Как сделать мигающий светодиод. Низковольтное питание светодиодов Мигающий светодиод в качестве генератора схема

Сайт находится в тестовом режиме. Приносим извинения за сбои и неточности.
Просим Вас писать нам о неточностях и проблемах через форму обратной связи.

Двухчастотный генератор на мигающем светодиоде

А. Бутов. Двухчастотный генератор на мигающем светодиоде. Мигающие светодиоды быстро завоевали симпатии радиолюбителей. Простота их применения окупает некоторые недостатки, например, относительно высокую стоимость и невозможность управлять частотой и скважностью световых импульсов. Радиолюбители не были бы таковыми, если бы не искали нестандартные варианты схем включения и применения различным радиодеталям. Не остались без внимания и мигающие светодиоды. В статье описаны два устройства. Первое из них выполнено на таком светодиоде и одном транзисторе. Светодиод одновременно работает и как низкочастотный (1…3 Гц) генератор и как генератор пачек импульсов с частотой заполнения 100…350 кГц. Второе устройство отличается от первого дополнительным делителем частоты на микросхеме К561ИЕ10 и двух транзисторах, что превращает его в звуковой генератор тональных импульсов.

Совершенство достигнуто не тогда, когда нечего добавить,
а тогда, когда нечего убрать.
Антуан де Сент–Экзюпери

Многие радиолюбители, конечно же, сталкивались с технологией поверхностного монтажа печатных плат SMT (Surface mount technology), встречали элементы SMD (Surface mount device), монтируемые на поверхность и слышали о преимуществах поверхностного монтажа, который по праву называют четвертой революцией в электронной технике после изобретения лампы, транзистора и интегральной схемы.

Некоторые считают поверхностный монтаж трудно реализуемым в домашних условиях в силу малых размеров SMD элементов и… отсутствия отверстий под выводы деталей.
Отчасти так оно и есть, но при внимательном рассмотрении выясняется, что малые размеры элементов требуют просто аккуратности при монтаже, конечно при условии, что разговор идет о простых SMD компонентах, не требующих для установки специального оборудования. Отсутствие опорных точек, коими являются отверстия под выводы деталей, лишь создают иллюзию трудности выполнения рисунка печатной платы.

Нужна практика в создании простых конструкций на SMD элементах, чтобы приобрести навыки, уверенность в своих силах, убедиться в перспективности поверхностного монтажа для себя лично. Ведь процесс изготовления печатной платы упрощается (не нужно сверлить отверстия, формовать выводы деталей), а получаемый выигрыш в плотности монтажа заметен невооруженным глазом.

Основой наших конструкций является схема несимметричного мультивибратора на транзисторах различной структуры.

Соберем «мигалку» на светодиоде, которая будет служить талисманом, а также создадим задел для будущих конструкций, изготовив прототип популярной у радиолюбителей, но не совсем доступной микросхемы .

Несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры

(рис. 1) является настоящим «бестселлером» в радиолюбительской литературе .

Рис. 1. Схема несимметричного мультивибратора

Подключая в схему те или иные внешние цепи, можно собрать не один десяток конструкций. Например, звуковой пробник, генератор для изучения азбуки Морзе, прибор для отпугивания москитов, основа одноголосого музыкального инструмента. А применение внешних датчиков или устройств управления в цепи базы транзистора VT1 позволяет получить сторожевое устройство, индикатор влажности, освещённости, температуры и многие другие конструкции.

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Список источников

1. Мосягин В.В. Секреты радиолюбительского мастерства. – М.: СОЛОН-Пресс. – 2005, 216 с. (с. 47 – 64).
2. Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем радиолюбителям. Книга 1. – М.: Альтекс-А, 2001. – 352 с.
3. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Контроль и защита источников питания. Книга 4. – М.: Альтекс-А, 2002. – 176 с.
4. Низковольтная «мигалка». (За рубежом) // Радио, 1998, №6, с. 64.
5.
6.
7.
8. Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. – М:.Мир, 1989 (схема 46. Простой индикатор разряда батареи, с. 104; схема 47. Маркер фалиня (мигающий), с. 105).
9. Генератор на LM3909 // Радиосхема, 2008, №2.Специальность по диплому - радиоинженер, к.т.н.

Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.

Читательское голосование

Статью одобрили 66 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

Дополнив предыдущий генератор несколькими деталями, удастся получить светодиодную «мигалку» (рис. 2.3).

Генератор работает следующим образом. При включении источника питания конденсаторы С1 и С 2 начинают заряжаться каждый по своей цепи. Конденсатор С1 по цепи Rl, CI, R2, а конденсатор С2 по цепи R3, С2, R2. Поскольку постоянная времени второй цепи много меньше первой, сначала зарядится до напряжения источника питания конденсатор С2. По мере заряда конденсатора С1 транзистор VT1 начинает открываться и открывает транзистор VT2. Далее процесс открывания обеих транзисторов происходит лавинообразно. Сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора VT2 становится очень малым, и напряжение питания батареи GB1 оказывается приложенным к резистору R2. Благодаря элементам R3, С2, называемым схемой «вольтодобавки», заряженный до напряжения источника питания конденсатор С2 оказывается подключенным последовательно с гальваническим элементом и приложенное к светодиоду напряжение почти удваивается. В процессе разряда конденсатора С2 светодиод некоторое время светится, так как к нему приложено напряжение выше порогового. Конденсатор С1 также начинает разряжаться, что приводит к закрытию транзистора VT1, а вслед за ним и VT2. Процесс этот снова происходит лавинообразно, до надежного закрытия обоих транзисторов. Далее конденсаторы С1 и С2 опять начинают заряжаться и работа устройства повторяется, как это было описано выше.

Частота генерации зависит от сопротивления резисторов R1, R2, емкости конденсатора С1 и напряжения источника питания GB1. При указанных на схеме значениях указанных элементов она составляет около 1,3 Гц. Ток, потребляемый устройством от батареи, равен 0,12 мА. При питании от элемента АА данное устройство подобно «лампочке Пинк Флойдыча» (в свое время группа Pink Floyd выпустила компакт-диск с альбомом Pulse, в котором был встроен мигающий светодиод) - способно непрерывно работать в течение более одного года.

Рис. 2.3. Генератор световых импульсов на транзисторах

Светоизлучающий диод HL1 должен иметь рабочее напряжение менее 2 В. Можно использовать AJI112, AJI307A, AJI310, AJI316 (красный цвет свечения), AJI360 (зеленый цвет свечения).

Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов на транзисторах приведены на рис. 2.4. Можно использовать транзисторы КТ315, КТ361 с любыми буквенными индексами. Конденсатор С1 типа К10-17, К10-47, оксидный С2 - К50-16, К50-35. В простых конструкциях, подобных этой, можно отказаться от печатного монтажа, выполнив его предварительно залуженным медным проводом толщиной 0,4…0,6 мм. Выводы деталей обрезают на расстоянии 3…4 мм от платы и вокруг каждого вывода делают 1-2 витка монтажного провода. Затем пропаивают витки паяльником. На выводы элементов, которые приподняты над платой (транзисторы VT1, VT2, светодиод HL1), надевают отрезки поливини лхлоридных трубочек, лучше разноцветных. Можно ввести свой «стандарт» маркировки элементов, например, для вывода эмиттера всегда использовать трубочки синего цвета, коллектора - красного, а базы - белого. Кстати, при монтаже располагайте элементы на плате так, чтобы надписи на них всегда можно было прочесть. Еще лучше, чтобы все надписи были обращены в одну сторону, например, слева направо.

