АВТОМАТ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ

А. Немов

В журнале "Радио" и в сборниках "В помощь радиолюбителю" неоднократно публиковались различные автоматы световых эффектов. Предлагаемый автомат отличается от ранее опубликованных использованием восьмиразрядного сдвигового регистра К155ИР13, что позволило получить довольно простое устройство для управления восемью световыми излучателями (гирлянды, фонари), которые можно использовать при оформлении дискотек, вечеров, новогодних елок и т. д.

Описываемый автомат световых эффектов позволяет в любой момент задать любую комбинацию переключения (одна гирлянда, две вместе, две врозь, три вместе и т. д.), менять направление движения света, а также получить световой эффект, когда лампы поочередно зажигаются, а затем поочередно гаснут.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1. Автомат состоит из генератора тактовой частоты на элементах DD1.1, DD1.2, частоту которого можно плавно менять переменным резистором R3, восьмиразрядного реверсивного сдвигового регистра DD4, на элементах DD3.1, DD3.2 выполнен коммутатор, на элементах DD1.3, DD1.4 - триггер для управления коммутатором, на микросхеме DD2 - узел управления режимами работы регистра DD4, на транзисторах VT2-VТ9 и тиристорах VS1-VS8 - восемь выходных каскадов для управления светоизлучателями EL1-ЕL8.

Для начала рассмотрим работу восьмиразрядного сдвигового регистра К155ИР13. Регистр имеет восемь входов D1-D8 для записи параллельной информации и такое же число выходов 1-8 для снятия информации, входы DR, DL для записи последовательной информации, управляющие входы SR, SL для выбора режима работы регистра, вход тактовых импульсов C и вход R установки триггеров в нулевое состояние. При подаче уровня логической 1 на оба управляющих входа SR и SL в регистр по первому тактовому импульсу по входу C записывается параллельная информация с входов D1-D8. При уровне логической 1 на входе SR и уровне логического 0 на входе SL регистр переходит в режим "сдвиг вправо". Информация в регистре, по мере поступления тактовых импульсов по входу C, будет сдвигаться вправо от выхода 1 к выходу 8 с записью последовательной информации со входа DR. Если же на входе SR будет уровень логического 0, а на входе SL уровень логической 1, то регистр переходит в режим "сдвиг влево". Информация в регистре, по мере поступления тактовых импульсов по входу C, будет сдвигаться влево от выхода 8 к выходу 1 с записью последовательной информации со входа DL.

Рис. 1. Принципиальная схема автомата

Рассмотрим теперь работу всего устройства. Если при указанных на схеме положениях переключателей SA1-SA9 нажмем кнопку SB1, то на выводе 2 DD2.1, выводе 12 DD2.3 и выводе 13 DD1.3 будет подан уровень логического 0. В результате этого с вывода 3 DD2.1 и с вывода 11 DD2.3 на входы SR и SL регистра DD4 будет подан уровень логической 1, триггер на элементах DD1.3, DD1.4 примет состояние, когда на выводе 11 DD1.3 будет уровень логической 1, который, поступая на вывод 10 DD3.2 и вывод 5 DD3.1, разрешает прохождение информации на входы DL и DR , поступающей на вывод 9 DD3.2 и вывод 4 DD3.1 с выхода 8 и с выхода 1 регистра DD4 через элементы DD2.4 и DD2.2 в инверсном виде, а на выводе 8 DD1.4 будет уровень логического 0, который поступает на вывод 13 DD3.2 и вывод 3 DD3.1, запрещая прохождение информации на входы DL и DR регистра, поступающей на вывод 1 DD3.2 и вывод 2 DD3.1 с выхода 8 и с выхода 1 регистра DD4. С приходом на вход C регистра DD4 первого тактового импульса в триггеры этого регистра по переднему фронту этого импульса с информационных входов D1-D8 запишутся единицы, т. е. на выходах регистра 1-8 будут уровни логической 1. После отпускания кнопки SB1 на входе SR регистра будет уровень логического 0, а на входе SL останется уровень логической 1, так как на вывод 1 DD2.1 через переключатель S А1 подан уровень логического 0. В результате регистр перейдет в режим "сдвиг влево". По мере поступления тактовых импульсов информация в регистре будет сдвигаться влево от выхода 8 к выходу 1 с записью информации по входу DL, которая поступает уровнем логической 1 с выхода 1 регистра на вывод 5 DD2.2, инвертируется и уровнем логического 0 поступает на вывод 4 DD3.1, на выходе инвертируется и уровнем логической 1 поступает на вход последовательной записи DL, т. е. у нас получился кольцевой счетчик. Но так как в триггеры регистра записаны одни единицы, то и на входе DL будет постоянно уровень логической 1 и триггеры регистра будут оставаться в единичном состоянии. На выходах 1-8 регистра будут уровни логической 1, которые открывают транзисторы VТ2-VТ9, тиристоры VS1-VS8 будут закрыты, а лампы излучателей EL1-EL8 потушены. Аналогично, если мы переведем переключатели SA2-SA9 в противоположное положение и нажмем кнопку SB1, то в триггеры регистра по первому тактовому импульсу запишутся нули, на выходах 1-8 регистра будут уровни логического 0, транзисторы VТ2-VТ9 будут закрыты, тиристоры VS1-VS8 открыты и лампы излучателей EL1-EL8 будут постоянно гореть.

