Переключатель четырёх гирлянд

Все чаще можно встретить на новогодней елке не две и не три, а четыре гирлянды ламп, переливающиеся разноцветными огнями. Особенно такое количество гирлянд бывает необходимо для большой елки, например, установленной в школьном зале. Правда, конструкция автомата для управления столькими гирляндами несколько усложняется. Рассмотрим некоторые сравнительно простые варианты автоматов.

Одна из схем автомата приведена на рис. 91. Основные детали в нем — транзисторы, тринисторы, диоды. На транзисторах собран несимметричный мультивибратор, выполняющий роль задающего генератора. Частоту следования его импульсов, выделяющихся на резисторах R1 и R5, можно изменять переменным резистором R3. Импульсы мультивибратора подаются через разделительные конденсаторы С1 и С4 на управляющие электроды тринисторов VS1 и VS2. Диоды VD5 и VD6 защищают управляющие электроды от обратного напряжения.

Питается мультивибратор от выпрямителя на диодах VD8—VD11 через параметрический стабилизатор на стабилитроне VD7 и балластном резисторе R6. Выпрямленное и стабилизированное напряжение сглаживается оксидным конденсатором С5

В анодную цепь каждого тринистора включено по две гирлянды, но зажигаются они не одновременно. К примеру, когда открыт тринистор VS1, зажигается гирлянда ELI во время положительного полупериода напряжения на ее верхнем по схеме выводе или гирлянда EL2 во время такого же полупериода напряжения на ее верхнем выводе. Аналогично включаются и остальные гирлянды.

Поскольку мультивибратор не синхронизирован с частотой сети (как и в предыдущем автомате), фаза управляющих тринисторами импульсов непрерывно изменяется относительно фазы сетевого напряжения, что и определяет скорость переключения гирлянд. Очередность же переключения гирлянд (направление «движения.* света) зависит от частоты мультивибратора, устанавливаемой переменным резистором R3. В среднем положении движка резистора все гирлянды будут гореть постоянно.

В автомате можно использовать тринисторы серий КУ201 или КУ202 с буквенными индексами К—Н. Вместо указанных на схеме транзисторов МП42Б подойдут другие, серий МП39—МП42. Диоды VD1—VD4, VD8—VD11 могут быть, кроме указанных на схеме, серий КД105, КД202 и другие, с обратным напряжением не менее 300В и выпрямленным током более 100 мА; диоды VD5, VD6 — любые из серии Д9; стабилитрон VD7 — Д814А, Д814Б, Д808, Д809. Постоянные резисторы — МЛТ-2 (R6), МЛТ-0,125 или MJIT-0,25 (остальные), переменный R3—'СП-I, СПЗ-12.

Все детали, кроме переменного резистора, сетевого выключателя, предохранителя и гирлянд, смонтированы на печатной плате (рие. 92). На плате предусмотрены отверстия для установки дополнительного конденсатора СЗ', который может понадобиться при подстройке частоты мультивибратора. Смонтированную плату устанавливают в корпус, на котором располагают переменный резистор, выключатель, держатель предохранителя с предохранителем. На одной из стенок корпуса можно укрепить сетевые розетки (или другие разъемы) для подключения гирлянд.

Налаживать автомат лучше всего при пониженном (например, с помощью автотрансформатора) переменном напряжении и с низковольтными лампами в качестве гирлянд. При этом резистор R6 временно заменяют резистором меньшего сопротивления (оно зависит от питающего переменного напряжения).

После включения автомата сразу же должны светиться все гирлянды. Если какой-то из тринисторов не включается и часть гирлянд не горит, необходимо подобрать конденсаторы С1 и С4 большей емкости.

После этого подстраивают мультивибратор. Установив движок переменного резистора примерно в среднее положение, подбором резистора R4 (или R2), а также конденсатора СЗ добиваются остановки переключений гирлянд.

Следующий вариант автомата (рис. 93) выполнен на микросхемах, транзисторах, тринисторах и диодах. На микросхеме DD1 собран симметричный мультивибратор, частоту колебаний которого можно изменять в пределах 195... 205 Гц переменным резистором R2. Через инверторы DD1.3 и DD1.4 прямоугольные импульсы мультивибратора поступают на триггеры DD2.1 и DD2.2, выполняющие роль делителей частоты. Выходные сигналы триггеров поступают на усилители тока-, собранные на транзисторах VT1—VT4, и далее — через конденсаторы СЗ—С6 на управляющие электроды тринисторов VS1—VS4, в анодных цепях которых включены гирлянды ламп ELI—EL4. Как и в других подобных схемах управления тринисторами, между управляющим электродом и катодом каждого тринпстора включен диод, защищающий управляющий переход от обратного напряжения.

