Переключатель трёх новогодних ёлочных гирлянд

Более эффективно будет освещаться новогодняя елка, на ветвях которой разместятся три гирлянды ламп и каждая из них начнет вспыхивать через определенные промежутки времени. Автомат для такого управления гирляндами можно собрать на транзисторах и тринисторах по схеме, приведенной на рис. 85. Причем благодаря использованию тринисторов яркость свечения гирлянд удастся изменять не скачком, как, например, в предыдущих устройствах, а более плавно.

Хотя на схеме показаны три гирлянды ламп (ELI—ELIO, EL11—EL20, EL21—EL30), для управления их свечением используются всего два одинаковых блока — А1 и А2.

Рассмотрим работу одного из блоков—А1. В него входят релаксационный генератор на динисторе VD1 и регулятор мощности, выполненный на транзисторе VT1, динисторе VD2 и тринисторе VS1. После включения устройства в сеть начинает заряжаться (через резистор R1) конденсатор С2. Когда напряжение на нем достигнет напряжения включения динистора, конденсатор разря-дится через динистор и резистор R2. Продолжительность зарядки конденсатора зависит от его емкости и сопротивления резистора R1, а продолжительность разрядки — от его емкости и сопротивления резистора R2. Суммарное время цикла зарядка — разрядка и определяет частоту переключения гирлянд. Для ее уменьшения (когда это необходимо) параллельно конденсатору С2 подключают выключателем SA1 конденсатор С1.

Выделяющиеся на конденсаторе С2 импульсы релаксационного генератора поступают через резисторы R3, R4 на базу транзистора VT1, участок коллектор— эмиттер которого подключен параллельно конденсатору С4 — он является элементом фазосдвигающей цепочки R6C4.

Пока транзистор закрыт (в начале зарядки конденсатора С2 или в конце разрядки его), конденсатор С4 заряжается быстрее, динистор VD2, а вслед за ним и тринистор VS1, открываются с небольшой задержкой по отношению к началу полупериода сетевого напряжения. Гирлянда ламп ELI—EL10 горит ярко. По мере нарастания на базе транзистора амплитуды импульса, поступающего с движка переменного резистора R4, транзистор начинает открываться и шунтировать конденсатор С4. Скорость зарядки конденсатора снижается, за

держка открывания тринистора возрастает, яркость гирлянды падает. Переменным резистором R2 устанавливают частоту, а резистором R4 — диапазон изменения яркости гирлянды.

Аналогично работает и блок А2, управляющий работой гирлянды ламп EL21—EL30. Но между блоками нет никакой синхронизации, каждый из них работает со евоей частотой переключения. Поэтому могут наблюдаться такие моменты, когда обе гирлянды окажутся погашенными, что нежелательно при эксплуатации автомата в затемненном помещении. Вот почему в устройство введена дополнительная гирлянда ламп EL11—EL20, подключенная к выходам обоих блоков через развязывающие диоды VD3, VD4. Если горят основные гирлянды, дополнительная почти не светится. При ярко горящей одной основной гирлянде дополнительная с другой основной оказываются включенными последовательно и светятся вполнакала. Когда же гаснут обе основные гирлянды, вспыхивает дополнительная. При желании дополнительную гирлянду можно обесточить выключателем SA2.

Транзисторы КТ315В можно заменить на КТ312Б, тринисторы КУ201К— на КУ201Л, диоды D226B —на другие выпрямительные, рассчитанные на выпрямленный ток не менее 100 мА и обратное напряжение не ниже 300 В. Конденсаторы С1—СЗ—К50-6, С4—МБМ. Динисторы — указанного на схеме типа, но при монтаже их желательно в качестве VD1 использовать тот, у которого большее напряжение включения (это нетрудно определить по амплитуде импульсов между анодом динистора и общим проводом блока). Постоянные резисторы — МЛТ-2 (R6), МЛТ-1 (R1), МЛТ-0,25 (остальные), переменные R2 и R4 — СП-1.

Детали каждого блока (кроме выключателя и переменных резисторов) монтируют на отдельной печатной плате (рис. 86), которую затем устанавливают внутри общего корпуса — пульта управления. На лицевой панели пульта крепят переменные резисторы и выключатели, а на задней стенке — гнездовые части разъемов XI и Х2.

