Вогні, що біжать на світлодіодах схема мікроконтролера. Вогні, що біжать, на світлодіодах своїми руками - схема на мікроконтролері ATtiny2313. Опис електричної схеми
Стоп-сигнал служить для запобігання водіям транспортних засобів, які їдуть ззаду, про те, що водій гальмує. зі світлодіодами дуже важливий, тому що при інтенсивному автомобільному русі часом незрозуміло, спалахує стоп-сигнал або горять габарити. Вогні, що біжать, на світлодіодах привертають додаткову увагу водіїв, спрацює ефект реклами. Тим самим, у задніх учасників руху додатковий час зреагуватиме на гальмування (автор відео - evgenij5431).
Далі розглянемо, як зробити світлодіодний стоп-сигнал своїми руками. Нижче детально розбирається схема створення змінних вогнів. Для реалізації динамічних вогнів використовують червоні світлодіодні лампи, які включені попарно. Після включення спочатку спалахують лампочки в центрі, а потім розходяться від центру до країв.
Світлодіоди управляються попарно. Спочатку спалахують світлодіодні лампочки HL1 і HL2, далі HL3 і HL4. Після того, як гасне попередня пара лампочок, запалюється така. Лампочки попарно запалюються до останньої пари HL11 та HL12. Коли спалахне і згасне остання пара, процес повторюється.
Світлодіодні вогні бігтимуть доти, доки на вхід схеми подаватиметься живлення.
Перші світлодіоди знаходяться в середині, інші розташовуються попарно на рівній відстані до країв. Реально реалізований алгоритм вогню, що біжить, від центру стоп-сигналу до його країв. Можна пофантазувати і вигадати інший алгоритм, за яким блиматиме кожна лампочка.
Опис електричної схеми
Для практичної реалізації наведеної схеми необхідний мультивібратор, основу якого складає мікросхема DD1 К561ЛА7 та мікросхема-лічильник DD2 К561ІЕ8. За допомогою першої мікросхеми створюються імпульси, що включають світлодіоди. Завдяки мікросхемі-лічильнику здійснюється перемикання живлення для певних груп світлодіодних вогнів.
Транзистори VT1-VT2 використовуються як підсилювачі, які відкриваються завдяки напрузі, що надходить з ноги лічильника. Конденсатори С2 та С3 відіграють роль фільтрів живлення. Підбираючи ємність конденсатора С1, можна зменшувати або збільшувати, коли перемикатимуться світлодіоди. Для монтування конструкції світлодіодного стопа найкраще підійде друкована текстолітова плата розмірами 37 х 50 мм.
Дана конструкція вимагає мінімальної сили струму і майже не нагрівається. Це дає можливість складання, яке керує світлодіодами, зробити в цьому корпусі стоп-сигналу. При цьому живлення можна підключити до штатної лампи.
Нижче наведено схему, яку легко реалізувати.
За цією схемою групи до висновків Out1 - Out3. Скільки світлодіодів буде загалом, залежить від живлення. Якщо лампочок занадто багато, то потрібно враховувати, яке харчування надходить на схему від бортової мережі, що становить 12 В. Транзистори КТ972А необхідно захистити за допомогою тепловідвідних радіаторів. За бажанням можна транзистор КТ972А замінити парою менш потужних транзисторів КТ315 та потужним елементом КТ815 або аналогічними елементами.
Деталі DD1.1 і DD1.2, включені в схему, відіграють роль генератора, який служить для подачі імпульсів на вхід лічильника К561ІЕ8. Аналогічно попередньому випадку за допомогою лічильника генеруються керуючі імпульси для транзисторів. Підбираючи опір R6, значення його номіналу має становити щонайменше 1 кОм. Для створення вогнів, що біжать, можна використовувати друковану плату. Завдяки навісному монтажу конструкція виходить мініатюрних розмірів.
Звичайно, світлодіодні лампочки розміщують прямо на панелі стоп-сигналу, тому що друкована плата надто мала, щоб помістити на неї світлодіоди. Слід пам'ятати про надійність, тому необхідно забезпечити максимальний захист електричних з'єднань та контактів від попадання вологи. Для забезпечення живленням додаткового стопа його підключають до проводки основного стопа в багажнику. Можливий варіант підключення до плати світлових приладів.
Якщо все правильно зібрано, то додаткове налаштування не знадобиться. Діодні стоп-сигнали починають працювати відразу після підключення.
