Автомати світлових ефектів одні з найпоширеніших пристроїв, реалізованих радіоаматорами Вони широко використовуються для перемикання ялинкових гірлянд, оформлення клубних приміщень і світлової реклами Розглянемо кілька варіантів виконання пристроїв зазначеного призначення, що розрізняються за ступенем складності, реалізованим світловим ефектам і використовуваної елементної бази

Найпростіші однопрограмні автомати можуть бути реалізовані на тактіруемих D-тригерах, регістрах, лічильниках і дешифратора Нижче дано опис декількох пристроїв, реалізація яких доступна початківцям радіоаматорам

На рис 17а приведена принципова схема автомата «біжучий тінь», основним вузлом якого є кільцевої зсувний регістр, виконаний на чотирьох тактіруемих D-тригерах (DD2, DD3) Крім того, автомат містить тактовий генератор на елементах DD11-DD13, частота якого визначає швидкість виконання світлового ефекту, електронні ключі на транзисторах VT1-VT4, підсилювач на тріністорах VS1-VS4 Харчування підсилювача потужності доцільно здійснювати пульсуючим напругою, яке легко отримати, використовуючи будь-який ЕФС мережевої напруги Тимчасові діаграми напруг на елементах схеми зображені на рис 176

Пристрій працює таким чином Спочатку натисканням на кнопку SB1 «Установка» тригер DD21 встановлюється в одиничне, а інші тригери в нульовий стан (момент ti на рис 176) В результаті відкритий транзистор VT1, а транзистори VT2-VT4 закриті Як наслідок, в ланцюгах управління тріністорамі VS2-VS4 тече струм, отпирающий ці тріністори Горять лампи EL2-EL4 Після відпускання кнопки SB1 (момент t2) по фронту кожного наступного імпульсу тактового генератора інформація на виході регістра зсувається «по кільцю» на одну позицію (рис 176) Відповідно, на одну позицію зсувається положення несвітними лампи, і на світових індикаторах реалізується ефект «біжучий тінь»

За допомогою описаного автомата можна реалізувати світловий ефект «біжить вогонь» Для цього досить, наприклад, підключити резистори в ланцюгах бази транзисторів VT1-VT4 до інверсним виходів тригерів DD21, DD22, DD31 і DD32

Інший варіант автомата «біжить вогонь» реалізований на універсальному регістрі К155ІР1 (рис 18а) Щоб не завантажувати полі креслення зображенням транзисторних-тріністорние ключів для управління ламповими гірляндами, в цій та наступних схемах в якості світлових індикаторів використані світлодіоди Замість світлодіодів можуть використовуватися лампи, і в цьому випадку необхідно або використовувати вихідні підсилювачі, зображені на схемі рис 17а, або інші варіанти підсилювачів потужності, описані в [15, 33] Тимчасові діаграми напруг, що ілюструють роботу пристрою, зображені на рис 186 Пристрій працює наступним чином При натисканні кнопки SB1 «Установка» (момент ti) на вхід V2 регістра подається високий рівень, і регістр працює

Рис 17 Автомат «Та, що біжить тінь»:

а принципова схема б тимчасові діаграми напруг

в режимі паралельного запису інформації з входів D1-D4 по тактам, що подається на вхід С2 В результаті при вступі негативного перепаду напруги на вхід С2 в молодший розряд регістра записується низький, а в інші розряди високий рівень Як наслідок, загоряється світлодіод HL1, інші світлодіоди гаснуть Після відпускання кнопки SB1 (момент t2) Регістр переходить в режим послідовного зсуву інформації по імпульсах, що подається на вхід С1 При цьому в молодший розряд записується інформація з входу V1 Так як регістр виконаний кільцевим (вихід старшого розряду зєднаний зі входом V1), то інформація на виходах регістра по кожному тактовому імпульсу зсувається на один розряд У результаті спостерігається світловий ефект «біжить вогонь»