В зависимости от соотношения частот мультивибратора и осветительной сети гирлянды или плавно зажигаются и резко гаснут или резко зажигаются и плавно гаснут. Желаемую периодичность этого процесса, иначе говоря скоромь переключения гирлянд, устанавливают переменным резистором R2.

Мультивибратор, триггеры и усилители тока питаются постоянным напряжением 5 В, которое можно подавать от стабилизированного выпрямителя, рассчитанного на ток нагрузки до 100 мА. На тринисторы и гирлянды подается пульсирующее напряжение с выпрямителя на диодах VD5—VD8.

Вместо указанных на схеме в автомате могут работать тринисторы КУ201К, КУ201Л, КУ202К—КУ202Н; выпрямительные диоды VD5—VD8—КД202Н, КД202Р, КД202С, Д247, Д248; защитные диоды VD1—VD4 — Д220, Д223, КД503; транзисторы—любые из серии КТ315. Конденсаторы С1, С2 — МБМ, остальные — любого типа емкостью 0,047 ... 0,2 мкФ.

Для монтажа деталей автомата подойдет печатная плата, чертежи которой приведены на рис. 94. На плате размещены все детали за исключением переменного резистора и, конечно, гирлянд, а также предохранителя FU1.

Хотя переключатель рассчитан на подключение гирлянд с питающим напряжением 220 В при токе потребления до 0,5 А, к нему можно подсоединять и более мощные гирлянды. Но в этом случае тринисторы и выпрямительные диоды следует установить на радиаторы.

Безошибочно смонтированный автомат начинает работать сразу. Если потребуется, пределы изменения частоты мультивибратора можно изменить подбором резистора R1 и установкой переменного резистора другого номинала |470, 680 или 220 Ом).

Небольшое дополнение к автомату в виде каскада на одном транзисторе (рис 95) позволит разнообразить переключение гирлянд. Вход каскада соединяют с линейным выходом усилителя 34 электрофона или магнитофона. Благодаря диоду VD9 транзистор VT5 открывается лишь во время положительных полупериодов входного сигнала, и тем сильнее, чем больше амплитудз сигнала. В результате изменяется сопротивление участка коллектор-эмиттер транзистора, а значит, изменяется частота мультивибратора автомата и, следовательно, частота переключения гирлянд.

Установив переменным резистором R2 автомата частоту мультивибратора 200 Гц, при которой гирлянды не переключаются, а постоянно светятся, удается наблюдать интересный эффект. С появлением входного сигнала гирлянды «оживают» и начинают переключаться, причем скорость переключения изменяется в такт с музыкой.

И еще одна схема может быть реализована при постройке переключателя четырех гирлянд — она приведена на рис. 96. Это автомат, который резко отличается от своих предшественников, поскольку позволяет «увидеть» десять вариантов последовательностей включения гирлянд. Нужную программу работы устанавливают переключателями SA1 и SB1.

Как и в предыдущих конструкциях, основу автомата составляет задающий генератор — он в данном случае выполнен на элементах DD2.1—DD2.3. Частота следования импульсов генератора зависит от емкости конденсатора

С1 и суммарного сопротивления резисторов R1 и R2. Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту следования импульсов, а значит, и частоту переключения гирлянд.

Импульсы задающего генератора поступают на входы «С» (синхронизирующие) триггеров DD3.1—DD4.2 — на них выполнен регистр сдвига. В зависимости от положения подвижного контакта переключателя SA1 будет та или иная последовательность появления логических сигналов (0 или 1) на прямых и инверсных выходах триггеров.

Кнопочным переключателем SB1 запускают регистр сдвига и корректируют задаваемую программу переключения гирлянд. В зависимости от продолжительности удержания кнопки в нажатом состоянии можно получать (при одном и том же положении подвижного контакта переключателя SA1) несколько разновидностей сочетаний включения гирлянд.

Каждая гирлянда включена в анодную цепь «своего» тринистора, на управляющий электрод которого подано через ограничительный резистор постоянное напряжение 5 В. А между управляющим электродом и катодом триня--стора включен транзисторный ключ.

