Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001

Uk³ady wytwarzaj¹ce

efekty œwietlne zawsze

cieszy³y i ciesz¹ siê du¿¹

popularnoœci¹,

a prezentowany poni¿ej

zaciekawi na pewno nie

jednego czytelnika,

którego interesuj¹ efekty

wizualne wytwarzane

przez uk³ady

elektroniczne.

U

k³ad stwarza interesuj¹ce efekty

poruszania siê (falowania) dwóch

okrêgów œwietlnych (kana³ lewy

i kana³ prawy) zbudowanych z diod

œwiec¹cych (LED). Ka¿dy kana³ ma trzy wspól-

œrodowe okrêgi, które zaœwiecaj¹ siê kolejno

jeden po drugim, stwarzaj¹c efekt falowania.

FALUJ¥CE OKRÊGI ŒWIETLNE

Uk³ad mo¿e zaœwiecaæ okrêgi z okreœlon¹

czêstotliwoœci¹ lub, po do³¹czeniu do wejœcia

sygna³u muzycznego, w rytm tej muzyki. Uk³ad

jest sterowany prze³¹cznikami i potencjome-

trami umieszczonymi na p³ycie czo³owej.

Budowa i dzia³anie uk³adu

Na rys.1 przedstawiono schemat uk³adu, na

wspólnym rysunku pomieszczono wszystkie je-

go bloki funkcjonalne, a wœród nich:

q

czêœæ steruj¹c¹ z zasilaczem stabilizowa-

nym – uk³ady scalone US1

÷

US8, tranzystory

T1

÷

T10, rezystory R1

÷

R34 i kondensatory

C1

÷

C7

q

p³ytê czo³ow¹ – prze³¹czniki S1

÷

S8, z³¹cza

Z1

÷

Z3 i potencjometry R31

÷

R34 (oznaczone

na schemacie monta¿owym jako P1

÷

P4),

q

dwa zespo³y diod œwiec¹cych – D1

÷

D37

i D38

÷

D74.

Poni¿szy opis dotyczy tylko jednego kana³u

(prawego). Konstrukcja i zasada dzia³ania dru-

giego kana³u jest identyczna.

r

Z PRAKTYKI

14

Sygna³ akustyczny, z gniazda G1, trafia do

dzielnika napiêcia z³o¿onego z rezystora R1

i potencjometru R31, a nastêpnie przez kon-

densator C5 do bazy tranzystora T1. Dzielnik

z³o¿ony z rezystorów R2 i R4 jest tak dobrany,

¿e tranzystor, przy braku sygna³u akustyczne-

go, jest zatkany (napiêcie bazy wynosi ok.

0,5 V). Wzmacniacz z tranzystorem T1 odwra-

ca fazê i, przy sygna³ach o amplitudzie prze-

wy¿szaj¹cej 0,2 V, na jego wyjœciu (kolektor)

pojawia siê sygna³ logiczny o poziomie

niskim.

Sygna³ z wyjœcia wzmacniacza przechodzi

kolejno przez dwie bramki NAND oznaczone

US2A i US2B. Na wyjœciu bramki US2B (k.4)

pojawiaj¹ siê na przemian sygna³y o poziomie

logicznym wysokim i niskim.

Z uk³adu scalonego US6, który zawiera w swej

budowie cztery bramki NAND zbudowane zo-

sta³y dwa generatory fali prostok¹tnej. Pierw-

szy sk³ada siê z elementów US6A, US6B,

R13, R32 i C6, a drugi z US6C, US6D, R14,

R33 i C7. Potencjometr R32 s³u¿y do ustawie-

Rys. 1.
Schemat uk³adu
„faluj¹ce okrêgi”

Widok od strony wyprowadzeñ

15

nia czêstotliwoœci powtarzania impulsów pro-

stok¹tnych pojawiaj¹cych siê na wyjœciu pierw-

szego generatora (k.4) uk³adu US6B, zaœ po-

tencjometr R33 – czêstotliwoœci impulsów na

wyjœciu drugiego (k.11).

Je¿eli prze³¹cznik S2 znajduje siê w pozycji

przedstawionej na rys.1, sygna³ z wyjœcia

bramki US2B trafia do wejœcia zegarowego

(CLK) licznika US3 (k.15). Je¿eli natomiast

zostanie ustawiony przeciwnie, to spowoduje

doprowadzenie do licznika sygna³u z wyjœcia

generatora z bramkami US6A i US6B.

