Мигалка на светодиодах
Собираем мигалку своими руками
У любого начинающего радиолюбителя присутствует желание поскорей собрать что-нибудь электронное и желательно, чтобы оно заработало сразу и без трудоёмкой настройки. Да и это понятно, так как даже маленький успех в начале пути даёт массу сил.
Как уже говорилось, первым делом лучше собрать блок питания. Ну а если он уже есть в мастерской, то можно собрать мигалку на светодиодах. Итак, пришло время «подымить» паяльником 
.
Вот принципиальная схема одной из простейших мигалок. Основой данной схемы является симметричный мультивибратор. Мигалка собрана из доступных и недорогих деталей, многие из которых можно найти в старой радиоаппаратуре и использовать повторно. О параметрах радиодеталей будет сказано чуть позднее, а пока разберёмся с тем, как работает схема.
Суть работы схемы заключается в том, что транзисторы VT1 и VT2 поочерёдно открываются. В открытом состоянии переход Э-К у транзисторов пропускает ток. Так как в коллекторные цепи транзисторов включены светодиоды, то при прохождении через них тока они светятся.
Частота переключений транзисторов, а, следовательно, и светодиодов может быть приблизительно подсчитана с помощью формулы расчёта частоты симметричного мультивибратора.
Как видим из формулы, главными элементами с помощью которых можно менять частоту переключений светодиодов является резистор R2 (его номинал равен R3), а также электролитический конденсатор C1 (его ёмкость равна C2). Для подсчёта частоты переключений в формулу нужно подставить величину сопротивления R2 в килоомах (kΩ) и величину ёмкости конденсатора C1 в микрофарадах (μF). Частоту f получим в герцах (Гц или на зарубежный манер – Hz).
Данную схему желательно не только повторить, но и «поиграться» с ней. Можно, например, увеличить ёмкость конденсаторов C1, C2. При этом частота переключений светодиодов уменьшиться. Переключаться они будут более медленно. Также можно и уменьшить ёмкость конденсаторов. При этом светодиоды станут переключаться чаще.
При C1 = C2 = 47 мкф (47 μF), а R2 = R3 = 27 кОм (kΩ) частота составит около 0,5 Гц (Hz). Таким образом светодиоды будут переключаться 1 раз в течении 2 секунд. Уменьшив ёмкость C1, C2 до 10 мкф можно добиться более быстрого переключения – около 2,5 раз в секунду. А если установить конденсаторы C1 и C2 ёмкостью 1 мкф, то светодиоды будут переключаться с частотой около 26 Гц, что на глаз будет практически незаметно – оба светодиода будут просто светиться.
А если взять и поставить электролитические конденсаторы C1, C2 разной ёмкости, то мультивибратор из симметричного превратится в несимметричный. При этом один из светодиодов будет светить дольше, а другой короче.
Более плавно частоту миганий светодиодов можно менять и с помощью дополнительного переменного резистора PR1, который можно включить в схему вот так.
Тогда частоту переключений светодиодов можно плавно менять поворотом ручки переменного резистора. Переменный резистор можно взять с сопротивлением 10 – 47 кОм, а резисторы R2, R3 установить с сопротивлением 1 кОм. Номиналы остальных деталей оставить прежними (см. таблицу далее).
Вот так выглядит мигалка с плавной регулировкой частоты вспышек светодиодов на макетной плате.
Первоначально схему мигалки лучше собрать на беспаечной макетной плате и настроить работу схемы по своему желанию. Беспаечная макетная плата вообще очень удобна для проведения всяких экспериментов с электроникой.
Теперь поговорим о деталях, которые потребуются для сборки мигалки на светодиодах, схема которой приведена на первом рисунке. Перечень элементов, используемых в схеме, приведён в таблице.
Стоит отметить, что у транзисторов КТ315 есть комплементарный «близнец» – транзистор КТ361. Корпуса у них очень похожи и их легко перепутать. Было бы не очень страшно, но эти транзисторы имеют разную структуру: КТ315 – n-p-n, а КТ361 – p-n-p. Поэтому их и называют комплементарными. Если вместо транзистора КТ315 в схему установить КТ361, то она работать не будет.
Как же определить who is who? (кто есть кто?).
На фото показаны транзистор КТ361 (слева) и КТ315 (справа). На корпусе транзистора обычно указывается только буквенный индекс. Поэтому отличить КТ315 от КТ361 по внешнему виду практически нереально. Чтобы достоверно удостовериться в том, что перед вами именно КТ315, а не КТ361 надёжнее всего будет проверить транзистор мультиметром.
Цоколёвка транзистора КТ315 показана на рисунке в таблице.
Перед тем, как впаивать в схему другие радиодетали их также стоит проверить. Особенно проверки требуют старые электролитические конденсаторы. У них одна беда – потеря ёмкости. Поэтому не лишним будет проверить конденсаторы.
Кстати, с помощью мигалки можно косвенно оценивать ёмкость конденсаторов. Если электролит «высох» и потерял часть ёмкости, то мультивибратор будет работать в несимметричном режиме – это сразу станет заметно чисто визуально. Это означает, что один из конденсаторов C1 или C2 имеет меньшую ёмкость («высох»), чем другой.