Висновок
Маючи хоча б невеликий досвід електромонтажних робіт, користуючись наведеними в статті схемами, можна самостійно відтюнінгувати свій автомобіль, зробивши вогонь, що біжить, на світлодіодах для стоп-сигналу. Якщо для реалізації вогнів, що біжать, своїми руками не достатньо досвіду і знань, можна купити заводські стоп-сигнали з такою функцією. У таких пристроях реалізовано більше опцій.
Залежно від алгоритму світлодіоди, що біжать, можуть горіти при аварійній зупинці, під час гальмування, якщо водій дає задній хід та ін. Для установки заводських стоп-сигналів не потрібно спеціальних знаків, тому з їх монтажем впорається навіть водій-початківець.
Тут піде мова про те, як зробити вогні, що біжать, на світлодіодах своїми руками. Схема пристрою відрізняється простотою та реалізована на логічних мікросхемах так званої жорсткої логіки – мікросхемах серії ТТЛ. Сам пристрій включає три мікросхеми.
Схема складається з чотирьох основних вузлів:
генератора прямокутних імпульсів;
лічильника;
дешифратора;
пристрої індикації (16 світлодіодів).
Ось важлива схема пристрою.
Пристрій працює в такий спосіб. Після подачі живлення світлодіоди HL1 – HL16 починають послідовно загорятися та гаснути. Візуально це виглядає як рух вогника зліва направо (або навпаки). Такий ефект і називається «вогонь, що біжить».
Генератор прямокутних імпульсів реалізований на мікросхемі К155ЛА3. Задіяно лише 3 елементи 2І-НЕ цієї мікросхеми. З 8-го виводу знімаються прямокутні імпульси. Частота їхнього прямування невелика. Це дозволяє реалізувати видиме перемикання світлодіодів.
По суті, генератор на елементах DD1.1 - DD1.3 задає темп перемикання світлодіодів, а, отже, і швидкість вогню, що «біжить». За бажанням швидкість перемикання можна підкоригувати за допомогою зміни номіналів резистора R1 і C1.
Варто попередити, що за інших номіналів R1 і C1 генерація може бути зірвана - генератор не працюватиме. Так, наприклад, генератор відмовився працювати при опорі резистора R1, що дорівнює 1 кОм. Тому змінювати номінали C1 і R1 можна лише деяких межах. Якщо генератор не запустився, то постійно світитиметься один із світлодіодів HL1 - HL16.
Лічильник на мікросхемі DD2 необхідний підрахунку імпульсів, що від генератора і подачі двійкового коду на дешифратор К155ИД3. За схемою висновки 1 та 12 мікросхеми-лічильника К155ІЕ5з'єднані. При цьому мікросхема вважатиме вступники на вхід C1(вив. 14) імпульси і видавати на виходах (1, 2, 4, 8) паралельний двійковий код, що відповідає кількості імпульсів, що надійшли від 0 до 15. Тобто на виходах (1, 2, 4, 8) мікросхеми К155ІЕ5 послідовно змінюють друг друга 16 комбінацій коду (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 і т.д.). Далі в роботу включається дешифратор.
Особливість мікросхеми К155ІД3полягає в тому, що вона перетворює двійковий чотирирозрядний код на напругу логічного нуля, який з'являється на одному з 16 відповідних виходів (1-11, 13-17). Думаю, таке пояснення не всім зрозуміле. Спробуємо розібратися.
Якщо звернути увагу до зображення мікросхеми К155ИД3, можна помітити, що вона має 16 виходів. Як відомо, у двійковому коді із чотирьох знаків можна закодувати 16 комбінацій. Більше ніяк не вийде. Нагадаємо, що за допомогою чотиризначного двійкового коду можна закодувати десяткові цифри від 0 до 15 (загалом 16 цифр).
Це легко перевірити, якщо звести 2 (основа системи числення) у ступінь 4 (кількість розрядів чи цифр у коді). Отримаємо 2 4 = 16 можливі комбінації. Таким чином, при вступі на входи мікросхеми К155ІД3 двійкового коду в діапазоні від 0000 до 1111 на виходах 0 - 15 з'явиться логічний нуль (світлодіод засвітиться). Тобто мікросхема перетворює число в двійковому коді на логічний нуль на виведенні, який відповідає числу в двійковому коді. По суті це такий особливий дешифратор із двійкової системи до десяткової.