На рис 19а, б зображені схема і часові діаграми напруг автомата, що реалізує два світлових ефекту: «накапливающееся включення» і «накапливающееся вимикання» «Серцем» цього пристрою є сдвиговой регістр, реалізований на D-тригерах з входами примусової установки Однак, на відміну від схеми на рис17, з входом D першого тригера зєднаний не прямий, а інверсний вихід четвертого тригера Пристрій працює таким чином Спочатку натисканням кнопки SB1 «Установка» всі тригери встановлюються в нульовий стан, на їх інверсних виходах формуються високі рівні напруги, і все світлодіоди гаснуть На D-вхід тригера DD11 надходить високий, а на D-входи інших тригерів низький рівень В результаті по фронту тактового імпульсу, наступного за моментом t2 відпускання кнопки SB1, тригер DD11 встановиться в одиничний стан, а стан інших тригерів не зміниться Як випливає з рис 196, високий рівень на інверсному виході тригера DD22 зберігається протягом чотирьох тактів, після чого стан тригера змінюється на протилежне У результаті в блоці індикації послідовно загоряються спочатку один, а потім два, три і, нарешті, чотири світлодіоди Реалізується світловий ефект «накапливающееся включення» Після того, як тригер DD22 перейде в одиничний стан, на D-вхід тригера DD11 подається шзкій рівень, і по фронту чергового тактового Імпульсу це Тригер встановиться в нульовий стан На інверсному виході тригера формується високий рівень, і світлодіод HL1 гасне У наступні моменти виявляються погашені перші два, потім три, і, нарешті, всі чотири світлодіода Реалізується світловий ефект «накапливающееся вимикання» У подальшому вказані світлові ефекти циклічно повторюються,

Рис 19 Автомат «Накапливающееся включення-накапливающееся вимикання» з використанням D-тригерів:

а принципова схема б тимчасові діаграми напруг

Рис 20 Автомат «Накапливающееся включення-накапливающееся вимикання» з використанням універсального регістра

Подібні світлові ефекти можуть бути отримані і в автоматі, реалізованому на універсальному регістрі КР1533ІР13 (рис 20) При цьому число джерел світла можна збільшити до восьми без збільшення апаратних витрат На входи вибору режиму подається інформація SR = 1, SL = 0, відповідна режиму «зсув вправо» Натисканням на кнопку SB1 регістр обнуляється, і спалахують світлодіоди HL1-HL8 На вхід DR, інформація з якого в режимі послідовного запису заноситься в молодший розряд регістра, з виходу інвертора подається високий рівень Тому по імпульсах тактового генератора, що подається на вхід синхронізації С, регістр в режимі зсуву буде «заповнюватися» логічними 1 Число логічних 1, записаних у регістр, по кожному тактовому імпульсу збільшується на 1 На світлодіодних індикаторах спостерігається ефект «Накапливающееся вимикання» Після того, як високий рівень виявиться записаним в старший розряд регістра, на вході DR зявиться низький рівень У подальшому регістр буде послідовно «заповнюватися» логічними 0 При цьому число логічних 0, записаних у регістр, по кожному тактовому імпульсу буде збільшуватися на 1 На світлодіодних індикаторах буде спостерігатися ефект «накапливающееся включення» Надалі ці цикли будуть повторюватися

В [63] описаний автомат світлових ефектів, «біжить вогонь з реверсом», реалізований на реверсивному лічильнику, дешифраторі і логічних елементах Апаратні витрати можна знизити в 1,5 рази, використовуючи схемне рішення на рис 21а Тимчасові діаграми напруг на елементах схеми наведені на рис 216 Автомат працює таким чином По натискання кнопки SB1 «Установка» регістр DD2 обнуляється За рахунок подачі низьких рівнів на входи R і S тригер DD11 переводиться в заборонений режим, при якому на прямому і інверсному виходах формуються високі рівні Подача високих рівнів на входи SR і SL регістра забезпечує його роботу в режимі паралельного запису По фронту чергового тактового

Рис 12 Принципова схема отгадчику двозначних чисел

Рис 13 Передня панель отгадчику двозначних чисел

Рис 21 Автомат «Той, що біжить вогонь» з реверсом, а принципова схема б * тимчасові діаграми напруг

імпульсу, наступного за відпуском кнопки SB1, на виходи регістра переписується інформація з входів D1-D8 У результаті в молодший розряд записується рівень логічного 0, а в інші розряди рівень логічної 1 Спалахує світлодіод HL1 За рахунок подачі низького рівня на R-вхід і високого на S-вхід тригер DD11 встановлюється в нульовий стан Подачею рівнів SL = 0 і SR = 1 регістр DD2 переводиться в режим зсуву вправо В результаті по кожному тактовому імпульсу, що надходить на вхід С, положення палаючого світлодіода в лінійці HL1-HL8 буде зміщуватися на одну позицію вправо Спостерігається ефект «біжить вогню » Це буде тривати до тих пір, поки не загориться світлодіод HL8 У цьому випадку на входи тригера DD11 подається інформація R = 1, S = 0, і тригер перемикається в одиничний стан На входи вибору режиму регістра DD2 подається інформація SR = 0, SL = 1, і регістр перемикається в режим зсуву вліво Положення палаючого світлодіода в блоці індикації HL1-HL8 зміщується по кожному тактовому імпульсу генератора на одну позицію вліво Спостерігається світловий ефект «реверс біжить вогню» Це продовжується до тих пір, поки низький рівень не зявиться на виході молодшого розряду регістра Тригер DD11 знову встановлюється в нульовий стан, а рівні на його виходах перемикають регістр в режим «зсув вправо» У подальшому ці цикли будуть повторюватися Шляхом інвертування інформації на входах D1-D8 регістра DD2 можна отримати ефекти «біжучий тінь» і «реверс біжить тіні»

