Как работает схема бегущих огней на транзисторах. Какие компоненты нужны для сборки. Где можно применять такую схему. Какие преимущества у схемы на транзисторах перед другими вариантами.
Принцип работы схемы бегущих огней на транзисторах
Схема бегущих огней на транзисторах представляет собой электронное устройство, создающее эффект последовательного включения и выключения нескольких световых элементов. Основой такой схемы является четырехфазный мультивибратор — генератор импульсов, в котором несколько транзисторов открываются и закрываются поочередно в циклическом режиме.
Как работает такая схема?
- Четыре транзистора соединены в кольцевую цепь через конденсаторы и резисторы
- При подаче питания один из транзисторов открывается первым
- Через некоторое время заряжается конденсатор в цепи следующего транзистора, открывая его
- Предыдущий транзистор при этом закрывается
- Процесс повторяется циклически, создавая эффект «бегущего огня»
Компоненты для сборки схемы бегущих огней
Для сборки простой схемы бегущих огней на транзисторах потребуются следующие компоненты:
- Транзисторы — 4 шт (например, КТ361, КТ203)
- Резисторы — 8-10 шт различного номинала
- Конденсаторы — 4-5 шт (например, К50-6)
- Диоды — 12-16 шт (например, Д9)
- Тринисторы — 4 шт (например, КУ101Е)
- Стабилитрон — 1 шт (например, Д814В)
- Печатная плата
- Провода для подключения
Какие транзисторы лучше использовать для схемы бегущих огней? Подойдут маломощные биполярные транзисторы n-p-n структуры, например:
- КТ361
- КТ203
- МП40-МП42
При использовании транзисторов МП40-МП42 может потребоваться корректировка номиналов базовых резисторов.
Этапы сборки схемы бегущих огней на транзисторах
Процесс сборки схемы бегущих огней на транзисторах включает следующие основные этапы:
- Подготовка печатной платы согласно принципиальной схеме
- Монтаж резисторов и конденсаторов
- Установка и пайка транзисторов, диодов, тринисторов
- Монтаж стабилитрона и других компонентов
- Подключение проводов для соединения с нагрузкой (лампами)
- Проверка правильности монтажа и отсутствия замыканий
- Подключение блока питания и тестирование работы схемы
При сборке важно соблюдать полярность полупроводниковых компонентов и электролитических конденсаторов. Рекомендуется использовать качественный припой и флюс для надежной пайки.
Применение схемы бегущих огней на транзисторах
Где можно использовать схему бегущих огней на транзисторах? Основные области применения:
- Праздничная иллюминация и декоративное освещение
- Рекламные вывески и информационные табло
- Сценическое и театральное освещение
- Оформление витрин магазинов
- Подсветка архитектурных элементов зданий
- Декоративное освещение в ландшафтном дизайне
Схема на транзисторах позволяет управлять гирляндами ламп мощностью до 3-10 кВт на канал при использовании соответствующих силовых модулей. Это делает ее подходящей даже для масштабных световых инсталляций.
Преимущества схемы бегущих огней на транзисторах
В чем преимущества схемы бегущих огней на транзисторах перед другими вариантами?
- Простота конструкции и доступность компонентов
- Низкая стоимость по сравнению со схемами на микроконтроллерах
- Высокая надежность и ремонтопригодность
- Возможность управления мощной нагрузкой
- Легкость модификации и расширения схемы
- Наглядность принципа работы для обучения
При этом схема на транзисторах имеет ограниченные возможности программирования эффектов по сравнению с микроконтроллерными решениями. Однако для многих применений этого вполне достаточно.
Модификации и улучшения базовой схемы
Как можно модифицировать и улучшить базовую схему бегущих огней на транзисторах?
- Увеличение количества каналов до 8 и более
- Добавление регулировки скорости переключения
- Использование светодиодов вместо ламп накаливания
- Применение MOSFET-транзисторов для повышения КПД
- Добавление режимов работы (например, случайное мигание)
- Синхронизация с музыкой через микрофонный вход
Для реализации более сложных световых эффектов можно дополнить схему микроконтроллером, который будет управлять базовыми транзисторными ключами. Это позволит сочетать надежность аналоговой схемы с гибкостью цифрового управления.