Гирлянды составлены из последовательно соединенных ламп на напряжение 26 В и ток потребления 0,12 А. Лампы размещают в разборных шарах из цветного прозрачного полистирола наружным диаметром 80 мм, внутренним — около 74 мм. Одна половина шара граненая, вторая — гладкая с нанесенным на нее зеркальным покрытием. В каждом шаре монтируют по три лампы (в одном шаре, например, ELI, ELI 1, EL21, в другом—EL2, EL12, EL22 и т. д.), окрашенные цапон-лаком в разный цвет. Для крепления ламп вырезают из прозрачного органического стекла держатели (рис. 87) с тремя отогнутыми лапками. В отверстия лапок лампы ввинчивают в нагретом состоянии цоколем к центру держателя. Все держатели устанавливают в шарах лампами к зеркальному покрытию. Соединительные провода между лампами свивают, концы проводов гирлянд подпаивают к штырьковым частям разъемов XI и Х2.

Нетрудно подсчитать, что все гирлянды разместились в десяти шарах, представляющих собой своеобразную «нитку». Конечно, для большой елки число таких «ниток» можно увеличить, включив гирлянды параллельно. В этом случае придется заменить диоды VD3—VD8 другими, рассчитанными на больший выпрямленный ток.

Налаживание устройства начинают с регулятора мощности. Движок переменного резистора R4 устанавливают в нижнее по схеме положение, и подбором резистора R6 (если это требуется) добиваются наибольшей яркости свечения гирлянды ELI—EL10 или EL21—EL30 при проверке соответствующего блока. Гирлянду EL11—EL20 временно отключают выключателем SA2.

Далее проверяют релаксационный генератор. Движок резистора R4 устанавливают в верхнее, a R2 в нижнее по схеме положение. Если генератор работает, лампы гирлянды будут резко включаться и плавно выключаться. Прл отсутствии колебаний яркости придется подобрать резистор R1. Причем сделать это нужно так, чтобы устройство устойчиво работало как при пониженном, так и при повышенном на 15% сетевом напряжении (его устанавливают с помощью автотрансформатора), а также при любом положении движка переменного резистора R2.

Несколько лучшие результаты удается получить при использовании вместо релаксационного генератора на динисторе мультивибратора на двух транзисторах, собранного по приведенной на рис. 88 схеме. В этом случае обеспечивается более плавное зажигание и гашение гирлянды, причем этот процесс можно регулировать переменным резистором R16, составляющим с оксидным конденсатором СЗ интегрирующую цепочку. Длительность выходных импульсов мультивибратора и частоту их следования можно изменять переменными резисторами R11 и R13 плавно, а постоянными резисторами RIO, R12 и оксидными конденсатооами С6, С7 — грубо. Питание на мультивибратор подается с диодного моста VD5—VD8 через гасящий резистор R15, составляющий с конденсатором С5 фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения.

При использовании мультивибратора придется несколько увеличить размеры печатной платы, чтобы разместить на ней дополнительные детали. Переменные резисторы R11, R13, R16 в этом варианте устанавливают на лицевой панели корпуса автомата.

Возможно, вы пожелаете управлять регулятором мощности автомата не импульсами генератора (или мультивибратора), а внешним сигналом. В этом случае можете включить в разрыв верхнего по схеме вывода резистора R3 переключатель, подвижный контакт которого будет подключать резистор либо к генератору либо к разъему на который предполагается подавать внешний сигнал (конечно, относительно общего провода блока). Тогда при увеличении положительного напряжения, поступающего на разъем, яркость гирлянды будет падать.

Подавая на разъем сигнал звуковой частоты с магнитофона или проигрывающего устройства, нетрудно заставить вспыхивать гирлянду в такт с исполя-емой мелодией, т. е. сделать гирлянду светомузыкальной. Возможно, для этих целей придется предусмотреть в цепи входного сигнала начальное смещение, приоткрывающее транзистор VT1.

Другой автомат, схема которого приведена на рис. 89, также позволяет плавно переключать гирлянды, причем в зависимости от регулировки автомата они будут или плавно загораться и резко гаснуть, или резко загораться и плавно гаснуть. Такой эффект возникает в результате биений между частотой питающей сети и частотой импульсов управления тринисторами, коммутирующими цепи гирлянд.

Автомат состоит из задающего генератора, генератора управляющих импульсов, электронных ключей и тринисторных регуляторов мощности.

Задающий генератор собран на транзисторах VT4 и VT5 по схеме несимметричного мультивибратора с емкостной связью между эмиттерами транзисторов. Выходные импульсы мультивибратора следуют с частотой примерно 300 Гц — ее можно регулировать в пределах примерно 20 Гц переменным резистором R13. Стабильность частоты обеспечивается питанием мультивибратора от параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне VD9 (резистор R7 —балластный).