Для получения эффекта бегущих огней переключателями SA2-SA9 набирают нужное число одновременно горящих излучателей и нажимают кнопку SB1.

Для примера рассмотрим случай, когда переключатели SA2-SA8 находятся в указанном на схеме положении, а переключатель SA9 - в противоположном. Если теперь нажмем кнопку SB1, то по первому тактовому импульсу по входу C в семь триггеров регистра запишутся единицы, а в восьмой триггер запишется нуль, т. е. на выходах регистра 1-7 будет уровень логической 1, а на выходе 8 - уровень логического 0. После отпускания кнопки SB1 регистр перейдет в режим "сдвиг влево". По первому тактовому импульсу, после отпускания кнопки SB1, произойдет сдвиг информации влево. Уровень логического 0 с выхода 8 регистра перейдет на выход 7, а на выходе 8 будет уровень логической 1, так как на вход DL с выхода 1 регистра поступает уровень логической 1. По седьмому тактовому импульсу уровень логического 0 будет на выходе 1, следовательно, на входе DL также будет уровень логического 0 и восьмой тактовый импульс перенесет это состояние на выход 8 и т. д. В результате лампы излучателей будут поочередно зажигаться от EL8 к EL1. Свет "побежит" влево. На рис. 2 показана временная диаграмма работы регистра в этом режиме.

Если теперь нажмем кнопку SB2, то на вывод 9 DD1.4 и на вывод 13 DD4 будет подан уровень логического 0. В результате триггер DD1.3, DD1.4 примет состояние, когда на выводе 11 DD1.3 будет уровень логического 0, а на выводе 8 DD1.4 - уровень логической 1. Уровень логической 1 с вывода 8 DD1.4 поступает на вывод 13 DD3.2 и вывод 3 DD3.1, разрешая прохождение информации, поступающей с выхода 8 и с выхода 1 регистра на входы DL и DR в инверсном виде. Одновременно с этим при поступлении уровня логического 0 на вход K регистра происходит сброс всех триггеров регистра в нуль.

После отпускания кнопки SB2 по первому тактовому импульсу произойдет сдвиг влево, так как регистр находится в режиме "сдвиг влево". Одновременно в последний триггер регистра будет записан уровень логической 1, так как уровень логического 0 с выхода 1 регистра инвертируется, проходя через DD3.1, и поступает на вход DL уровнем логической 1. По второму тактовому импульсу в седьмой триггер регистра перепишется уровень логической 1 с восьмого, а в восьмой вновь со входа DL будет записана единица. По восьмому тактовому импульсу все триггеры регистра примут единичное состояние. По следующим восьми тактовым импульсам в регистр будут записываться нули, так как уровень логической 1 с выхода 1 регистра, пройдя через DD1.3, инвертируется и поступит на вход DL нулем. В результате лампы излучателей EL1-EL8 будут поочередно гаснуть от EL8 к EL1, а затем поочередно загораться. На рис. 3 показана временная диаграмма работы регистра в этом режиме.