Еще один генератор световых импульсов представляет собой формирователь прямоугольных импульсов на ОУ (рис. 2.5). Резисторы Rl, R2 образуют искусственную среднюю точку. Цепь отрицательной обратной связи образуют элементы R5, С1, а цепь положительной обратной связи - делитель R3, R4. Выходное напряжение генератора поступает на неинвер-

Рис. 2.5. Генератор световых импульсов на ОУ

тирующий вход через делитель R3, R4 с коэффициентом деления

Предположим, что на выходе ОУ имеется максимальное напряжение (по отношению к искусственной средней точке соединения резисторов Rl, R2), которое обозначим +ивых тах. С этого момента времени конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R5. ОУ работает в режиме компаратора (устройства сравнения), сравнивает напряжение на конденсаторе С1 с частью выходного напряжения

поданного на его неинвертирующий вход. До момента времени, пока напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на неинвертирующем, выходное напряжение ОУ не изменяется. Как только оказывается превышенным порог переключения ОУ, выходное напряжение начинает уменьшаться, а положительная обратная связь через делитель R3, R4 придает этому процессу лавинообразный характер. Напряжение на выходе ОУ быстро достигает максимального отрицательного значения -ивых
шах- Процесс перезарядки конденсатора С1 пойдет в другую сторону. Как только напряжение на конденсаторе С1 станет более отрицательным, чем напряжение на резисторе R3 делителя R3, R4, ОУ вновь

Рис. 2.6. Печатная плата генератора световых импульсов на ОУ с размещением элементов

перейдет в состояние, при котором выходное напряжение станет положительным +Uвых mах. Далее процесс повторится. Таким образом, при генерировании колебаний конденсатор С1 периодически перезаряжается в диапазоне напряжений от +Uвых mахК до -Uвых mахК. Период колебаний мультивибратора равен

При R3= R4 период колебаний составляет Т ~ 2,2R5 С1.

Печатная плата и размещение элементов приведены на рис. 2.6. Кроме ОУ К553УД2 можно использовать К153УД2, а также многие другие ОУ, например, КР140УД608, КР140УД708. Место установки этих типов ОУ показано на рис. 2.6 штриховыми линиями. Поскольку указанные ОУ имеют внутренние цепи частотной коррекции, надобность в конденсаторе С2 в этом случае отпадает. Резисторы MJIT, С1-4, С2-10, С2-33 мощностью 0,125 или 0,25 Вт, конденсаторы КМ, КЛС, К10.

Учитывая, что в генераторе световых импульсов работают ОУ практически любого типа, можно изготовить своеобразный «тестер» для проверки ОУ. Интересное конструктивное исполнение такого устройства предложено в .

Третья схема генератора световых импульсов выполнена на цифровой KMOII-микросхеме. Она может найти применение в качестве имитатора охранной системы, в игрушках, схемах сигнализации режимов работы. Схема генератора световых импульсов приведена на рис. 2.7. Она состоит из генератора на элементах DD1.1, DDI.2 и включенных последовательно буферных элементов DD1.3, DDI.4. В силу невысокой нагрузочной

Рис. 2.7. Генератор световых импульсов на цифровой микросхеме

способности элементов КМОП в генераторе установлены усилители мощности на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4. На выходах усилителей мощности наблюдаются импульсы противоположной полярности с частотой следования, определяемой частотозадающими элементами R2, С1 генератора. Частота генератора примерно равна Fr= 1,4 R2C1. При указанных на схеме элементах она составляет около 1 Гц.

Конденсатор С2 блокировочный по цепи питания устройства. Резистор R1 защищает вход микросхемы от перегрузок, резисторы R3, R4 определяют ток через светодиоды. В качестве примера на рис. 2.7 показаны четыре варианта подключения светодиодов к генератору световых импульсов, которые могут найти применение в конкретных конструкциях радиолюбителя. Для улучшения понимания принципа работы устройства конденсаторы СЗ, С4 изображены там, где они используются в работе.

Для первого и второго вариантов устанавливать транзисторы VT2, VT4 и конденсаторы СЗ, С4 не требуется. В первом варианте используются отдельные светодиоды любого цвета свечения, подключаемые анодом к выходам 1 и 2 генератора (либо только к одному из выходов). Наиболее широко распространенные светодиоды серии AJI307 имеют следующие цвета свечения в зависимости от индексов: К - красный, Р - оранжевый, М, Е - желтый, Г - зеленый.