Uk³ad scalony US3 (4516) jest rewersyjnym

licznikiem dwójkowym. O kierunku liczenia

decyduje stan logiczny wejœcia ustawiaj¹cego

(U/D). Jeœli bêdzie to stan wysoki, bêdzie po-

wodowa³ liczenie w górê, natomiast przy sta-

nie niskim licznik bêdzie liczy³ w dó³. Sygna³y

z wyjœæ licznika Q0 i Q1 (k.6 i k.11) s¹ dopro-

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001

wadzane do wejϾ bramki ex-NOR (U4A). Na

jej wyjœciu (k.3) pojawia siê sygna³ o poziomie

wysokim wówczas, gdy stany na jej obu wej-

œciach s¹ jednakowe.

Sygna³ z wyjœcia bramki US4A jest

doprowadzany do wejœcia zegarowego (CLK)

przerzutnika typu D (US7A). Jego wejœcie

przygotowuj¹ce D (k.5) zosta³o po³¹czone

z wyjœciem zanegowanym (k.2). Powoduje to,

¿e przy ka¿dym pojawieniu siê logicznej 1 na

wejœciu zegarowym (CLK) na jego wyjœciu

Q (k.1) zmienia siê stan logiczny.

Je¿li prze³¹cznik S4 bêdzie ustawiony tak jak

na schemacie (rys.1), to sygna³ z wyjœcia

Q przerzutnika (k.1) bêdzie doprowadzony do

wejœcia U/D licznika (k.10). W przypadku usta-

wienia prze³¹cznika S4 w pozycji, w której bê-

d¹ zwarte koñcówki 2 i 5, do wejœcia U/D licz-

nika bêdzie doprowadzony sygna³ z generato-

ra impulsów prostok¹tnych z bramka-

mi US6C i US6D. Wówczas licznik

bêdzie liczy³ na przemian w górê

i w dó³, a czas liczenia bêdzie za-

le¿ny od po³o¿enia suwaka poten-

cjometru R33. Do wyjœcia tego gene-

ratora poprzez rezystor R28 jest do-

³¹czona dioda œwiec¹ca D75, której

zadaniem jest informowanie o czêsto-

tliwoœci pracy generatora.

Ustawienie prze³¹cznika S4 w kolej-

nej pozycji, przy zwartych koñców-

kach 2 i 6 lub 2 i 7, powoduje dzia³a-

nie zale¿ne od po³o¿enia prze³¹czni-

ka S5. W pierwszym przypadku do

wejœcia U/D licznika zostaje doprowa-

dzona logiczna 1, co powoduje licze-

nie w górê, zaœ w drugim – zostaje

doprowadzone logiczne 0, co po-

woduje liczenie w dó³. Wyjœcia liczni-

ka (k.6 i k.11) steruj¹ prac¹ dekode-

ra dwubitowego z uk³adem scalo-

nym US5B. Podczas liczenia w górê

kolejno na ka¿dym wyjœciu

US5B (Q0, Q1, Q2 i Q3) pojawiaj¹ siê

sygna³y cyfrowe o poziomie logicznej

1, które powoduj¹ wysterowanie ko-

lejno tranzystorów od T2 do T5.

Przez z³¹cze Z4 i Z4

,

tranzystory ste-

ruj¹ œwieceniem diod. Tranzystor T2

powoduje zaœwiecenie diody D1

umieszczonej w œrodku okrêgów, T3

steruje diodami D2

÷

D7, z których

zbudowany jest pierwszy okr¹g, T4

zaœwieca D8

÷

D19 tworz¹ce okr¹g

wiêkszy, zaœ T4 zaœwieca diody D20

÷

D37

tworz¹ce okr¹g najwiêkszy. Je¿eli licznik bê-

dzie liczyæ w górê, okrêgi rozœwietlaj¹ siê se-

kwencyjnie w kierunku do najwiêkszego, a gdy

licznik liczy³ w dó³ – odwrotnie.

