Электроника на новогоднем вечере

Подготовка к новогоднему вечеру — хлопотливая и ответственная пора для каждого радиолюбителя. Приходится просматривать много книг и журналов в поисках описания нужной самоделки. Чтобы облегчить эту задачу, предлагаем на выбор несколько конструкций, которые наверняка пригодятся для оборудования домашней елки.

Переключатель на две гирлянды.

Это, пожалуй, самая простая конструкция (рис. 1), которую можно собрать для небольшой новогодней елки. Переключатель рассчитан на работу с двумя гирляндами, по пять лампочек в каждой. Лампочки возьмите на напряжение 3,5 В и ток 0,26 А. В каждой гирлянде лампочки соедините последовательно и закрепите гирлянды на елке, а выводы от гирлянд подсоедините к электронной части конструкции. Она представляет собой так называемый симметричный мультивибратор, то есть такой, в котором продолжительность импульса равна продолжительности паузы.

В мультивибраторе работают два транзистора средней мощности типа П216, но можно использовать и другие подобные транзисторы, например, П216Б, П217, П217Б, П201—П203. При подаче на мультивибратор напряжения питания транзисторы начинают поочередно открываться и закрываться, включая ту или иную гирлянду. Когда, например, открыт транзистор V1, горит гирлянда лампочек H1—Н5, а при открывании транзистора V2 эти лампочки гаснут, а Н6—Н10 загораются. Продолжительность горения гирлянд зависит от номиналов деталей времязадающих цепочек R1С1 и R2С2.

Источник питания гирлянд можно составить из десяти элементов 373, соединенных последовательно. В крайнем случае их заменят четыре батареи 3336Л, но продолжительность работы такого источника уменьшится почти втрое. Лучший же вариант — питать конструкцию от сети через выпрямитель с выходным напряжением 16—18 В при токе не менее 0,3 А.

Резисторы типа МЛТ-0,25, конденсаторы — К50-6. Кроме указанных, можно применить и другие гирлянды, составив каждую из восьми последовательно соединенных лампочек на 2,5 В.

Детали мультивибратора смонтируйте на любой подходящей плате из изоляционного материала. В случае ощутимого нагрева корпусов транзисторов при длительной работе переключателя установите каждый из них на теплоотводящую пластину из металла толщиной 2—3 мм и площадью не менее 30 см2.

 

Вспыхивающая звезда.
Верхушку елки нередко украшают стеклянной звездой. Внутри игрушки можно разместить электрическую лампочку и подключить ее к устройству, периодически подающему на нее напряжение. Схема такого устройства приведена на рис. 2.

При включении устройства в сеть через диод V2 и резистор R1 начинает заряжаться конденсатор С1. Как только напряжение на нем достигнет определенного значения (около 20 В), откроется динистор V1. Конденсатор разрядится на лампочку Н1, которая при этом вспыхнет. Несмотря на то, что напряжение на конденсаторе превышает рабочее напряжение лампочки, она не перегорит — ведь продолжительность разряда настолько мала, что нить лампы не успевает раскалиться выше предельной температуры.

Частота вспышек зависит от сопротивления резистора и емкости конденсатора. Резистор возьмите типа МЛТ-2, конденсатор — К50-6, лампочку — на напряжение 2,5 В и ток 0,29 А. Вместо диода Д226Б можно применить другой выпрямительный диод, рассчитанный на обратное напряжение не ниже 300 В и ток не менее 50 мА.

Детали этого устройства следует смонтировать в коробке из изоляционного материала и вывести из нее две пары проводов в хорошей изоляции — для подключения лампочки и включения конструкции в сеть.

Мигающая маска.
Помимо игрушек, на елке развешивают различные декоративные маски зверей. В этом случае в каждую маску на месте глаз можно вклеить светодиоды, а проводники от них подключить к мультивибратору (рис. 3). Он собран на двух маломощных низкочастотных транзисторах и работает от одной батарейки 3336Л напряжением 4,5 В. Потребляемый устройством ток не превышает 25 мА, поэтому батарейки хватит на несколько десятков часов работы.

Светодиоды характерны тем, что при протекании через них постоянного тока внутри светодиодов появляется свечение. Поэтому в работающем мультивибраторе транзисторы VЗ и V4 поочередно подключают к источнику питания светодиоды V1 и V2, и они начинают вспыхивать. Создается впечатление мигающих глаз маски.

