Светодинамические установки (стр. 2 из 10)

Рисунок 1.4 – Автомат переключения гирлянды

Начальный сдвиг фазы напряжения, определяющий яркость свечения ламп гирлянды, устанавливают подстроечным резистором R6. Желаемую часто ту переключения мультивибратора устанавливают подстроечным резистором R8. Конденсатор С4 лучше всего выбрать неполярным. Допускается применение оксидного конденсатора с малым током утечки. При налаживании устройства следует помнить, что его элементы находятся под напряжением сети. Сначала отключают один из выводов диода VD11 и налаживают регулятор мощности так, что бы при перемещении движка резистора R6 освещенность ламп гирлянды изменялась от нуля до номинальной. После подключения диода VD11 подстроечным резистором R8 устанавливают желаемую частоту переключения гирлянды. Подстроечным резистором R9 добиваются, что бы конденсатор С2 успевал полностью заряжаться за полупериод переключения мультивибратора; это обеспечивает плавность переключения гирлянды. При необходимости мощность гирлянды может быть увеличена. Для этого тиристор КУ202К должен быть установлен на тепло отводящий радиатор, а диоды моста заменены на поддерживающие соответствующий ток нагрузки (их так же придется у становить на радиаторы). Если же вместо тиристора использовать симистор КУ208, то диодный мост вообще не потребуется, а мощность гирлянды может быть доведена до 2 к Вт. Приведенная схема реализует простейший световой эффект – плавное мигание ламп. Она является одной из самых примитивных конструкций автоматов световых эффектов.

Достоинство схемы: простота реализации.

Недостатки схемы: Управление всего одной гирляндой, отсутствие световых эффектов, а лишь мигание, схема создает помехи для других электроустройств.

4) «Дирижер иллюминации».

Многообразные световые эффекты для праздничной иллюминации позволяет создавать программируемая светодинамическая установка (ПСДУ). В ней вместо микросхем с жесткой логикой использовано постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Прибор может коммутировать 8 различных устройств по 32 программам, состоящим из 16 тактов. Причем возможны следующие варианты управления: фиксированный выбор (нажаты кнопки «Р» - «ручной режим» и одна из программ с обозначениями «1», «2», «4», «8», «16»); автоматическая смена программ, начиная с любой фиксированной (кнопка «Р» отжата - автоматический режим); дискретная смена времени повторения каждой программы ( кнопка «n»); ручная смена направления движения программ (тумблер «реверс»); автоматический реверс (тумблер «реверс» в среднем положении); изменение скорости движения программ (ручка «частота»); остановка программы (кнопка «S»); регулировка яркости свечения ламп экрана (ручка «яркость»).

Рассмотрим блок-схему ПСДУ (рис. 1.5).

I – генератор импульсов;

II – счетчик тактов;

III – счетчик программ;

IV – счетчик количества повторений;

V – устройство реверса;

VI – ПЗУ;

VII – узел коммутации и индикации;

VIII – экран;

IX – регулятор яркости.

Рисунок 1.5 – Блок-схема программируемой светодинамической установки

Принципиальная схема устройства представлена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 – Принципиальная схема ПСДУ (резисторы R7, R15 опущены)

В ПЗУ хранятся 32 программы по 16 тактов. С каждым импульсом, приходящим с генератора, меняется выходной код счетчика тактов. Соответственно меняется выходной код ПЗУ. Через каждые 16 тактов на счетчик количества повторений и устройство реверса приходит импульс, увеличивающий состояние первого и изменяющий действие второго. В результате направление счета счетчика тактов изменяется на противоположное, и ячейки ПЗУ опрашиваются в обратном порядке, приводя к смене изображений на экране. Когда состояние счетчика количества повторений достигает значения, заданного переключателем программ, счетчик программ увеличивает свое состояние на 1, вызывая тем самым новую программу, записанную в ПЗУ.

Действует ПСДУ следующим образом. На логических элементах DD2.1 и DD2.2 (рис. 1.6) выполнен генератор прямоугольных импульсов. Частоту их следования можно плавно менять переменным резистором R4. С генератора импульсы поступают на двоичный реверсивный счетчик DD4, и далее с его выхода информация приходит на ПЗУ. Когда счетчик тактов досчитывает до 15, на выходе переноса Р появляется импульс, который через счетчик количества повторений DD1 поступает непосредственно на тактовый вход микросхемы DD5 счетчика программ. Счетчик программ выполнен на МС DD5 и триггере DD3.2. Входным кодом ПЗУ, определяемым счетчиками тактов (DD4) и программ (DD5, DD3.2), задается состояние его выходов. Рассмотрим возможности управления направлением «бега» огней. Если переключатель SA1 находится в нижнем по схеме положении, на выходе триггера DD3.1, соединенного со входом +1 DD4, присутствует логическая I, что соответствует прямому направлению счета. В верхнем положении SA1 реализуется обратный счет. В среднем положении того же переключателя импульсы поступают со счетчика количества повторений (DD1), и на триггере DD3.1 попеременно будут появляться логические 0 и 1 - направление «бега» периодически меняется. Возможны два режима выбора программ. В ручном фиксируется одна из 32 программ, номер которой в двоичном коде задается положением кнопок SB1 - SB4, SB6. При отпускании кнопки SB5 осуществляется автоматический перебор программ, начиная с номера, установленного SB1 - SB4, SB6.