Одним з перспективних напрямків у розробці автоматів світлових ефектів є розширення їх функціональних можливостей за рахунок збільшення числа відтворюваних ефектів і автоматичного перебору програм перемикання джерел світла [12, 15, 22, 34]

Розглянемо пристрій багатофункціонального автомата світлових ефектів з наступними технічними даними:

– загальне число світлових ефектів 32

– число комутованих джерел світла 8

Крім того, в автоматі забезпечені можливості:

програмування світлових ефектів за бажанням користувача

– контролю справності всіх ламп в блоці індикації

– багаторазового повторення вподобаного світлового ефекту

– відновлення роботи пристрою в автоматичному режимі

Принципова схема пристрою зображена на рис 22 Автомат

містить тактовий генератор на елементах DD12-DD14, трехразрядного двійковий лічильник кроків у світловому ефекті (DD21), пятіразрядний двійковий лічильник числа ефектів (DD22, DD3), комутатор на логічних елементах DD41, DD42, керований RS-тригером (DD43, DD44), блок памяті (DD5), блок управління і комутації U1-U4, підсилювачі потужності (VS1-VS8), навантаженням яких є лампи розжарювання EL1-EL8

Автомат працює таким чином При включенні живлення конденсатор С1 розряджений і напруга на ньому дорівнює, нулю Високим рівнем з виходу елемента DD11 обнуляються лічильники DD2, DD3 У подальшому конденсатор С1 заряджається практично до напруги джерела живлення, і напруга на виході елемента DD11 приймає низький рівень, дозволяє роботу лічильників DD2, DD3 Задає генератор виробляючи

Рис 22 Принципова схема багатофункціонального автомата світлових ефектів

ет імпульси, частоту яких можна змінювати резистором R1 «Темп» в межах 2 .. 6 Гц Ці імпульси надходять на трехразрядного двійковий лічильник числа кроків у світловому ефекті, виходи якого підключені до входів А0-А2 ПЗУ DD5 Зміна коду на виходах лічильника DD21 при

незмінних рівнях на інших входах ПЗУ DD5 забезпечує формування одного світлового ефекту Імпульси з виходу старшого розряду лічильника DD21 проходять на вхід лічильника DD22, DD3 через комутатор DD41, DD42 тільки в тому випадку, якщо на нижній за схемою вхід елемента DD42 з виходу RS-тригера (DD43, DD44) подається високий рівень У свою чергу, RS-тригер знаходиться в одиничному стані, якщо тумблер SA1 «Режим» встановлено в положення «Автомат» Таким чином, в автоматичному режимі після завершення кожного світлового ефекту на виході старшого розряду лічильника DD21 формується негативний перепад напруги, який збільшує вихідний код лічильника DD22, DD3 на 1 У результаті здійснюється монотонний перебір 32 світлових ефектів Якщо перемикач SA1 «Режим» поставити в положення «Ефект», то тригер на елементах DD43, DD44 встановлюється в нульовий стан і вихідний код лічильника DD22, DD3 надалі залишається незмінним На індикаторах постійно відтворюється той світловий ефект, який виконувався в момент перемикання тумблера SA1 Якщо тумблер SA1 знову встановити в положення «Автомат», то автоматичний перебір світлових ефектів поновлюється При натисканні на кнопку SB1 «Контроль» на вхід А8 ПЗУ DD5 подається високий рівень ПЗУ запрограмовано таким чином, що при цьому на всіх виходах ПЗУ формується низький рівень, що забезпечує включення всіх ламп для контролю їх справності Принцип управління тріністорамі VS1-VS8 полягає в наступному Якщо на виході ПЗУ формується низький рівень напруги, то світлодіод світиться і відмикає оптично повязаний з ним фототранзистор При цьому через керуючий перехід тринистора тече струм, тринистор відмикається і включає лампу розжарювання (або групу ламп) При високому рівні напруги на виході ПЗУ світлодіод не світиться, тринистор закритий і струм через навантаження відсутня Слід зазначити, що струм через лампу тече тільки протягом позитивного напівперіоду мережевої напруги Тому для забезпечення повної яскравості світіння ламп ланцюг тринистор-навантаження слід підключити до виходу двухполупериодного випрямляча напруги Максимальний струм навантаження в кожному з каналів становить 2 А Автомат містить два джерела живлення: стабілізований 5 В, 0,5 А для мікросхем і нестабілізований 9 В, 200 мА для живлення оптронні ключів Відзначимо, що описана схема управління тріністорамі за допомогою оптронні ключів значно переважніше транзисторної схеми управління (див рис 17), так як відсутність гальванічного звязку між пристроєм управління і підсилювачем потужності виключає можливість подачі напруги на пристрій управління у разі виходу тринистора з ладу