Во втором варианте применен двухцветный светодиод AJIC331AM с отдельными выводами от кристаллов, который поочередно загорается зеленым и красным цветом.

Третий и четвертый варианты подключения рассчитаны на использование двухцветных светодиодов со встречно-параллельным включением. Здесь можно использовать светодиоды КИПД41 А-КИПД41М или любые из серии КИПД45.

В третьем варианте конденсаторы СЗ, С4 не устанавливаются, резистор R4 можно заменить перемычкой, а резистор R3 имеет номинал 470 Ом.

В четвертом варианте подключения сопротивление резисторов R3 и R4 составляет около 120 Ом. Подбором сопротивлений этих резисторов и выбором емкостей конденсаторов СЗ, С4 можно установить различную длительность вспышек светодиодов HL5, HL6. При увеличении емкости цвет свечения будет меняться скачком; при указанной на схеме наблюдаются короткие вспышки с поочередным изменением цвета свечения.

Печатная плата генератора световых импульсов и размещение деталей на ней показаны на рис. 2.8. В генераторе кроме указанной на схеме можно использовать аналогичную микросхему серии К1561. При изменении рисунка печатной платы можно применить и другие микросхемы серий К176, К561, К1561. Конденсатор С1 типа К10-17, К73, К78, остальное - К50-6, К50-16, К50-35. Резисторы MJIT, С2-33, С1-4. Транзисторы VT1, VT3 - любые из серий КТ315, КТ3102, a VT2, VT4 - из серий КТ361, КТ3107.

Налаживание генератора световых импульсов сводится к установке требуемой частоты переключения светодиодов, которая грубо может выбрана подбором конденсатора С1, а точнее - резистором R2. На время настройки частоты можно составить R2 из двух резисторов - переменного (1…2 мОм) и постоянного 100 кОм. После установки требуемой частоты генератора измеряют сопротивление цепочки из указанных резисторов и заменяют постоянным. Иногда требуется изменить яркость свечения светодиодов, которая выбирается подбором резисторов R3, R4. Необходимо следить за тем, чтобы не был превышен максимальный ток через светодиоды.

Answer

Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.

Продолжая рубрику статьей для начинающих радиолюбителей, хочу поделится схемой простейшего звукового генератора, который можно построить всего на двух компонентах. Эта схема предназначена для демонстрации принципа работы мигающего светодиода. Как уже догадались, один из компонентов - мигающий светодиод, второй компонент - громкоговоритель.

Мигающий светодиод можно использовать буквально любой, цвет и размеры не имеют значения. Мигающий светодиод у нас будет играть роль задающего генератора. Обычно, частота миганий таких светодиодов 1-4 Герц. Диапазон питающих напряжений 2-4 вольт, на практике светодиод отлично работает и от более высокого напряжения, поскольку это не просто светодиод. В него встроен чип, который работает на определенной частоте, что-то вроде низкочастотного мультивибратора. Схема не содержит дополнительных компонентов и может быть изготовлена за несколько секунд.

В качестве звукового излучателя можно использовать любую ВЧ головку или пьезоизлучатель (но эффект получается более хорошим, если использовать высокочастотные головки). Можно использовать динамические головки любой мощности и с любым сопротивлением катушки.

Источником питания может служить один аккумулятор от мобильного телефона или две пальчиковые батарейки. Вся схема из себя представляет последовательное включение мигающего светодиода и ВЧ динамической головки. При подаче питания схема может не заработать. В таком случае нужно менять полярность питания.