Для питания схемы потребуется блок питания с выходным напряжением 4,5 – 5 вольт. Также можно запитать мигалку и от 3 батареек типоразмера AA или AAA (1,5 В × 3 = 4,5 В). О том, как правильно соединять батарейки читайте тут.
Электролитические конденсаторы (электролиты) подойдут любые с номинальной ёмкостью 10…100 мкф и рабочим напряжением от 6,3 вольт. Для надёжности лучше подобрать конденсаторы на более высокое рабочее напряжение – 10. 16 вольт. Напомним, что рабочее напряжение электролитов должно быть чуть больше напряжения питания схемы.
Можно взять электролиты и с большей ёмкостью, но и габариты устройства заметно увеличатся. При подключении в схему конденсаторов соблюдайте полярность! Электролиты не любят переполюсовки.
Все схемы проверены. Посмотрите короткое видео с работой устройства.
Если что-то не заработало, то в первую очередь проверяем качество пайки или соединений, если собирали на макетке. Чтобы не удивляться: «А почему не работает?» – перед впаиванием деталей в схему их стоит проверить мультиметром, а лучше универсальным тестером.
Светодиоды могут быть любые. Можно использовать как обычные индикаторные на 3 вольта, так и яркие. Яркие светодиоды имеют прозрачный корпус и обладают большей светоотдачей. Очень эффектно смотрятся, например, яркие светодиоды красного свечения диаметром 10 мм. В зависимости от желания можно применить и светодиоды других цветов излучения: синего, зелёного, жёлтого и др.
Источник
ВТОРАЯ «ЖИЗНЬ» ПРОБЛЕСКОВОГО МАЯЧКА
Проблесковые маячки применяются в электронных охранных домовых системах и на автомобилях как устройства индикации, сигнализации и предупреждения. Причём их внешний вид и «начинка» часто совсем не отличаются от проблесковых маячков (спецсигналов) аварийных и оперативных служб.
В продаже имеются классические маячки, но их внутренняя «начинка» поражает своим анахронизмом: изготовлены они на основе мощных ламп с вращающимся патроном (классика жанра) или ламп типа ИФК-120, ИФКМ-120 со стробоскопическим устройством, обеспечивающим вспышки через равные промежутки времени (импульсные маячки). А между тем на дворе XXI век, когда наблюдается триумфальное шествие очень ярких (мощных по световому потоку) светодиодов.
Одним из основополагающих моментов в пользу замены ламп накаливания и галогенных ламп светодиодами, в частности в проблесковых маячках, являются больший ресурс (срок безотказной работы) и меньшая стоимость последних.
Кристалл светодиода практически «неубиваем», поэтому ресурс прибора определяет в основном долговечность оптического элемента. Подавляющее большинство производителей применяют для его изготовления различные комбинации эпоксидных смол, разумеется, с различной степенью очистки. В частности, из-за этого светодиоды имеют ограниченный ресурс, по истечении которого они мутнеют.
Разные производители (не будем их бесплатно рекламировать) заявляют ресурс своих светодиодов от 20 до 100 тысяч (!) часов. В последнюю цифру мне слабо верится, потому что светодиод должен работать непрерывно 12 лет. За это время пожелтеет даже бумага, на которой отпечатана статья.
Однако, в любом случае, по сравнению с ресурсом традиционных ламп накаливания (менее 1000 часов) и газоразрядных ламп (до 5000 часов), светодиоды на несколько порядков долговечнее. Совершенно очевидно, что залогом большого ресурса является обеспечение благоприятного теплового режима и стабильного питания светодиодов.
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема светодиодного маяка
Преобладание светодиодов с мощным световым потоком 20 — 100 лм (люменов) в новейших электронных устройствах промышленного изготовления, в которых они работают вместо ламп накаливания, даёт основание и радиолюбителям применять такие светодиоды в своих конструкциях. Таким образом, я подвожу читателя к мысли о возможности замены в аварийных и специальных маячках различных ламп мощными светодиодами. При этом ток потребления устройством от источника питания уменьшится и будет зависеть в основном от применённого светодиода. Для использования в автомобиле (в качестве спецсигнала, аварийного светового указателя и даже «знака аварийной остановки» на дорогах) ток потребления непринципиален, поскольку аккумуляторная батарея (АКБ) автомобиля имеет достаточно большую энергоёмкость (55 и более Ач и более). Если же маячок питается от автономного источника, то ток потребления установленного внутри оборудования будет иметь немаловажное значение. Кстати, и АКБ автомобиля без подзарядки может разрядиться при длительной работе маячка.
Так, например, «классический» маячок оперативных и аварийных служб (синий, красный, оранжевый — соответственно) при питании от источника постоянного напряжения 12 В потребляет ток более 2,2 А, который складывается из потребляемого электродвигателем (вращающим патрон) и самой лампой. При работе проблескового импульсного маячка ток потребления снижается до 0,9 А. Если же вместо импульсной схемы собрать светодиодную (об этом ниже), ток потребления сократится до 300 мА (зависит от мощности применённых светодиодов). Экономия в стоимости деталей также ощутима.