Техника безопасности при работе со схемой
При сборке и эксплуатации схемы бегущих огней на транзисторах важно соблюдать следующие правила безопасности:
- Использовать качественные изолированные провода
- Обеспечить надежное заземление корпуса устройства
- Применять предохранители для защиты от перегрузки
- Не превышать допустимую мощность нагрузки
- Использовать понижающие трансформаторы для гирлянд
- Не оставлять работающее устройство без присмотра
При работе с сетевым напряжением 220В необходимо соблюдать особую осторожность и по возможности использовать безопасное низковольтное питание. Сборку и настройку схемы следует выполнять при отключенном напряжении питания.
Заключение
Схема бегущих огней на транзисторах представляет собой простое и эффективное решение для создания динамических световых эффектов. Несмотря на появление более современных цифровых контроллеров, такие схемы остаются востребованными благодаря своей надежности, доступности компонентов и наглядности принципа работы. Правильно собранная схема может служить долгие годы, радуя яркими световыми эффектами.
Бегущие огни на четырехфазном мультивибраторе
материалы в категории
В основу автомата «бегущий огонь» положен так называемый четырехфазный мультивибратор: он так-же работает в режиме автогенерации но в отличие от простого мультивибратора он имеет несколько транзисторов (в данном случае их четыре но возможно и больше) которые включаются по очереди в циклическом режиме.
Вообще-то, сказать откровенно, такие мультивибраторы не очень устойчивы в работе и это потребовало существенно усложнить схему введением дополнительных элементов.
Давайте рассмотрим схему устройства:
Этот автомат позволяет управлять четырьмя гирляндами ламп, рассчитанных на напряжение 220 В и ток до 0,2 А. Частота переключения гирлянд составляет примерно 0,5 Гц, но ее нетрудно изменить подбором конденсаторов времязадающих цепей для получения обычного режима поочередного переключения гирлянд.
Устройство выполнено на маломощных транзисторах VT1-VT4, которые управляют тринисторами VS1- VS4, а те, в свою очередь,- гирляндами ламп EL1-EL4.
Для повышения устойчивости введены диоды VD5-VD16.
Предположим, что после включения автомата в сеть раньше других открылся транзистор VT2. Тогда окажутся закрытыми VT3, VT4, VT1, поскольку их базы через разряженный конденсатор С2, диоды VD16, VD10 и открытый транзистор VT2 будут подключены к общему проводу — плюсу источника питания мультивибратора, а значит, к эмиттерам. Со временем конденсатор С2 зарядится, и ток, протекающий через резистор R9, эмиттерный переход транзистора VT3, откроет этот транзистор. Тогда закроется транзистор VT2 — его база через диод VD11 и открытый транзистор VT3 окажется соединенной с эмиттером. Будут также закрыты транзисторы VT4 и VT1. Вскоре зарядится конденсатор С3 и откроется транзистор VT4. Остальные транзисторы закроются. Так будут поочередно переключаться каскады мультивибратора.
Диоды VD5-VD8 используются как нелинейные элементы со стабильным прямым напряжением (до 0,6 В) на них, обеспечивающим надежное закрывание транзисторов мультивибратора.
Часть коллекторного тока открытого транзистора протекает через управляющий электрод соответствующего тринистора и открывает его. А тот включает «свою» гирлянду ламп.
Гирлянды питаются от сети через двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1-VD4. Для питания же мультивибратора применен простейший параметрический стабилизатор на стабилитроне VD17 и последовательно соединенных балластных резисторах R17, R18. Конденсатор С5 фильтрует стабилизированное напряжение.
В автомате использованы резисторы МЛТ-2 (R17, R18) и МЛТ-0,125 (остальные). Все конденсаторы — К50-6. Диоды VD5-VD8 могут быть любые из серии Д9; VD1-VD4 — любые другие, выдерживающие обратное напряжение не менее 300 В и выпрямленный ток более 0,2 А. Вместо стабилитрона Д814В подойдет Д810 или любой из серии Д818, а вместо тринисторов КУ101Е-КУ103В. Транзисторы могут быть любые из серий КТ361, КТ203, а также МП40-МП42 (в этом варианте базовые резисторы R3, R7, R11, R15 должны быть сопротивлением 2 кОм). Под эти детали и рассчитана печатная плата из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.
Автомат не требует налаживания, но в случае ненадежного включения той или иной гирлянды может понадобиться подбор соответствующего тринистора.
