникой лучше со сборки простых схем, в которых порты ввода/вывода имеют одинаковое назначение.
Одной из таких схем являются бегущие огни с выбором программ на ATtiny2313. В данном микроконтроллере есть всё необходимое для реализации подобных проектов. При этом он не перегружен дополнительными функциями, за которые пришлось бы переплачивать. Выпускается ATtiny2313 в корпусе PDIP и SOIC и имеет следующие технические характеристики:
- 32 8-битных рабочих регистра общего назначения;
- 120 операций, выполняемых за 1 тактовый цикл;
- 2 кБ внутрисистемной flash-памяти, выдерживающей 10 тыс. циклов запись/стирание;
- 128 байт внутрисистемной EEPROM, выдерживающей 100 тыс. циклов запись/стирание;
- 128 байт встроенной оперативной памяти;
- 8-битный и 16-битный счётчик/таймер;
- 4 ШИМ канала;
- встроенный генератор;
- универсальный последовательный интерфейс и прочие полезные функции.
Энергетические параметры зависят от модификации:
- ATtiny2313 – 2,7-5,5В и до 300 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц;
- ATtiny2313А (4313) – 1,8-5,5В и до 190 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц.
В ждущем режиме энергопотребление снижается на два порядка и не превышает 1 мкА. Кроме этого данное семейство микроконтроллеров обладает целым рядом специальных свойств. С полным перечнем возможностей ATtiny2313 можно ознакомиться на официальной страничке производителя www.atmel.com.
Схема и принцип её работы
В центре принципиальной электрической схемы расположен МК ATtiny2313, к 13-ти выводам которого подключены светодиоды. В частности, для управления свечением полностью задействован порт В (PB0-PB7), 3 вывода порта D (PD4-PD6), а также PA0 и PA1, которые остались свободными из-за применённого внутреннего генератора. Первый вывод PA2 (Reset) не принимает активного участия в схеме и через резистор R1 соединён с цепью питания МК. Плюс питания 5В подаётся на 20-й вывод (VCC), а минус – на 10-й вывод (GND). Для исключения помех и сбоев в работе МК по питанию установлен полярный конденсатор С1. 
С учётом небольшой нагрузочной способности каждого вывода подключать следует светодиоды, рассчитанные на номинальный ток не более 20 мА. Это могут быть как сверхъяркие led в DIP корпусе с прозрачной линзой, так и smd3528. Всего их в данной схеме бегущих огней 13 шт. В качестве ограничителей тока выступают резисторы R6-R18.
Нумерация светодиодов на схеме указана в соответствии с прошивкой.
Через цифровые входы PD0-PD3, а также с помощью кнопок SB1-SB3 и переключателя SA1 производится управление работой схемы. Все они подключены через резисторы R2, R3, R6, R7. На программном уровне предусмотрено 11 различных вариаций мигания светодиодов, а также последовательный перебор всех эффектов. Выбор программы задаётся кнопкой SB3. В пределах каждой программы можно изменять скорость её выполнения (мигания светодиодов). Для этого переключатель SA1 переводят в замкнутое положение (скорость программы) и кнопками увеличения (SB1) и уменьшения (SB2) скорости добиваются желаемого эффекта. Если SA1 разомкнуть, то кнопки SB1 и SB2 будут регулировать яркость светодиодов (от слабого мерцания до свечения на номинальной мощности).
Печатная плата и детали сборки
Специально для начинающих радиолюбителей предлагаем два варианта сборки бегущих огней: на макетной и на печатной плате. В обоих случаях рекомендуется использовать микросхему в PDIP корпусе, устанавливаемую в DIP-20 панельку. Все остальные детали также в DIP корпусах. В первом случае достаточно будет макетной платы 50х50 мм с шагом 2,5 мм. При этом светодиоды можно разместить, как на плате, так и на отдельной линейке, соединив их с макетной платой гибкими проводами. 
Если бегущие огни на светодиодах предполагается активно использовать в дальнейшем (например, в автомобиле, велосипеде), то лучше собрать миниатюрную печатную плату. Для этого понадобится односторонний текстолит размером 55*55 мм, а также радиоэлементы.