Приведённые выше данные установлены автором экспериментально (всего протестировано шесть различных классических проблесковых маячков).
Конечно, не изучен вопрос о силе света (или, лучше сказать, его интенсивности) от тех или иных проблесковых устройств, поскольку автор не имел и не имеет специальной аппаратуры (люксометра) для такого теста. Но в силу новаторских решений, предложенных ниже, данный вопрос становится второстепенным. Ведь даже относительно слабые световые импульсы (в частности от светодиодов), пропущенные сквозь призму неоднородного стекла колпачка маячка в ночное время более чем достаточны для того, чтобы маячок заметили за несколько сотен метров. Именно в этом смысл дальнего предупреждения, не правда, ли?
Теперь рассмотрим электрическую схему «заменителя лампы» проблескового маячка (рис. 1).
Эту электрическую схему мультивибратора можно с полным правом назвать простой и доступной. Устройство разработано на основе популярного интегрального таймера КР1006ВИ1, содержащего два прецизионных компаратора, обеспечивающих погрешность сравнения напряжений не хуже ±1%. Таймер неоднократно использовался радиолюбителями для построения таких популярных схем и устройств, как реле времени, мультивибраторы, преобразователи, сигнализаторы, устройства сравнения напряжения и другие.
В состав устройства, кроме интегрального таймера DA1 (многофункциональная микросхема КР1006ВИ1), входят ещё времязадающий оксидный конденсатор С1, делитель напряжения R1R2. С3 выхода микросхемы DA1 (ток до 250 мА) управляющие импульсы поступают на светодиоды HL1—HL3.
Принцип работы устройства
Включение маячка осуществляется с помощью включателя SB1. Принцип работы мультивибратора подробно описан в литературе.
В первый момент на выводе 3 микросхемы DA1 высокий уровень напряжения — и светодиоды горят. Оксидный конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R1R2.
Спустя примерно одну секунду (время зависит от сопротивления делителя напряжения R1R2 и ёмкости конденсатора С1 напряжение на обкладках этого конденсатора достигает величины, необходимой для срабатывания одного из компараторов в едином корпусе микросхемы DA1. При этом напряжение на выводе 3 микросхемы DA1 устанавливается равным нулю — и светодиоды гаснут. Так продолжается циклически, пока на устройство подано напряжение питания.
Кроме указанных на схеме, в качестве HL1—HL3 рекомендую использовать мощные светодиоды HPWS-T400 или аналогичные с током потребления до 80 мА. Можно применять и только один светодиод из серий LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01,
LXHL-MH1D производства Lumileds Lighting (все — оранжевого и краснооранжевого цвета свечения).
Напряжение питания устройства можно довести до 14,5 В, тогда его можно подключать в бортовую автомобильную сеть даже при работающем двигателе (а точнее — генераторе).
Особенности конструкции
Плата с тремя светодиодами устанавливается в корпус проблескового маячка вместо «тяжеловесной» штатной конструкции (лампы с вращающимся патроном и электродвигателем).
Для того чтобы выходной каскад обладал ещё большей мощностью, потребуется установить в точку А (рис. 1) усилитель тока на транзисторе VT1 так, как это показано на рисунке 2.
Рис. 2. Схема подключения дополнительного усилительного каскада
После подобной доработки можно применять по три параллельно включенных светодиода типов LXHL-PL09, LXHL-LL3C (1400 мА),
UE-HR803RO (700 мА), LY-W57B (400 мА) — все оранжевого цвета. При этом общий ток потребления соответственно увеличится.
Вариант с лампой-вспышкой
У кого сохранились детали фотоаппаратов со встроенной вспышкой, тот может пойти и другим путём. Для этого старую лампу-вспышку демонтируют и подключают в схему так, как показано на рисунке 3. С помощью представленного преобразователя, подключаемого также в точку А (рис. 1), на выходе устройства с низким напряжением питания получают импульсы амплитудой 200 В. Напряжение питания в данном случае однозначно увеличивают до 12 В.
Выходное импульсное напряжение можно увеличить, включив в цепь несколько стабилитронов по примеру VТ1 (рис. 3). Это кремниевые планарные стабилитроны, предназначенные для стабилизации напряжения в цепях постоянного тока с минимальным его значением 1 мА и мощностью до 1 Вт. Вместо указанных на схеме можно применить стабилитроны КС591А.
Рис. 3. Схема подключения лампы-вспышки
Элементы С1, R3 (рис.2) составляют демпфирующую RС-цепочку, гасящую высокочастотные колебания.
Теперь с появлением (в такт) импульсов в точке А (рис. 2) будет включаться лампа-вспышка ЕL1. Встроенная в корпус проблескового маячка данная конструкция позволит применять его и далее, если штатный маячок вышел из строя.
К сожалению, ресурс лампы-вспышки от портативного фотоаппарата ограничен и едва ли превысит 50 часов работы в импульсном режиме.
Плата со светодиодами, устанавливаемая в штатный корпус проблескового маячка
А. КАШКАРОВ, г. Санкт-П етербург
Источник