Достоинства схемы: схема реализует широкий спектр световых эффектов, возможность ручного управления и автоматической смены программ, невысокая стоимость элементной базы.

Недостатки схемы: сложность управления (панель управления непонятна обычному пользователю), отсутствует защита от наведения помех в электрической сети.

2 СИНТЕЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

2.1 Состав структурной схемы

Основываясь на выбранном направлении проектирования разработана схема структурная Э1 (чертеж АП-13А.7.091401.18 Э1), которая содержит следующие элементы:

- генератор импульсов;

- делитель частоты;

- формирователь кода;

- формирователь сброса;

- переключатель направления;

- сдвиговый регистр;

- индикатор режимов;

- схему управления нагрузкой;

- блок питания (на структурной схеме не показан).

2.2 Описание работы устройства по его структурной схеме

После включения блока питания генератор опорной частоты подает импульсы на делитель частоты и на сдвиговый регистр. При включении устройства формирователь сброса вырабатывает импульс для установки сдвигового регистра в ноль. Также импульс сброса поступает на формирователь кода. В формирователе кода формируется такая комбинация: 0000. С формирователя кода эта комбинация подается на сдвиговый регистр, откуда она поступает на схему управления нагрузкой и на индикатор режимов. Таким образом, после включения питания в устройстве вся нагрузка остается выключенной на время 256 тактовых импульсов. Полный цикл формирования светодинамического эффекта, например, “бегущего огня” состоит из 16 комбинаций. В представленном устройстве исключаются состояния, когда все нагрузки включены или не включена ни одна.

При подаче 128-го импульса в формирователе кода формируется комбинация 0001, что означает: загорится первая нагрузка (красный светодиод). Формирователь сброса подает импульс на переключатель направления счета, который определяет в какую сторону будет сдвигаться комбинация на сдвиговом регистре: вперед (вправо) или назад (влево). При 256-м импульсе комбинация 0001 будет переписана в сдвиговый регистр, после чего формирователь кода инкременируется, в нем устанавливается комбинация 0010. В сдвиговом регистре первоначальная комбинация сдвигается вперед. Таким образом при следующем импульсе с генератора включается вторая нагрузка (желтый светодиод), далее – третья нагрузка (зеленый светодиод), при последующем – четвертая (синий светодиод), а затем возврат на первую нагрузку (красный). Так происходит бег огней в одну сторону 32 раза. Далее в сдвиговый регистр заносится код 0010, переключение нагрузок повторяется, а в формирователе кода подготавливается комбинация 0011. Таким образом, следом загораются две рядом расположенные нагрузки одновременно (красная + желтая) и происходит их сдвиг (желтая + зеленая, зеленая + синяя, синяя + красная и т.д.). Дальнейший инкремент формирователя кода вызывает другие цветовые комбинации. Так происходит 14 раз со сдвигом сформированных кодов (от 0001 до 1110) одну сторону и затем формирователь кода переходит к комбинации 0001, но сдвиг будет выполняться 14 раз в другую сторону, т.к. переключатель направления переключается после получения числа 14 на формирователе кода. На индикаторе режимов загораются светодиоды красного, желтого, зеленого и синего цветов в соответствии с состоянием нагрузки.

2.3 Синтез электрической принципиальной схемы

Электрическая принципиальная схема (Э3) представлена на чертеже АП-13А. 7.091401.18 Э3.

Генератор импульсов включает в себя резисторы R9, R10, R11, конденсатор С13 и микросхему серии К555ТЛ2 (инвертирующий усилитель с порогом Шмитта) - DD1.4, DD1.5, DD1.6. Генератор опорной частоты собран на логических элементах DD1.4, DD1.5, DD1.6. DD1.6 генерирует с цепями обратной связи, DD1.5 – улучшает форму сигнала, DD1.4 – делает инверсию сигнала. Частоту следования импульсов можно плавно менять подстроечным резистором R11.