Светодиод будет мигать с определенной частотой, этим подавая кратковременные импульсы на катушку динамической головки. Мы получим эффект, который более похож на тиканье настенных часов. Такой простейший звуковой генератор может быть использован в самых разных электронных игрушках (музыкальные шкатулки, простейшие сигнализации и т.п.). Если дополнить конструкцию кнопкой, то можно получить простейший дверной звонок. Конечно, сигнал, который поступает на динамическую головку достаточно слаб, но его можно усилить применением простого усилителя мощности низкой частоты. Такая система может быть использована в качестве сигнализатора уровня воды, влажности и даже радиации. Устройство не только излучает звуковой сигнал, не нужно забыть о мигающем светодиоде, который играет роль генератора. Такая простая конструкция имеет полное право называться свето-звуковым генератором. Светодиод может быть заменен простым мультивибратором. Применение последнего даст нам возможность регулировать частоту генерируемых импульсов.

Лишены возможности купить готовый мигающий светодиод, где внутрь колбы встроены необходимые элементы для осуществления нужной функции (осталось подключить батарейку) — попробуйте собрать авторскую схему. Понадобится немногое: рассчитать резистор светодиода, задающий совместно с конденсатором период колебаний в цепи, ограничить ток, выбрать тип ключа. По некоторым причинам экономика страны работает на добывающую отрасль, электроника закопана глубоко в землю. С элементной базой напряг.

Принцип действия светодиода

Подключая светодиод, узнайте минимум теории — портал ВашТехник готов помочь. Район p-n перехода за счет существования дырочной и электронной проводимости образует зону несвойственных толще основного кристалла энергетических уровней. Рекомбинируя, носители заряда высвобождают энергию, если величина равна кванту света, спай двух материалов начинает лучиться. Оттенок определен некоторыми величинами, соотношение выглядит так:

E = h c / λ; h = 6,6 х 10-34 – постоянная Планка, с = 3 х 108 – скорость света, греческой буквой лямбда обозначается длина волны (м).

Из утверждения следует: может быть создан диод, где разница энергетических уровней присутствует. Так изготавливаются светодиоды. В зависимости от разницы уровней, цвет синий, красный, зелёный. Редкие светодиоды обладают одинаковым КПД. Слабыми считают синие, которые исторически появились последними. КПД светодиодов сравнительно мал (для полупроводниковой техники), редко достигает 45%. Удельное превращение электрической энергии в полезную световую просто потрясающее. Каждый Вт энергии дает фотонов в 6-7 раз больше, нежели спираль накала в эквивалентных условиях потребления. Объясняет, почему светодиоды сегодня занимают прочную позицию в осветительной технике.

Создание мигалки на основе полупроводниковых элементов несравненно проще. Хватит сравнительно малых напряжений, схема начнет работать. Остальное сводится к правильному подбору ключевых и пассивных элементов для создания пилообразного или импульсного напряжения нужной конфигурации:

1. Амплитуда.
2. Скважность.
3. Частота следования.

Очевидно, подключение светодиода к сети 230 вольт выглядит негодной идеей. Присутствуют подобные схемы, но заставить мигать сложно, элементная база отсутствует. Светодиоды работают от гораздо более низких питающих напряжений. Самыми доступными считаются:

• Напряжение +5 В присутствует в устройствах заряда телефонных аккумуляторов, iPad и других гаджетов. Правда, выходной ток невелик, и не нужно. Вдобавок, +5 В нетрудно найти на шине блока питания персонального компьютера. С ограничением тока проблемы устраним. Провод красного цвета, землю ищите на черном.
• Напряжение +7…+9 Встречается на зарядных устройствах ручных радиостанций, в обиходе называемых рациями. Великое множество фирм, у каждой стандарты. Здесь бессильные дать конкретные рекомендации. Рации чаще выходят из строя в силу особенностей использования, лишние зарядные устройства обычно можно достать сравнительно дешево.
• Схема подключения светодиода будет лучше работать от +12 вольт. Стандартное напряжение микроэлектроники, встретим во многих местах. Компьютерный блок содержит вольтаж -12 вольт. Изоляция жилы синяя, сам провод оставлен для совместимости со старыми приводами. В нашем случае может понадобиться, не окажись под рукой элементной базы питания +12 вольт. Комплементарные транзисторы найти, включить вместо исходных сложно. Номиналы пассивных элементов остаются. Светодиод включается обратной стороной.
• Номинал -3,3 вольт на первый взгляд кажется невостребованным. Посчастливится достать на aliexpress RGB светодиоды SMD0603 4 рубля штука. Однако! Падение напряжения в прямом направлении не превышает 3 вольта (обратное включение не понадобится, но в случае неправильной полярности максимальный вольтаж составляет 5).