Триггеры DD1 и DD2 работают в генераторе управляющих импульсов, представляющем собой синхронный счетчик-делитель на 3. Импульсы на синхронизирующие входы триггеров (выводы 12) поступают с задающего генератора. При этом на выходах счетчика появляются импульсы, следующие с частотой 100 Гц. С помощью дифференцирующих цепочек C2R1, C3R5 и C4R5 задние фронты импульсов (они сдвинуты относительно друг друга на треть периода следования импульсов) счетчика преобразуются в короткие отрицательные импульсы, открывающие транзисторы VT1—VT3 электронных ключей. Импульеы же коллекторных токов транзисторов открывают тринисторы VS1—VS3 я включают гирлянды ламп ELI—EL3.

Гирлянды питаются от двухполупериодного выпрямителя на диодах VD1— VD4, включенных по мостовой схеме. Поскольку сглаживающего конденсатора на выходе выпрямителя нет, частота питающего напряжения равна удвоенной частоте сетевого, т, е, 100 Гц. Если частота управляющих импульсов немного превышает ее, то в результате биений обоих сигналов наблюдается плавное нарастание яркости свечения ламп с последующим их резким выключением. При обратном соотношении частот гирлянды включаются резко и плавно гаснут, Переменный резистор R13 позволяет изменять частоту биений в обе стороны от нуля (среднее положение движка резистора) на 5... 7 Гц.

Питание на транзисторные ключи и генераторы подается с выпрямителя на диодах VD5—VD8, также включенных по мостовой схеме. Переменное напряжение на этот выпрямитель подается со вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1. Выпрямленное напряжение сглаживается оксидным конденсатором С1.

Вместо указанных на схеме транзисторов МП25Б можно использовать другие германиевые или кремниевые транзисторы структуры р-п-р, допускающие ток коллектора до 300 мА и напряжение между коллектором и эмиттером не менее 30 В, а также обладающие коэффициентом передачи тока более 30. В задающем генераторе могут работать другие транзисторы серии КТ315 али КТ312 с коэффициентом передачи не менее 50. Диоды Д246 заменимы на другие, обеспечивающие выпрямленный ток не менее 1 А (для гирлянд мощностью до 200 Вт) и рассчитанные на обратное напряжение более 300 В. Вместо Д226Д подойдут другие диоды этой серии. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, МЛТ-1 (R7), переменный R13—СП-1. Конденсатор Cl—К50-6, С2—С4—КЛС, С5 и С6 — МБМ. Тринисторы, кроме указанных на схеме, могут быть КУ202Л, КУ201Л. Трансформатор питания — унифицированный выходной трансформатор кадровой развертки телевизора (ТВК-70Л2) либо другой готовый трансформатор мощностью не менее 10 Вт и с напряжением на обмотке II около 11 В. Подойдет трансформатор и с большим напряжением, но тогда придется более точно подобрать резисторы R2, R4, R6, R7 (установить резисторы с большим сопротивлением).

Часть деталей автомата монтируют на печатной плате (рис. 90) из фоль-гированного стеклотекстолита. Выводы катодов и управляющих электродоз тринисторов соединяют с соответствующими точками платы монтажными проводниками в изоляции. Кроме того, при использовании гирлянд мощностью более 200 Вт каждый тринистор желательно установить на небольшой радиатор (в этом случае на радиатор устанавливают и мощные диоды VD1—VD4). Выпрямительные диоды и трансформатор укрепляют на отдельной плате из изоляционного материала и монтируют навесным способом. Переменный резистор и сетевой выключатель Q1 устанавливают на корпусе автомата, на задней стенке которого крепят держатель с предохранителем FU1. Для облегчения подключения гирлянд можно укрепить на задней стенке разъемы (они не показаны на схеме) в виде сетевых розеток.

Налаживание автомата сводится к подбору (если это необходимо) резистора R11. Для этого вместо него временно включают переменный резистор сопротивлением 22 или 33 кОм. Движок переменного резистора R13 устанавливают примерно в среднее положение и, перемещая движок дополнительного резистора, добиваются нулевой частоты биений (иначе говоря, остановки переключения гирлянд). Измерив получившееся сопротивление дополнительного резистора, впаивают в автомат постоянный резистор с таким же сопротивлением.