При переводе переключателя SA1 в противоположное положение автомат будет работать аналогично описанному, только теперь регистр DD4 будет работать в режиме "сдвиг вправо" и направление зажигания ламп излучателей изменится на противоположное от EL1 к EL8. Как это происходит, предлагаем читателю разобраться самому.

Детали устройства, кроме блока питания и тиристоров VS1-VS8, смонтированы на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж печатной платы и расположение деталей на ней показаны на рис. 4.

Блок питания автомата выполнен на микросхеме К142ЕН5В. Трансформатор T1 выполнен на магнитопроводе ШЛ 20Х32. Обмотка I содержит 1650 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II - 55 витков ПЭВ-1 0,5. Вообще же можно использовать готовый подходящий трансформатор мощностью 10 Вт и более, обеспечивающий на обмотке II переменное напряжение 8...10 В при токе не менее 500 мА.

В автомате использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный резистор R3 СПЗ-4, электролитические конденсаторы К50-6, микротумблеры МТ1 (SA1-SA9), кнопки КМ1-1 (SB1, SB2). Вместо диодов Д246 (VD5-VD8) подойдут другие диоды, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 400 В и выпрямленный ток, превышающий суммарный ток, потребляемый всеми лампами.

С указанными диодами и тиристорами максимальная мощность каждого из восьми каналов может достигать 500 Вт. Если требуется увеличить мощность, например, до 1 кВт на канал, то необходимо диоды VD5-VD8 заменить на более мощные, например на ВЛ25. В зависимости от реальной мощности используемых ламп каждый тиристор следует установить на радиаторе с соответствующей площадью поверхности. Такими же радиаторами снабжают и диоды VD5-VD8. При использовании в каждом канале ламп мощностью менее 500 Вт тиристоры в радиаторах не нуждаются.

Правильно смонтированный автомат не требует налаживания и начинает сразу работать.

Рис. 4. Печатная плата автомата: а - печатный монтаж; б - печатные проводники со стороны деталей; в - расположение элементов

Внимание! Приступая к изготовлению данного автомата световых эффектов, необходимо помнить, что на элементах конструкции присутствует потенциал сети. Поэтому после включения автомата в сеть не дотрагивайтесь руками до выводов его деталей. Корпус конструкции желательно изготовить из изоляционного материала, а если это невозможно, то необходимо тщательно изолировать от металлического корпуса переменный резистор, переключатели. На них надо надеть ручки из хорошего изоляционного материала. Винты крепления ручек не должны выступать наружу. Металлический корпус ни в коем случае нельзя соединять с общим проводом. Монтаж должен быть выполнен так, чтобы ни один из выводов деталей или концов соединительных проводов не мог коснуться корпуса.

АВТОМАТ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ

В журнале «Радио» и в сборниках «В помощь радиолюбителю» неод­нократно публиковались различные автоматы световых эффектов. Пред­лагаемый автомат отличается от ранее опубликованных использованием восьмиразрядного сдвигового регистра К155ИР13, что позволило полу­чить довольно простое устройство для управления восемью световы­ми излучателями (гирлянды, фонари), которые можно использовать при оформлении дискотек, вечеров, новогодних елок и т. д.

Рис. 1. Принципиальная схема автоматаОписываемый автомат световых эффектов позволяет в любой момент задать любую комбинацию переключения (одна гирлянда, две вместе, две врозь, три вместе и т. д.), менять направление движения света, а также получить световой эффект, когда лампы поочередно зажигаются, а затем поочередно гаснут.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1. Автомат состоит из генератора тактовой частоты на элементах DD1.1, DD1.2, частоту которого можно плавно менять переменным резистором R3, восьмиразряд­ного реверсивного сдвигового регистра DD4, на элементах DD3.1, DD3.2 выполнен коммутатор, на элементах DD1.3, DD1.4 — триггер для управления коммутатором, на микросхеме DD2 — узел управления режимами работы регистра DD4, на транзисторах VT2 — VT9 и тиристорах VS1 — VS8 — восемь выходных каскадов для управления светоизлучателями ELI — EL8.