Po naciœniêciu mikro³¹cznika S1, logiczna 1 po-

dana zostaje do wejœcia zeruj¹cego uk³adu

licznika (koñcówka 9) i przerzutnika D (koñców-

ka 4), powoduj¹c zerowanie tych uk³adów.

Funkcje uk³adu

Na p³ycie czo³owej s¹ umieszczone prze³¹cz-

niki i potencjometry realizuj¹ce nastêpuj¹ce

funkcje:

q

wybór prêdkoœci falowania, zale¿nej od

ustawienia potencjometru R32, lub w rytm

muzyki – S2 (kana³ prawy) i S3 (kana³ lewy).

q

wybór sposobu falowania, zaœwiecanie

Rys. 2. P³ytka drukowana czêœci steruj¹cej (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce czêœci steruj¹cej

Rys. 4. P³ytka drukowana p³yty czo³owej (skala 1:1)

Rys. 5. Rozmieszczenie elementów p³yty czo³owej

r

Z PRAKTYKI

16

okrêgów od najmniejszego do najwiêkszego

lub odwrotnie – S4 (kana³ prawy) i S6 (kana³

lewy), kierunek falowania wybierany S5 (kana³

prawy) i S7 (kana³ lewy), z mo¿liwoœci¹ zmian

czêstotliwoœci falowania potencjometrem R33

(oba kana³y)

q

szybkoœæ falowania w rytm tej muzyki –

R31 (kana³ prawy) i R34 (kana³ lewy),

kolejnych rys. 2 i 3 (czêœæ steruj¹ca), 4 i 5

(p³yty czo³owej) oraz 6 i 7 (p³ytki z diodami).

Do wejœcia uk³adu oznaczonego „ZAS” nale-

¿y do³¹czyæ napiêcie zmienne 6

÷

9 V z trans-

formatora sieciowego o mocy ok. 10 VA.

n

Andrzej Maksym

Rys. 6. P³ytka drukowana z diodami (skala 1:1)

Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na p³ytce z diodami

q

ustawianie okrêgów w pozycji pocz¹tko-

wej, czyli œwiecenie wy³¹cznie diod œrodko-

wych – ³¹cznik S1.

Monta¿ i uruchomienie

Elementy uk³adu mieszcz¹ siê na czterech

p³ytkach drukowanych przedstawionych na

FotoprzekaŸnik mo¿e

spe³niaæ wiele ró¿nych

funkcji w urz¹dzeniach

automatyki

przemys³owej,

w gospodarstwie

domowym, jak równie¿

w urz¹dzeniach

alarmowych.

N

a rys.1 przedstawiono schemat

fotoprzekaŸnika zbudowanego

z wykorzystaniem uk³adu scalone-

go, który s³u¿y zwykle do stabiliza-

cji napiêcia. Zastosowano uk³ad scalony

LM137 (stabilizator napiêcia ujemnego o regu-

lowanym napiêciu wyjœciowym), ale mo¿na

równie¿ zastosowaæ regulowany stablilizator

napiêcia dodatniego LM117.

Napiêcie wyjœciowe stabilizatora jest zale¿ne

od wartoœci do³¹czonych rezystancji R1, R2

oraz R3 i wyra¿a siê zale¿noœci¹:

U

V

R

R

R

wy

=

⋅ +

+











125

1

3

1

2

,

FOTOPRZEKANIK

Jako R3 zastosowano fotorezystor. Jego rezy-

stancja w ciemnoœci mo¿e dochodziæ nawet do

kilkuset kiloomów. W tej sytuacji napiêcie na

wyjœciu stabilizatora jest blliskie napiêciu wej-

œciowemu, wynosi ok. 23 V i przekaŸnik P1

jest w stanie aktywnym.

Po oœwietleniu fototranzystora jego rezy-

stancja spada do poziomu pojedynczych

kiloomów, napiêcie wyjœciowe spada do war-

toœci pojedynczych woltów i jest zbyt ma³e by

podtrzymaæ stan aktywny przekaŸnika. Styki

przekaŸnika prze³¹czaj¹ odpowiednie

obwody.

Na rys. 2 przedstawiono p³ytkê drukowan¹

uk³adu, a na rys. 3 rozmieszczenie ele-

mentów.

(cr)

n

Rys. 2. P³ytka drukowana (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów

Rys. 1. Schemat foto-przekaŸnika

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001