Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Наступил август, дни становятся короче, вечера холоднее и дольше — а значит, самое время начать собирать забавные светодиодные эффекты, которые «согреют» атмосферу своим мерцанием в вечернем полумраке. Светодиодные эффекты, представленные в виде схем для сборки в интернете обычно бывают либо сложными и очень масштабными, управлением которыми производится с помощью микроконтроллера, либо наоборот, слишком простыми и примитивными, построенными на нескольких транзисторах. К последним можно отнести, например, всем известный, и, кстати, не устаревающий мультивибратор. Микроконтроллеры и их программирование доступными не каждому, поэтому часто приходится ограничиваться их отсутствием. Однако среди светодиодных эффектов есть альтернатива, представленная в описываемой статье — светодиодный LED-кубик, состоящий из 27-ми светодиодов, и управляемый всего двумя доступными микросхемами, которым не требуется программирование. Между тем, по эффектности такой кубик практически не уступает микроконтроллерным системам. Его схема представлена ниже.
Смысл заключается в том, что из 27-ти светодиодов составляется кубик с гранями 3 на 3 светодиода. При включении схемы они начинают затейливым образом перемигиваться, создавая некое подобие 3D эффекта. Формируют эти перемигивания всего две микросхемы.
Первая из них — очень популярный таймер NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1), представляет собой генератор прямоугольных импульсов. Продаётся в любом магазине радиодеталей и стоит пару десятков рублей, вид микросхемы представлен ниже. Выпускается в корпусе DIP8, существует также и в SMD-корпусе, но в данном случае использование SMD не оправданно.
Вторая микросхема — 14-ти разрядный счётчик-делитель К561ИЕ16, её полный аналоги CD4020, MC14020 также можно использовать в схеме. Микросхема имеет вход, на который подаётся прямоугольные импульсы с таймера NE555, а также несколько выходов, на которых поочерёдно появляется напряжение в такт приходящим на вход импульсам. К выходам микросхемы подключаются сами светодиоды кубика, которые будут загораться в определённых последовательностях. Вид микросхемы ниже.
Также для сборки схемы потребуются 27 светодиодов любого цвета, резистор на 33 кОм и электролитический конденсатор на 10 мкФ. Для удобства в цепь питания ставится кнопка с фиксацией, которая будет включать и отключать кубик.
Главная сложность в сборке конструкции даже не пайка самой схемы, а сборка кубика из светодиодов. Состоять он будет из 3-х этажей, на каждом из этажей будет по 9 светодиодов. Сперва вместе спаиваются отдельные этажи, а затем они совмещаются. Держаться светодиоды будут за счёт собственных выводов, которыми они припаиваются друг к другу. Для центральных светодиодов следует сделать отдельные перемычки из отрезков медной проволоки. При пайке кубика важно соблюсти указанную на схеме полярность каждого из 27-ми светодиодов, если перепутать полярность хоть одного — кубик будет светиться неправильно. Если используются новые светодиоды, определить их полярность довольно просто — короткий вывод всегда будет катодом, а длинный — анодом. Ниже приведены фотографии процесса изготовления кубика. Чем ровнее получится его собрать — тем аккуратнее и приятнее будет смотреться вся конструкция в целом.
Для монтажа электронной схемы следует изготовить печатную плату, на которую также будет устанавливаться и сам кубик. Автор использует для рисования дорожек на текстолите маркер — в дальнейшем плата будет погружена в травильный раствор, при этом вся медь вокруг дорожек растворится. Останется стереть с платы сам маркер и просверлить отверстия в нужных местах под выводы деталей. При рисовании платы также не стоит забывать под место для кубика. Поэтому его стоит изготовить в первую очередь, и уже затем, когда будут известные его конечные размеры, нарисовать на плате контактные площадки под его установку. Ниже представлены фотографии процесса изготовления платы.
Микросхемы на обязательно впаивать прямо на плату — можно использовать панельки, которые впаиваются на плату, и уже на них сверху ставится микросхема. Такой способ позволит избежать необходимости выпаивать микросхему, если она вдруг сгорит из-за переполюсовки или превышении напряжения питания. Кубик запаивается на плату в последнюю очередь — после микросхем и перемычек. Также на плате следует предусмотреть контакты для подключения проводов питания. Напряжение питания схемы составляет 9В — это оптимальное значение, так как при 12В может оказаться многовато для микросхемы-счётчика. Потребляемый ток зависит, в первую очередь, от светодиодов, и составляет 40-80 мА. В качестве пробного источника питания подойдёт Крона, однако спустя пару часов работы кубика она сядет.
Таким образом, получилась простая «конструкция выходного дня», собрать которую можно просто ради интереса и тренировки навыков пайки. Преимуществом схемы является отсутствие необходимости в какой-либо настройке и программировании микроконтроллеров. Удачной сборки!