Рис. 2. Временная диаграмма работы регистра в режиме «сдвиг влево»Для начала рассмотрим работу восьмиразрядного сдвигового регистра К155ИР13. Регистр имеет восемь вхо­дов Dl — D8 для записи параллельной информации и та­кое же число выходов 1 — 8 для снятия информации, входы DR, DL для записи последовательной информации, управ­ляющие входы SR, SL для выбора режима работы регист­ра, вход тактовых импульсов С и вход R установки триггеров в нулевое состояние. При подаче уровня логи­ческой 1 на оба управляющих входа SR и SL в регистр по первому тактовому импульсу по входу С записывается параллельная информация с входов Dl — D8. При уровне логической 1 на входе SR и уровне логического 0 на входе SL регистр переходит в режим «сдвиг вправо». Информация в регистре, по мере поступления тактовых импульсов по входу С, будет сдвигаться вправо от выхода 1 к выходу 8 с записью последовательной информации со входа DR. Если же на входе SR будет уровень логичес­кого 0, а на входе SL уровень логической 1, то регистр переходит в режим «сдвиг влево». Информация в регист­ре, по мере поступления тактовых импульсов по входу С, будет сдвигаться влево от выхода 8 к выходу 1 с записью последовательной информации со входа DL.

Рис. 3. Временная диаграмма работы регистра во втором режимеРассмотрим теперь работу всего устройства. Если при указанных на схеме положениях переключателей SA1 — SA9 нажмем кнопку SB1, то на выводе 2 DD2.1, выводе 12 DD2.3 и выводе 13 DD1.3 будет подан уровень логи­ческого 0. В результате этого с вывода 3 DD2.1 и с вывода 11 DD2.3 на входы SR и SL регистра DD4 будет подан уровень логической 1, триггер на элементах DD1.3, DD1.4 примет состояние, когда на выводе 11 DD1.3 будет уровень логической 1, который, поступая на вывод 10 DD3.2 и вывод 5 DD3.1, разрешает прохождение ин­формации на входы DL и DR, поступающей на вывод 9 DD3.2 и вывод 4 DD3.1 с выхода 8 и с выхода 1 регистра DD4 через элементы DD2.4 и DD2.2 в инверсном виде, а на выводе 8 DD1.4 будет уровень логического 0, который поступает на вывод 13 DD3.2 и вывод 3 DD3.1, запре­щая прохождение информации на входы DL и DR регист­ра, поступающей на вывод 1 DD3.2 и вывод 2 DD3.1 с выхода 8 и с выхода 1 регистра DD4. С приходом на вход С регистра DD4 первого тактового импульса в триг­геры этого регистра по переднему фронту этого импульса с информационных входов Dl — D8 запишутся единицы, т. е. на выходах регистра 1 — 8 будут уровни логической 1. После отпускания кнопки SB1 на входе SR регистра будет уровень логического 0, а на входе SL останется уровень логической 1, так как на вывод 1 DD2.1 через переключатель SA1 подан уровень логического 0. В резуль­тате регистр перейдет в режим «сдвиг влево». По мере поступления тактовых импульсов информация в регистре будет сдвигаться влево от выхода 8 к выходу 1 с записью информации по входу DL, которая поступает уровнем логической 1 с выхода 1 регистра на вывод 5 DD2.2, ин­вертируется и уровнем логического 0 поступает на вывод 4 DD3.1, на выходе инвертируется и уровнем логической 1 поступает на вход последовательной записи DL, т. е. у нас получился кольцевой счетчик. Но так как в триггеры регистра записаны одни единицы, то и на входе DL будет постоянно уровень логической 1 и триггеры регистра будут оставаться в единичном состоянии. На выходах 1 — 8 ре­гистра будут уровни логической 1, которые открывают транзисторы VT2 — VT9, тиристоры VS1 — VS8 будут закрыты, а лампы излучателей ELI — EL8 потушены. Аналогично, если мы переведем переключатели SA2 — SA9 в противоположное положение и нажмем кнопку SB1, то в триггеры регистра по первому тактовому им­пульсу запишутся нули, на выходах 1 — 8 регистра будут уровни логического 0, транзисторы VT2 — VT9 будут за­крыты, тиристоры VS1 — VS8 открыты и лампы излуча­телей ELI — EL8 будут постоянно гореть.