Устройство светодиода понятно, условия горения известны, приступим к реализации задумки. Заставим элемент мигать.

Тестирование мигающих RGB светодиодов

Компьютерный блок питания выступает идеальным вариантом тестирования светодиодов SMD0603. Нужно просто поставить резистивный делитель. Согласно схеме технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении, заручившись помощью тестера. Прямое измерение здесь невозможно. Соберем схему, показанную ниже:

Провод +3,3 В блока питания компьютера оранжевой изоляции, схемную землю берем с черного. Обратите внимание: опасно включать модуль без нагрузки. Идеально подключить DVD-привод или другое устройство. Допускается при наличии умения обращения с приборами под током снять боковую крышку, извлечь оттуда нужные контакты, не снимать блок питания. Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Измерили сопротивление на параллельном подключении светодиодов и остановились?

Поясняем: в рабочем состоянии светодиодов понадобится включить несколько, проделаем аналогичную настройку. Напряжение питания на микросхеме составит 2,5 вольта. Обратите внимание, светодиоды мигающие, показания неточные. Максимальное не превыше 2,5 вольта. Индикация успешной работы схемы выражается миганием светодиодов. Чтобы часть мерцала, уберем питание с ненужных. Допускается собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.

Номиналы нужно брать весомые, не забывать: значительно ограничим ток, идущий через светодиоды. Фактически потребуется продумать вопрос согласно ситуации.

Обычный светодиод мигает

Схема мигающего светодиода

Схема, изображенная рисунком, использует для работы лавинный пробой транзистора. КТ315Б, используемый в качестве ключа, имеет максимальное обратное напряжения между коллектором и базой 20 вольт. Опасного в таком включении мало. У модификации КТ315Ж параметр составляет 15 вольт, гораздо ближе выбранному напряжению питания +12 вольт. Транзистор использовать не стоит.

Лавинный пробой нештатный режим p-n перехода. За счет превышения обратного напряжения между коллектором и базой происходит ионизация атомов ударами разогнавшихся носителей заряда. Образуется масса свободных заряженных частиц, увлекаемых полем. Очевидцы утверждают: для пробоя транзистора КТ315 требуется обратное напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером, амплитудой 8-9 В.

Пара слов о работе схемы. В первоначальный момент времени начинает заряжаться конденсатор. Подключен на +12 вольт, остальная часть схемы оборвана — закрыт транзисторный ключ. Постепенно разница потенциалов повышается, достигает напряжения лавинного пробоя транзистора. Напряжение конденсатора резко падает, параллельно подключены два открытых p-n перехода:

1. Транзисторный находится в режиме пробоя.
2. Светодиод открыт за счет прямого включения.

В сумме напряжение составит порядка 1 вольта, конденсатор начинает разряжаться через открытые p-n переходы, только напряжение падает ниже 7-8 вольт, везение кончается. Транзисторный ключ закрывается, процесс повторяется заново. Схеме присущ гистерезис. Транзистор открывается при более высоком напряжении, нежели закрывается. Обусловлено инерционностью процессов. Видим, как работает светодиод.

Номиналы резистора, ёмкости определяют период колебаний. Конденсатор можно взять значительно меньше, включив меж коллектором транзистора и светодиодом небольшое сопротивление. Например, 50 Ом. Постоянная разряда резко увеличится, проверить светодиод визуально будет проще (возрастет время горения). Понятно, ток не должен быть слишком большим, максимальные значения берутся из справочников. Не рекомендуется вести подключение светодиодных светильников из-за низкой термостабильности системы и наличия нештатного режима транзистора. Надеемся, обзор получился интересным, картинки доходчивыми, объяснения ясными.