А чому світиться світлодіод? Адже на виході логічний нуль. За схемою видно, що аноди всіх світлодіодів підключені до плюс живлення, а катоди до виходів мікросхеми К155ІД3. Якщо на виході "0", то для світлодіода це як би мінус живлення і через нього p-nперехід тече струм - світлодіод світиться. Якщо виході логічна одиниця " 1 " , то струм через світлодіод не піде.
Якщо все те, що було написано вам все одно не зрозуміло, не варто засмучуватися. Просто зберіть запропоновану схему, наприклад, на безпайковій макетній платі та насолоджуйтесь роботою пристрою. Схема перевірена та справно працює.
Якщо вже є стабілізований блок живлення (наприклад, такий як цей), то інтегральний стабілізатор DA1 ( КР142ЕН5А) та елементи обв'язки (C2, C3, C4) у схему встановлювати не треба.
Усі номінали елементів (конденсаторів та резисторів) можуть мати розкид ±20%. На роботу пристрою це не вплине. Світлодіоди HL1 - HL16 можуть бути будь-якого кольору свічення (червоного, синього, зеленого) з робочою напругою 3 вольти. Можна, наприклад, використовувати яскраві червоні світлодіоди діаметром 10 мм. "Вогонь, що біжить" з такими світлодіодами виглядатиме дуже ефектно.
Для більш чіткого ставлення до роботи приладу розглянемо деякі його основні вузли. Почнемо розглядати роботу вогнів, що біжать, з мікросхеми К155ЛА3 яка є набором з чотирьох логічних елементів 2І-НЕ зображеного на рис.1.
1,2,4,5,9,10,12,13 - входи X1-X8;
3 - вихід Y1;
6 - вихід Y2;
7 – загальний;
8 - вихід Y3;
11 - вихід Y4;
14 – напруга живлення;
Ми використовуємо лише два елементи 2І-НЕ. Нижче наведена схема генератора видає чергування прямокутних імпульсів логічного нуля та логічної одиниці, показаних на графіку.
На генераторі передбачено регулювання швидкості та тривалості чергування логічних імпульсів за допомогою R1 та C1.
Якщо до висновку 6 підключити світлодіод через резистор 1 ком - то ми побачимо, що у нас вийшла проста мигалка на мікросхемі з регульованою швидкістю мерехтіння.
Далі розглянемо мікросхему К155ТМ2 – яка включає два незалежних D-тригера, спрацьовують по позитивному фронту тактового сигналу, до неї і здійснимо підключення тактового генератора.
Умовне графічне позначення К155ТМ2 наведено на рис.2. На рис.3 наведено структурну схему і таблицю істинності одного з елементів мікросхеми, де кожен елемент складається з чотирьох елементів 2І-НЕ.
А нижче наводиться "розшифрування" висновків мікросхеми:
1 - інверсний вхід установки "0" R1;
2 – вхід D1;
3 – вхід синхронізації C1;
4 - інверсний вхід установки "1" S1;
5 - вихід Q1;
6 - вихід інверсний Q1;
7 – загальний;
8 - вихід інверсний Q2;
9 – вхід Q2;
10 - інверсний вхід установки "1" S2;
11 - вхід синхронізації C2;
12 - вхід D2;
13 - інверсний вхід установки "0" R2;
14 – напруга живлення;
Підключимо висновок 2 до інверсного виведення 6 і підключимо до виведення 3 тактовий генератор. При надходженні логічної одиниці на висновок 3 на виведенні 5 буде перемикання на логічну одиницю, при проходженні чергової логічної одиниці на висновок 3 - відбудеться перемикання на логічний нуль (висновок 5) і так відбуватиметься переключення до нескінченності. На висновку 6 (який є інверсним) буде дзеркальне значення 5-го виведення.
А вогні, що біжать складемо з тактового генератора і чотирьох елементів тригера (2 мікросхеми К155ТМ2) рис.5
На схемі ми бачимо кнопку S2, що не фіксується, яка служить для перемикання підпрограм і селектор S1 яким здійснюється перемикання основних програм. Якщо зробити невеликі зміни в схемі - від'єднати висновок D1.2, що йде до 13, і підключити його до висновку 10 D1.2 і зробити те ж саме на другій мікросхемі, то зміняться і програми індикації (зміна зазначена на схемі пунктиром). Якщо використовувати багатосекційний селектор S1, можна підключити зазначене пунктиром зміна до селектора і збільшити число програм.