Когда с инверсного выхода триггера на базу транзистора поступает логический 0, транзистор закрыт. Но зато открыт тринистор, и горит гирлянда в его анодной цепи. Как только на инверсном выходе триггера появляется логическая 1, транзистор открывается и шунтирует цепь управляющего электрода тринистора. Тиинистор закрывается, гирлянда гаснет.

Выше было сказано, что варьируя продолжительностью нажатия кнопки переключателя SB1, можно «запрограммировать» самые разнообразные сочетания включения гирлянд. К примеру, в положении «1» переключателя SA1 удается получить такие сочетания (тире указывает на одновременно горящие гирлянды, точкой с запятой отделены варианты сочетаний): 1, 2, 3, 4; 1—2, 2—3, 3—4, 4—1; 1—2—3, 2—3—4, 3—4—1, 4—1—2; 1—3, 2—4. В положении «2» сочетания иные: 1, 1—2, 1—2—3, 1—2—3—4, 2—3—4, 3—4, 4; 2—3, 1—3—4,

2—4, 3, 1—4, 2, 1—3, 1—2—4; в положении «3»; 2—3, 1—3—4, 1—2—4; 1—4, 2, 3; в положении «4»: 1, 1—2, 1—2—3, 2—3—4, 3—4, 4; в положении «5»: 1-—3, 2—4. В положении «6» вступает в работу узел, выполненный на элементах DD1.1—DD1.3 и DD2.4, который выполняет операцию «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ». Гирлянды начинают включаться по изменяющейся очередности, создавая впечатление повторения разнообразия предыдущих программ. В положении «7» работа переключателя останавливается, и вспыхивают сразу все гирлянды.

Вот какая насыщенная программа может выполняться автоматом.

Анодные цепи тринисторов, а значит, гирлянды, питаются от выпрямителя на диодах VD1—VD4,. а цепи управляющих электродов, транзисторные ключи и микросхемы — от любого источника со стабилизированным выходным напряжением 5 В при токе нагрузки до 200 мА. Мощность каждой гирлянды при этом может достигать 500 Вт.

В автомате могут работать любые транзисторы серии КТ315; тринисторы— КУ201, КУ202 с буквенными индексами К—Н (при указанной максимальной мощности гирлянд тринисторы и диоды желательно установить на небольшие радиаторы); диоды—любые, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 300 В и выпрямленный ток, превышающий суммарный ток потребления гирлянд. Постоянные резисторы — MJIT-0,125 или МЛТ-0,25, переменный — СП-1. Оксидный конденсатор — К50-6, переключатель SA1—галетный, например 11П1Н (число егоположений ограничивают до семи перестановкой фиксатора), SB1—кнопка МТ1-1. Часть деталей автомата смонтирована на печатной плате (рис. 97) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плату укрепляют на общем шасси из изоляционного материала, на котором также закреплены П-образные радиаторы для тринисторов и диодов, согнутые из полосок листового алюминия толщиной 2 мм и размерами 25x55 мм. На шасси могут быть расположены и детали стабилизированного источника питания.

Органы управления автоматом — переключатели, переменный резистор и выключатель стабилизированного блока питания (если он смонтирован на шасси) укрепляют на передней стенке корпуса, в котором установлено шасси. На задней стенке крепят сетевые розетки (они не показаны на схеме) для подключения гирлянд.

В случае отсутствия микросхемы К155ЛЕ1 можно собрать «комплексный» узел на элементах микросхемы К155ЛАЗ по приведенной на рис. 98 схеме, Узел значительно упростится, если использовать в нем один из элементов микросхемы К155ЛП5. Тогда вывод 3 микросхемы подключают к контакту «6» переключателя SA1, а выводы 1 и 2 — соответственно к выводам 12 и 9 микросхемы DD3 (триггер DD3.1). Естественно, должны быть подключены к источнику питания выводы 7 (—5 В) и 14 ( + 5 В) микросхемы. В любом варианте нового исполнения узла придется изменить рисунок печати на плате.

Можно поступить еще проще — отказаться от узла, а значит, и от «комплексной» программы зажигания гирлянд.

Автомат не требует налаживания, но для надежного переключения гирлянд, возможно, придется уменьшить сопротивление резисторов в цепи управляющих электродов тринисторов до 200 Ом. А при желании изменить частоту переключения следует подобрать резисторы Rl, R2 и конденсатор С1.