Для получения эффекта бегущих огней переключа­телями SA2 — SA9 набирают нужное число одновремен­но горящих излучателей и нажимают кнопку SB1.

Для примера рассмотрим случай, когда переключате­ли SA2 — SA8 находятся в указанном на схеме положе­нии, а переключатель SA9 — в противоположном. Если теперь нажмем кнопку SB1, то по первому тактовому импульсу по входу С в семь триггеров регистра запишутся единицы, а в восьмой триггер запишется нуль, т. е. на выходах регистра 1 — 7 будет уровень логической 1, а на выходе 8 — уровень логического 0. После отпускания кнопки SB1 регистр перейдет в режим «сдвиг влево». По первому тактовому импульсу, после отпускания кноп­ки SB1, произойдет сдвиг информации влево. Уровень логического 0 с выхода 8 регистра перейдет на выход 7, а на выходе 8 будет уровень логической 1, так как на вход DL с выхода 1 регистра поступает уровень логической 1. По седьмому тактовому импульсу уровень логического О будет на выходе 1, следовательно, на входе DL также будет уровень логического 0 и восьмой тактовый импульс перенесет это состояние на выход 8 и т. д. В резуль­тате лампы излучателей будут поочередно зажигаться от EL8 к EL1. Свет «побежит» влево. На рис. 2 показана временная диаграмма работы регистра в этом режиме.

Если теперь нажмем кнопку SB2, то на вывод 9 DD1.4 и на вывод 13 DD4 будет подан уровень логи­ческого 0. В результате триггер DD1.3, DD1.4 примет состояние, когда на выводе 11 DD1.3 будет уровень логического 0, а на выводе 8 DD1.4 — уровень логи­ческой 1. Уровень логической 1 с вывода 8 DD1.4 посту­пает на вывод 13 DD3.2 и вывод 3 DD3.1, разрешая прохождение информации, поступающей с выхода 8 и с выхода 1 регистра на входы DL и DR в инверсном виде. Одновременно с этим при поступлении уровня логи­ческого 0 на вход R регистра происходит сброс всех триггеров регистра в нуль.

После отпускания кнопки SB2 по первому такто­вому импульсу произойдет сдвиг влево, так как регистр находится в режиме «сдвиг влево». Одновременно в пос­ледний триггер регистра будет записан уровень логичес­кой 1, так как уровень логического 0 с выхода 1 регистра инвертируется, проходя через DD3.1, и поступает на вход DL уровнем логической 1. По второму тактовому импульсу в седьмой триггер регистра перепишется уровень логичес­кой 1 с восьмого, а в восьмой вновь со входа DL будет записана единица. По восьмому тактовому импульсу все триггеры регистра примут единичное состояние. По cледующим восьми тактовым импульсам в регистр будут записываться нули, так как уровень логической 1 с выхода 1 регистра, пройдя через DD1.3, инвертируется и посту­пит на вход DL нулем. В результате лампы излучате­лей ELI — EL8 будут поочередно гаснуть от EL8 к EL1, а затем поочередно загораться. На рис. 3 показана временная диаграмма работы регистра в этом режиме. При переводе переключателя SA1 в противоположное положение автомат будет работать аналогично описанному, только теперь регистр DD4 будет работать в режи­ме «сдвиг вправо» и направление зажигания ламп излу­чателей изменится на противоположное от EL1 к EL8. Как это происходит, предлагаем читателю разобраться самому.