У схемі використовуються лампочки напругою 2.5-3.6 вольта, але якщо використовувати світлодіоди, то потреба в транзисторах відпадає (на схемі зазначено червоним квадратом) і підключення світлодіодів здійснюється до Т, Т1, М, М1, Р, Р1, F, F1 рис. .
Якщо використовувати лампи на 220 вольт, то замість транзисторів потрібно підключити симістори або як їх ще називають симетричні тиристори, тріодний тиристор або тріак. Умовне графічне позначення симистора на рис.6
Симистор можна уявити двома тиристорами, включеними зустрічно-паралельно. Він пропускає струм в обох напрямках. Симистор має три електроди: один керуючий і два основні для пропускання робочого струму. Структура цього напівпровідникового пристрою показана на рис.6а. На рис.6 б зовнішній вигляд симистора КУ208.
На Рис.7 показана схема вогнів, що біжать, з симісторним управлінням.
Зібраний девайс зсередини та зовнішній вигляд пристрою.
Використовувані деталі в вогнях, що біжать, можна замінити на імпортні та вітчизняні аналоги: К155ЛА3 на SN7400, К155ТМ2 на SN7474N, транзистори КТ315 на КТ342; КТ503; КТ3102; 2N9014; ВС546В, а КУ208 на BT134; BT136. Світлодіоди можна застосовувати будь-які. Вартість деталей приблизно становить 60 – 100 рублів.
Цю схему легко переробити та змінити алгоритм роботи.
Сама схема має мінімум доступних деталей, легка в складанні і при правильному монтажі в налагодженні не потребує.
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D1, D2 | Мікросхема | 2 | До блокноту | |||
| D3 | Логічна ІС | 1 | До блокноту | |||
| VT1-VT4 | Біполярний транзистор | КТ315Б | 4 | При виконанні варіанта рисунок 5 | До блокноту | |
| vs1-vs4 | Тиристор & Сімістор | КУ208Г | 1 | При виконанні варіанта рисунок 7 | До блокноту | |
| З 1 | Електролітичний конденсатор | 470 мкФ 10 В | 1 | До блокноту | ||
| R1-R4 | Резистор | 1 ком | 4 | До блокноту | ||
| R5 | Змінний резистор | 470 Ом | 1 | До блокноту | ||
| S1 | Перемикач | 1 |
Наведена в даній статті саморобна схема вогні, що біжать на світлодіодах, побудована на досить популярному . У пам'яті програми записано до 12 програм різних світлових ефектів, які можна вибрати за власним бажанням. Це і вогонь, що біжить, тінь, що біжить, наростаючий вогонь і так далі.
Цей автомат світлових ефектів дозволяє керувати тринадцятьма світлодіодами, які підключені через струмообмежуючі резистори прямо до портів мікроконтролера ATtiny2313. вже буде 12-та програма.
Кнопка SA3 дозволяє здійснювати перемикання між програмами.
Кнопками SA1 і SA2 можна керувати швидкістю руху вогнів чи частотою мерехтіння кожного світлодіода (від постійного світіння до легкого мерехтіння). Все це залежить від того, в якому положенні знаходиться перемикач SA4. При верхньому за схемою положенні перемикача SA4 регулюється швидкість вогнів, що біжать, а при нижньому частота мерехтіння.
При монтажі світлодіодів у лінійку слід дотримуватися черговості такої ж, як і пронумеровано на схемі від HL1 до HL11.
Мікроконтролер ATtiny2313 тактується від внутрішнього генератора із частотою 8 МГц.
Відео роботи: Вогні, що біжать на світлодіодах
(1,1 Mb, завантажено: 3 650)
Серед десятків різноманітних світлодіодних мигалок гідне місце займає схема вогнів, що біжать, на світлодіодах, зібрана на мікроконтролері ATtiny2313. З її допомогою можна створювати різні світлові ефекти: від стандартного почергового свічення до плавного барвистого наростання і загасання вогню. Один з варіантів того, як зробити своїми руками вогонь, що біжить, на світлодіодах під управлінням МК ATtiny2313, розглянемо на конкретному прикладі.
Серце вогнів, що біжать
Те, що AVR мікроконтролери Atmel мають високі експлуатаційні характеристики – всім відомий факт. Їх багатофункціональність і легкість програмування дозволяє реалізовувати найнезвичайніші електронні пристрої. Але починати знайомство з мікроконтролерною технікою краще зі складання простих схем, у яких порти вводу/виводу мають однакове призначення.