Транзисторы можно взять типа МП39—МП42 с любым буквенным индексом, конденсаторы — типа ЭМ, резисторы — МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Светодиоды АЛ102Б можно заменить на АЛ102В, но в этом случае цвет свечения глаз будет не красный, а зеленый. Яркость свечения светодиодов зависит от протекающего через них тока. Но в то же время ток не должен превышать допустимого. Поэтому при налаживании устройства резисторами R1 и R4 устанавливают ток 20 мА для светодиодов АЛ102Б или 30 мА для АЛ102В.

Детали устройства настолько миниатюрны, что их можно расположить сзади маски и подвести к маске тонкие проводники от батарейки, спрятанной, например, у основания елки.

Цветные тени.
Многие из вас, конечно, бывали в театре и видели, как сцена освещается разноцветными лучами прожекторов. Подобная система освещения новогодней елки использована и в следующей установке, предназначенной больше для новогоднего бала.

Основу установки составляет осветитель (рис. 4), позволяющий изменять окраску светового луча, направленного на елку. К стойке 13 (рис. 4б) прикреплена ось 12 — длинный винт с резьбой М5 или М4. Сначала на винт надевают шайбу 11, затем диск 8 и втулку 10. Диск (рис. 4а) вырезают из фанеры толщиной 6—8 мм, выпиливают в нем пять отверстий и закрывают их прозрачной разноцветной пленкой, например, окрашенным целлулоидом.

Далее навинчивают на винт гайку 9, надевают крестообразную металлическую пластину 5, вставляют винт в отверстие в стойке, надевают на него шайбу 4 и навинчивают гайку 3 так, чтобы пластина 5 была плотно прижата к стойке. Расстояние между втулкой 10 и шайбой 11 должно быть таким, чтобы диск легко вращался на оси.

На боковых «лепестках» пластины вырезают отверстия и прикрепляют к пластине футляры 2 (например, баночки из-под растворимого кофе) с патронами 1 под осветительные лампы (рис. 4 в). В патроны ввинчивают лампы мощностью 40—60 Вт на напряжение 220 В.

 

На верхнем «лепестке» размещают микроэлектродвигатель 6 (МДП-1 или подобный), работающий от батарейки 3336Л. На ось двигателя плотно надевают резиновую втулку 7. Теперь при вращении оси двигателя будет поворачиваться диск 8 и перемещать светофильтры перед своеобразными прожекторами. Если включить лампы в сеть и направить стойку в сторону елки, по ее ветвям будут плавно проплывать разноцветные тени. Электродвигатель, конечно, следует подключить к батарее через выключатель, чтобы можно было в любой момент остановить диск в нужном положении.

Эффект цветного освещения значительно усилится, если лампы осветителей периодически включать и выключать. Для этих целей подойдет, например, переключатель (рис. 5), собранный на четырех транзисторах. Каждая пара транзисторов (V1, V2 и V5, V6) соединена между собой так, что образует аналог тринистора, работающий в режиме релаксационного генератора.

 

Познакомимся с работой каскада, собранного на транзисторах V1, V2. Сначала при включении питания 9 В начинает заряжаться конденсатор С1 через резисторы R1 и R7. Когда напряжение на нем возрастает до определенного значения, «срабатывает» аналог тринистора и конденсатор разряжается через дроссель Др1. На дросселе появляются колебания переменного тока (ведь конденсатор и дроссель в этот момент представляют колебательный контур), открывается тринистор V1 и замыкает цепь питания лампы Н1. Диод V3 служит для «срезания», отрицательных полупериодов колебаний, иначе говоря, защищает тринистор от обратного напряжения на управляющем переходе.

Аналогично работает и каскад на транзисторах V5, V6 и тринисторе V8. Переменными резисторами R1 и R5 можно устанавливать частоту генерации каждого каскада в отдельности, а резистором R7 — общую частоту генерации. Пользуясь этими регулировками, можно получать самые разнообразные сочетания включения ламп, а значит, и появления цветных теней на ветвях елки.

Роль дросселей могут выполнять контуры промежуточной частоты с магнитодиэлектрическими или ферритовыми сердечниками от транзисторных радиоприемников. Их можно изготовить и самостоятельно, намотав 200—400 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,15— 0,25 мм на любой кольцевой сердечник из феррита (подойдет и стержень из феррита диаметром 4—5 мм и длиной 15—30 мм).

Устройство питается от двух батарей 3336Л, соединенных последовательно. Если вы захотите установить более мощные лампы H1 и Н2, необходимо заменить и диоды V9—V12 на более мощные.