Обсудить на форуме
Бегущие огни по 8 каналам
Светотехника
ГлавнаяРадиолюбителюСветотехника
19 лет назад
Предлагается 8-каналыная автоматическая установка «Бегущие огни», позволяющая обеспечить большую динамику световых эффектов.
Особенность данной системы заключается в способе соединения ламп в гирляндах. Функциональная схема установки приведена на рис.1. В данной схеме лампы соединены по матричной схеме и подключены к питающей сети через две группы электронных ключей. Первая группа ключей управляется первыми четырьмя каналами схемы управления, а вторая — другими четырьмя каналами.
Рис.1. Функциональная схема установки
Таким образом, возможно перемещение огней как по вертикали, так и по горизонтали. То есть, если первая группа ключей замкнута, а вторая работает по программе «бегущий огонь», — происходит вертикальное перемещение рядов светящихся ламп.
Если замкнута вторая группа ключей, а первая работает по программе «бегущий огонь» — происходит горизонтальное перемещение рядов ламп. При одновременной подаче сигнала «бегущий огонь» на обе группы ключей произойдет перемещение огней по диагонали.
Таким образом, подавая на обе группы ключей различные комбинации управляющих сигналов, можно получить различные комбинации световых эффектов, определяемые программой «прошивки» ППЗУ. Один из вариантов программы приведен в таблице.
Принципиальная схема автомата световых эффектов изображена на рис.2 (управляющая часть) и 3 (силовая).
Рис.2. Принципиальная схема: управляющая часть
Рис.3. Принципиальная схема: Силовая часть
Рис.4. Блок питания
Задающий генератор (рис.2) собран на микросхеме таймера DA1 (КР1006ВИ1). Микросхемы DD1 и DD2 образуют двоичный счетчик перебора адресов ПЗУ DD3. Приведенная схема соединения счетчиков обеспечивает восьмикратный повтор каждой записанной в ПЗУ программы (всего -64).
Выходные ключи на транзисторах VT1…VT8 управляют силовыми модулями UZ1…UZ8. Чертеж печатной платы (12×7 см) автомата приведен на рис.5.
Рис.5. Печатная плата
Блок питания (рис.4) каких-либо особенностей не имеет и должен обеспечивать ток 1 А при напряжении 5 В. В качестве силовых ключей используются оптронные тиристорные модули типа МТ02-25, конструкция которых обеспечивает гальваническую развязку схемы управления от силовых цепей, а также позволяет устанавливать их на одном общем радиаторе. Схема соединения ламп в гирлянде дана на рис.6, а схема соединения гирлянд — на рис.7.
Рис.6. Схема соединения ламп в гирлянде
Рис.7. Схема соединения гирлянд
При использовании силовых модулей МТ02-25 мощность ламп, подключаемых к одному каналу, может достигать 3 кВт, а для модулей МТ0Т0-80 -до 10 кВт на канал.
Автор: Л.ЛЫСЕНКО, г.Бобруйск
Мнения читателей
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Простейшая схема ходовых огней на транзисторах для рождественского освещения
Транзисторная схема ходовых огней может использоваться для создания последовательного эффекта погони за светодиодами без использования ИС.
На приведенном ниже рисунке показан многоступенчатый преобразователь света, в котором используются только 3 биполярных транзистора и другие пассивные части, а не скоординированные схемы.
Идея состоит в том, чтобы соединить свет таким образом, чтобы при выключении один из них вызывал включение при включении и т. д. подает базовый ток на следующий транзистор, после чего включает его.
Можно использовать любое количество ступеней. На рисунке ниже показаны 3 маленьких рождественских лампочки, работающие при напряжении около 5 вольт и 200 мА.
Может потребоваться физический запуск цепи при подключении силы.
Для начала соедините короткое замыкание на любом из конденсаторов, а затем отключите короткое замыкание. Для этого можно использовать ручную защелку.
Все резисторы 100 Ом 1/4 Вт, конденсаторы 220 мкФ/16 В , Диоды 1N4148 подключен, и все лампочки выключены, и каждый из трех конденсаторов заряжен примерно до 5 вольт.
Мы присоединяем перемычку к конденсатору 220 мкФ слева, который освобождает конденсатор и включает транзистор 2-й ступени и сравнительный свет.
В момент снятия перемычки конденсатор начнет заряжаться через базу транзистора 2-й ступени и лампу 1-й ступени.
Это приводит к тому, что транзистор 2-й ступени остается открытым, в то время как конденсатор продолжает заряжаться.