Детали устройства, кроме блока питания и тиристо­ров VS1 — VS8, смонтированы на печатной плате из двух­стороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж печатной платы и расположение дета­лей на ней показаны на рис. 4.

Блок питания автомата выполнен на микросхеме К142ЕН5В. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопрово-де ШЛ 20X32. Обмотка I содержит 1650 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 55 витков ПЭВ-1 0,5. Вообще же можно использовать готовый подходящий трансформа­тор мощностью 10 Вт и более, обеспечивающий на обмот­ке II переменное напряжение 8... 10 В при токе не менее 500 мА.

В автомате использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный резистор R3 СПЗ-4, электролитические конденсаторы К50-6, микротумблеры МТ1 (SA1 — SA9), кнопки КМ1-1 (SB1, SB2). Вместо диодов Д246 (VD5 — VD8) подойдут другие диоды, рассчитанные на об­ратное напряжение не ниже 400 В и выпрямленный ток, превышающий суммарный ток, потребляемый всеми лампами.

Рис. 4. Печатная плата автомата: а — печатный монтаж; б — пе­чатные проводники со стороны деталей; в — расположение элементовС указанными диодами и тиристорами максимальная мощность каждого из восьми каналов может достигать 500 Вт. Если требуется увеличить мощность, например, до 1 кВт на канал, то необходимо диоды VD5 — VD8 заменить на более мощные, например на ВЛ25. В зависи­мости от реальной мощности используемых ламп каж­дый тиристор следует установить на радиаторе с соответ­ствующей площадью поверхности. Такими же радиато­рами снабжают и диоды VD5 — VD8. При использова­нии в каждом канале ламп мощностью менее 500 Вт тиристоры в радиаторах не нуждаются.

Правильно смонтированный автомат не требует нала­живания и начинает сразу работать.

Внимание! Приступая к изготовлению данного автомата световых эффектов, необходимо помнить, что на элементах конструкции при­сутствует потенциал сети. Поэтому после включения автомата в сеть не дотрагивайтесь руками до выводов его деталей. Корпус конст­рукции желательно изготовить из изоляционного материала, а если это невозможно, то необходимо тщательно изолировать от металлического корпуса переменный резистор, переключатели. На них надо надеть руч­ки из хорошего изоляционного материала. Винты крепления ручек не должны выступать наружу. Металлический корпус ни в коем случае нельзя соединять с общим проводом. Монтаж должен быть выпол­нен так, чтобы ни один из выводов деталей или концов соединитель­ных проводов не мог коснуться корпуса.

Составитель В. А. Никитин

Рецензенты: А. С. Долгий, Ю. И. Крылов

Редактор М. Е. Орехова Xудожник В. А. КлочковВ помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 104/ В80 Сост. В. А. Никитин. — М.: ДОСААФ, 1989. — 79 с., ил. 30 к.Приведены описании конструкций, принципиальные схемы и методика расчета их некоторых узлов. Учтены интересы начинающих и квалифицирован­ных радиолюбителей.

Для широкого круга радиолюбителей.2302020500-036

072(02) — 89 - 6Ф2.9© Издательство ДОСААФ СССР, 1989^

В помощь радиолюбителю

Выпуск 104

Составитель Вильяме Адольфович Никитин

Художественный редактор Т. А. Хитрова

Технический редактор 3. И. Сарвина

Корректор И. Н. Киргизова

ИБ 3055Сдано в набор 22.06.88. Подписано в печать 01.03.89. Г-27161. Формат 84Х108 1/32. Бумага книжн.-журн. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл. п. л. 4,2. Усл. кр.-отт. 4,51. Уч.-изд. л. 3,77. Тираж 800000 экз. (3-й завод: 600001-800000 экз.). Заказ 3335 Цена 30 к. Изд. № 2/Г-516.

Ордена «Знак Почета» издательство ДОСААФ СССР. 129110, Москва, Олимпийский просп., 22. Ордена Трудового Красного Знамени типография издательства Куйбышевского обкома КПСС, г. Куйбышев, просп. К. Маркса, 201.OCR Pirat