Детали электронного переключателя следует разместить в корпусе из изоляционного материала. Там же желательно укрепить и батареи, подключив их к деталям переключателя через выключатель. Причем от одной из батарей можно питать электродвигатель, чтобы не применять дополнительного источника. Все проводники, соединяющие переключатель с осветителем, должны быть в хорошей изоляции, а контакты электродвигателя — закрыты изоляционной лентой.

Бегущие волны.
Развесив на ветвях елки четыре гирлянды или три гирлянды и звезду и подключив их к предлагаемому электронному переключателю (рис. 6),получите эффект «бегущие волны» — все гирлянды начнут быстро и плавно переключаться. А переведя ручку выключателя B1 в положение замкнутых контактов, три гирлянды (Н1—Н3) станут включаться поочередно, и, когда наступит момент включения четвертой (Н4), все гирлянды вспыхнут вместе. Таким образом, выключатель S1 позволяет выбрать нужный режим работы.

 

Переключатель собран по так называемой схеме многофазного мультивибратора (в данном случае — четырехфазного). Работает он так. При подаче выключателем S2 питания начинают заряжаться через диод V1 и резисторы R1, R3, R6, R7 конденсаторы С1—С4. Напряжение на них повышается до значения, при котором открываются тринисторы. Но, конечно, тринисторы не могут открыться одновременно — какой-то из них все же откроется первым. Пусть это будет, например, тринистор V14. Тогда он подключит к сети гирлянду Н3. Одновременно открытый тринистор разрядит конденсаторы С3, С4 (через диод V17) и С1 (через диод V2). Продолжать заряжаться будет лишь конденсатор С2, и вскоре откроется тринистор V9. Вспыхнет гирлянда Н2. Поскольку конденсатор С3 тут же разрядится через тринистор V9, гирлянда Н3 погаснет. Одновременно разрядится и конденсатор С4, а С1 будет продолжать заряжаться. Следующей вспыхнет гирлянда Н1, а затем настанет очередь и гирлянды Н4. Иначе говоря, гирлянды будут вспыхивать в строгой очередности, предупреждая одновременную работу нескольких гирлянд.

Если же контакты выключателя S1 будут замкнуты, очередность зажигания гирлянд Н1—Н3 не изменится, но при открывании тринистора V19 параллельно включенные цепочки Н4V18, Н3V15, Н2V10, Н1V5 окажутся подсоединенными к сети. Вспыхнут все гирлянды, а затем вновь начнется поочередное зажигание гирлянд Н1—Н3.

С деталями, указанными на схеме, автомат способен управлять гирляндами мощностью по 500 Вт. Если взяты гирлянды меньшей мощности, диоды Д245А можно заменить на любые другие с обратным напряжением 300—400 В и током до 1 А, а тринисторы КУ202Н — на КУ201Л. Вместо диодов Д226Б подойдут другие
выпрямительные диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и ток более 50 мА. Все резисторы типа МЛТ, конденсаторы — К50-6 (С1 и С3 придется составить из двух параллельно соединенных конденсаторов емкостью по 100 и 50 мкФ каждый), выключатели — любые, работающие при данном напряжении сети.

Детали переключателя лучше всего разместить в корпусе, например из фанеры толщиной 5—7 мм. На передней стенке корпуса расположите выключатели S1 и S2, а на задней — разъемы Ш1—Ш4 (это могут быть двухгнездные розетки) для подключения гирлянд.

Работоспособность автомата зависит от примененных тринисторов. Как правило, он начинает работать сразу после включения в сеть. Но из-за разброса параметров среди тринисторов даже одной группы может случиться, что зажжется одна из гирлянд и будет гореть постоянно. Это укажет на то, что следующий по направлению переключения тринистор не открывается. К примеру, горит гирлянда Н3, а вслед за ней должна была бы включиться гирлянда Н2, но она не зажигается. Значит, не открывается тринистор V9. Нужно уменьшить сопротивление резистора R3 настолько, чтобы гирлянда Н2 зажглась, и т. д. Когда будут подобраны точнее резисторы R1, R3, R5, R7, следует заметить продолжительность горения каждой гирлянды, а затем подобрать их одинаковыми соответствующими конденсаторами С1—С4 (поэтому вы видите на схеме разные номиналы их). Надежность работы автомата желательно проверить при изменении напряжения сети на 20—30 В. Сделать это лучше всего с помощью автотрансформатора.

Рисунки Ю. Чеснокова Автор: Б. Иванов