Тем временем конденсатор, соединяющий 2-й и 3-й каскады, будет разряжаться через резистор 100 Ом, диод и транзистор 2-го каскада.
В момент, когда зарядный ток конденсатора упадет ниже уровня, который, как ожидается, будет поддерживать включенным каскад 2, транзистор и свет отключатся, в результате чего напряжение на коллекторе транзистора каскада 2 поднимется до 5 вольт.
Поскольку конденсатор, связывающий 2-ю и 3-ю ступени, освободился и напряжение на коллекторе 2-й ступени возрастает, конденсаторы 2-й и 3-й ступеней будут заряжаться, что приведет к включению 3-й ступени, и цикл повторяется для последовательных ступеней 4,5 ,6,7.
… кроме того, вернуться к 1.
Скорость размещения определяется номиналами конденсатора и резистора (220 мкФ и 100 Ом для этой ситуации), током нагрузки (200 мА для этой ситуации) и увеличением тока конкретного используемого транзистора.
Эти светодиоды продолжают работать со скоростью около 120 полных циклов в каждый момент для 3 ламп, или около 167 мс.
Об администраторе
Взаимодействие с читателем
Простая работающая схема со светодиодами / светодиодами с использованием 3 транзисторов — Deeptronic
Хамуро 2 комментария
Рисунок 1. Собранная схема работающего светодиода Hamuro
Схемы работающего светодиода в Интернете
Схема рабочего светодиода, которую иногда называют схемой поиска светодиодов, имеет очень популярную реализацию с использованием интегральной схемы 4017 (ИС). Почти все электронные веб-сайты имеют схему в своем списке коллекции принципиальных схем, вы можете проверить, например, эту схему танцующего света.
Схема, основанная на этой ИС, очень гибкая, поскольку ее скорость можно легко регулировать, изменяя тактовую частоту, а количество светодиодов можно установить в диапазоне от 2 до 10, подключив последний использованный выход к контакту сброса. Говоря о работе/погоне за светодиодной схемой, у нас возникает вопрос: есть ли более простая альтернатива для работы светодиодной схемы без микросхемы 4017? К счастью, да!
Триггерная схема и ее расширение
Идея этого пришла мне в голову много лет назад, когда я учился в старшей школе, когда я много изучал электронику по очень скудному учебнику, когда мне захотелось изучать магию там, где я Я должен теоретизировать о том, как работают схемы, представляя, как электроны текут в цепи, и базовая схема триггера натолкнула меня на идею сделать работающий светодиод. Базовая схема триггера имеет две подсистемы (блока), которые включаются сами и выключают другую сторону попеременно. Как насчет того, чтобы расширить эту схему, чтобы иметь три блока, и каждый блок подключен для отключения следующего блока в круге? Посмотрите на принципиальную схему цепи ниже (рисунок 2).
Рисунок 2. Принципиальная схема схемы работающего светодиода Hamuro
Схема состоит из трех подсистем, называемых блоком, состоящим из одного светодиода, одного транзистора, одного конденсатора, одного стабилитрона и двух резисторов. Когда мы отключим соединения каждого блока от конденсатора к следующему блоку, тогда каждый блок будет питаться от собственного источника питания, и все светодиоды будут включены. Теперь, если мы затем подключим эти конденсаторы, то активный блок попытается выключить другой блок, замкнув базовый ток на землю через конденсатор к активному транзистору.
Запуск схемы для более низкого напряжения
К базе каждого транзистора добавлен стабилитрон, чтобы повысить уровень его включения. Без этих диодов светодиод не будет полностью выключен, если мы будем использовать эту схему при напряжении питания 6 В или выше. Конечно, вы можете не использовать эти диоды, если хотите использовать эту схему с батареями 3 В, уменьшите резисторы R1, R3 и R5, если вы это сделаете.
Асимметрия смещения транзисторов
Если вы посмотрите на резистор смещения R7, он дает другой ток смещения для транзистора по сравнению с другими транзисторами, и это дает более короткий период выключения LED3. На самом деле это не очень хорошо, но эта асимметрия необходима, чтобы убедиться, что схема не застрянет в сбалансированном состоянии, которое не дает колебаний. Когда все смещения уравновешены, это застрявшее состояние обычно происходит при включении питания, тогда мы должны сделать «сброс», закоротив один из любых конденсаторов, чтобы сбросить заряд и заставить схему колебаться.