Однією з таких схем є вогні, що біжать, з вибором програм на ATtiny2313. У цьому мікроконтролері є все необхідне для реалізації подібних проектів. При цьому він не перенавантажений додатковими функціями, за які довелося б переплачувати. Випускається ATtiny2313 у корпусі PDIP та SOIC і має такі технічні характеристики:
- 32 8-бітових робітників регістру загального призначення;
- 120 операцій, що виконуються за 1 тактовий цикл;
- 2 кБ внутрішньосистемної flash-пам'яті, що витримує 10 тис. циклів запис/прання;
- 128 байт внутрішньосистемної EEPROM, що витримує 100 тис. циклів запис/прання;
- 128 байт вбудованої оперативної пам'яті;
- 8-бітний та 16-бітний лічильник/таймер;
- 4 ШІМ каналу;
- вбудований генератор;
- універсальний послідовний інтерфейс та інші корисні функції.
Енергетичні параметри залежать від модифікації:
- ATtiny2313 - 2,7-5,5В і до 300 мкА в активному режимі на частоті 1 МГц;
- ATtiny2313А (4313) - 1,8-5,5В і до 190 мкА в активному режимі на частоті 1 МГц.
У режимі очікування енергоспоживання знижується на два порядки і не перевищує 1 мкА. Крім цього дане сімейство мікроконтролерів має цілу низку спеціальних властивостей. З повним переліком можливостей ATtiny2313 можна ознайомитись на офіційній сторінці виробника www.atmel.com.
Схема та принцип її роботи
У центрі принципової електричної схеми розташований МК ATtiny2313, до 13 висновків якого підключені світлодіоди. Зокрема, для управління світінням повністю задіяний порт (PB0-PB7), 3 виведення порту D (PD4-PD6), а також PA0 і PA1, які залишилися вільними через застосований внутрішній генератор. Перший висновок PA2 (Reset) не бере активної участі у схемі та через резистор R1 з'єднаний з ланцюгом живлення МК. Плюс живлення 5В подається на 20-й висновок (VCC), а мінус – на 10-й висновок (GND). Для виключення перешкод та збоїв у роботі МК з живлення встановлено полярний конденсатор С1. 
З урахуванням невеликої здатності навантаження кожного висновку підключати слід світлодіоди, розраховані на номінальний струм не більше 20 мА. Це можуть бути як надяскраві led у DIP корпусі з прозорою лінзою, так і smd3528. Усього їх у даній схемі вогнів, що біжать, 13 шт. Як обмежувачі струму виступають резистори R6-R18.
Нумерація світлодіодів на схемі вказана відповідно до прошивки.
Через цифрові входи PD0-PD3, а також за допомогою кнопок SB1-SB3 та перемикача SA1 здійснюється керування роботою схеми. Усі вони підключені через резистори R2, R3, R6, R7. На програмному рівні передбачено 11 різних варіацій миготіння світлодіодів, а також послідовний перебір всіх ефектів. Вибір програми задається кнопкою SB3. У межах кожної програми можна змінювати швидкість її виконання (блимання світлодіодів). Для цього перемикач SA1 переводять у замкнуте положення (швидкість програми) та кнопками збільшення (SB1) та зменшення (SB2) швидкості досягають бажаного ефекту. Якщо SA1 розімкнути, то кнопки SB1 та SB2 регулюватимуть яскравість світлодіодів (від слабкого мерехтіння до свічення на номінальній потужності).
Друкована плата та деталі збирання
Спеціально для радіоаматорів-початківців пропонуємо два варіанти складання вогнів, що біжать: на макетній і на друкованій платі. В обох випадках рекомендується використовувати мікросхему в корпусі PDIP, що встановлюється в DIP-20 панельку. Решта деталей також у DIP корпусах. У першому випадку достатньо буде макетної плати 50х50 мм із кроком 2,5 мм. При цьому світлодіоди можна розмістити як на платі, так і на окремій лінійці, з'єднавши їх із макетною платою гнучкими проводами. 
Якщо вогні на світлодіодах передбачається активно використовувати в подальшому (наприклад, в автомобілі, велосипеді), то краще зібрати мініатюрну друковану плату. Для цього знадобиться односторонній текстоліт розміром 55*55 мм, також радіоелементи.