Карта програмування ПЗУ на 12 світлових ефектів приведена в табл 9 Читачам пропонується самим доповнити таблицю програмування з метою реалізації всіх 32 світлових ефектів Конкретний набір програм зрештою визначається естетичними запитами і фантазією користувача У виробничих умовах ПЗУ програмують найчастіше за допомогою программаторов, в память яких заносять необхідну програму В аматорських умовах можливе використання ручного програматора [24, 27] Слід зазначити, що описане пристрій може

використовуватися і в поєднанні з кольоромузичне установкою за умови, що вона має вісім незалежних каналів Така комбінація дозволяє отримувати різноманітні аудіовізуальні програми високої складності

Таблиця 9

Адреса

16-ковий

Код вихідний

Ефект

Адреса

16-ковий

Код вихідний

Ефект

двійковий

16річний

двійковий

16річний

00

11111110

FE

Біжить вогонь

10

11111110

FE

Накапливающееся включення

01

11111101

FD

11

11111100

FC

02

11111011

FB

12

11111000

F8

03

11110111

F7

13

11110000

F0

04

11101111

EF

14

11100000

Е0

05

11011111

DF

15

11000000

СО

06

10111111

BF

16

10000000

80 1

07

01111111

7F

17

00000000

00

08

01111111

7F

Реверс біжить вогню

18

00000000

00

Реверс накапливающегося включення

09

10111111 1

BF

19

10000000

80

11011111

DF

11000000

зі

ОВ

11101111

EF

11100000

Е0

ОС

11110111

F7

1C

11110000

F0

0D

11111011

FB

1D

11111000

F8 1

11111101

FD

11111100

FC

0F

11111110

FE

1F

11111110

FE

20

00000000

00

Поперемінне включення і виключення

30

00000001

01

Біжучий тінь

21

11111111

FF

31

00000010

02

22

00000000

00

32

00000100

04

23

11111111

FF

33

00001000

08

24

00000000

00

34

00010000

10

25

11111111

FF

35

00100000

20

26

00000000

00

36

01000000

40

27

11111111

FF

37

10000000

80

28

11111111

FF

38

10000000

80

>s

29

01111110

7 Е

39

01000000

40

1

10111101

BD

ω

про

ЗА

00100000

20

(D

11011011

DB

JD Ф

ЗВ

00010000

10

Ю

11100111

Е7

5 1

ЗС

00001000

08

2D

11011011

DB

II

3D

00000100

04

Про

О

10111101

BD

£ 1

ЗЕ

00000010

02

(D г

8 s

2F

01111110

7 Е

Д X

CI ш

3F

00000001

01

о £

Закінчення табл 9

Адреса

16-ковий

Код вихідний

Ефект

Адреса

16-ковий

Код вихідний

Ефект

двійковий

16річний

двійковий

16річний

40

00000001

01

Накопичуючи

ющееся

вимикання

50

11111111

FF

S

>s

про

m

«ί

fl>

s

£

0)

ω

41

00000011

03

51

11111100

FC

42

00000111

07

52

11111001

F9

43

00001111

0F

53

11110011

F3

44

00011111

1F

54

11100111

Е7

45

00111111

3F

55

11001111

CF

46

01111111

7F

56

10011111

9F

47

11111111

FF

57

00111111

3F

48·

01111111

7F

го

58

00111111

3F

49

00111111

3F

m

S

59

10011111

9F 1

X

00011111

1F

с

З

11001111

CF

s

00001111

OF

09 (Г

Л 1

11100111

Е7

1

00000111

07

= До ю

11110011

F3

ID

4D

0000001t

03

про У J а про 2

5D

11111001

F9

Про

CL *

л%

00000001

01

3 <

Сподобалася стаття? Натисни "+1"! :

Ваш відгук