Падающая звезда

Близится Новый год. Настает пора позаботиться об оригинальном украшении для ёлки.

Предлагаю несложную схему, которая была опубликована год назад в журнале Радиолюбитель (надеюсь, уважаемая редакция меня простит — приоритет публикации все равно за нею). Эта схемка позводит получить световой эффект падающей звезды. Схемное решение отличается повышенной экономичностью для числа ламп более сотни. Сложность минимальна, повторить могут даже начинающие любители электроники. Микроконтроллеры не требуются.

 

 

Бегущие огни известны всем уже много лет,и порядкомподнадоели.Так женавязлив зубахразличные вариациина темубегущего огня, хочетсячего-тоновенького, оригинального… Предлагаю способ реализовать эффект падающей звезды: огонек быстро однократно пробегает по цепочке лампочек (или светодиодов), создавая эффект летящей искры.Вы скажете«Это известнотак жедавным-давно!» —ноне торопитесьс выводами!

Предлагаемая схема позволит реализовать эффект для нескольких сотен отдельных ламп или светодиодов! Наверняка вам знакомы варианты «падающей звезды»на микроконтроллерах или логических микросхемах (скорее всего дляодного-двух десятковлампочек) — прикиньте, сколькопотребовалось бы проводов для поочередного включения100 ламп?!А для предлагаемого варианта потребуется2 провода…и если ламп будет 10,и если 100,и если500 — все равно2 провода…А теперь, собственно, схема:

Рисунок 1. Схемаосновного звена

Это одно «звено» цепочки, по которой будет падать звезда. Число таких элементов, повторюсь, может быть весьма большим. Пунктиром показан вариант применения вместо светодиода лампы накаливания.

Этот вариантменее предпочтителен, т. к.потребляемый лампой ток существенно больше, чем светодиода, и вследствиеэтого длина цепочки будет меньше (об этомдалее). Контактная клемма 4*требуется только для последнего звенаи то нево всех случаях,об этомтак же будетсказано далее.
Об элементах схемы. Все деталижелательно применить в SMD-корпусах,тогда габариты платы будут не более10×10 мм. Резистор R3 должен иметь такой номинал, чтобы обеспечить ток через светодиод на нужном уровне. Так как вся схема рассчитана на питание от источника 15В, его сопротивление для большинства светодиодов должно быть около 1 килоома. Тип, размер, цвет и форма светодиода могут быть любыми, лишь бы рабочий ток был около 20 мА. Емкость С1 и сопротивление R2 определяют длительность свечения одного звена цепочки, т. е. в конечном счете задают скорость «падения звезды». При указанных на схеме значениях R2C1 огонек пробежит по сотне лампочек примерно за пару секунд. Конденсатор может быть и электролитическим, лишь бы миниатюрным и недорогим. А вот транзисторы должны быть не только дешевыми, но еще и обладать низким сопротивлением канала в открытом состоянии — чем меньше, тем лучше (тем длиннее может быть цепочка). Я рекомендую ориентироваться на IRLML2402 или аналогичные (сопротивление канала 0.25 Ом). Если будут применяться лампы накаливания, то они должны быть рассчитаны на напряжение питания схемы (допускается снизить напряжение питания до 12В), и иметь ток потребления, допустимый для тока транзистора VT1. Рекомендуется не применять ламы с рабочим током более 150 мА.
Вся гирлянда собирается по следующей схеме:

 

Рисунок 2. Схема соединения звеньев

Число звеньев n в случае применения светодиодов может составлять до 500, а в случае использования ламп накаливания с током потребления 150 мА — не более 100. После нажатия (и удержания) кнопки SB на долю секунды загорится «звено» Е1, затем, после того, как оно погаснет, вспыхнет на долю секунды звено Е2, затем Е3 и т. д. до En, после чего вся гирлянда останется темной. Повторно «запустить звезду» можно отпусканием и повторным нажатием кнопки SB.
Пунктиром показано, как можно реализовать «автозапуск», т. е.кнопка SB должна быть с фиксацией — после первого ее нажатия звезда будет автоматически стартовать сразу после «падения» в конце. Однако, для этого варианта звено Е1 должно иметь немного иную схему (кстати, последнее звено тоже может быть проще — VT2не нужен):

 

Рисунок 3. Схемапоследнего звена

В этой схеме добавлен еще один транзистор (любой p-канальный) и выведена клемма 5 (вариант для лампы накаливания не показан). Легко видеть, что после того, как откроется транзистор VT1 в последнем звене цепочки R1 в первом звене окажется соединенным с минусом источника питания, т. е. начнется заряд C1. Когда С1 достаточно зарядится (примерно до 3В), откроется VT1 и разрядит C2 — это будет равносильно повторному запуску звезды.
Вариаций эффекта может быть множество: можнов конце цепочки подключитьлампу-вспышку(не напрямую, естественно,а через реле) иликакое-то иное устройство, например «пускатель» пиротехнического фонтанаи т. п. Пусковую кнопкутак же можно заменитькаким-тоавтоматическим устройством…
Схема создает впечатление повышенной сложности, т. к.число транзисторов весьма велико. Однако, давайте посчитаем и проанализируем.Предположим, что необходимо реализовать эффект для 100 ламп(или светодиодов), находящихся друг от другана расстоянии1 м(например, для иллюминации на новогоднейдискотеке). Если каждыйтранзистор стоит 81) рублей,1 метр провода50 копеек,а резисторыи конденсаторы по рублю, тона комплектацию придется потратить примерно2600 рублей (стоимость ламп/светодиодовне учитываем). Естественно, еще придется спаять100 платок. Кажется, что это очень дорого…Но для сравнения: если реализовывать эффект традиционными способами,т. е. тянутьк каждой лампе отдельный провод, то толькона одни провода придется потратить2500 рублей!А теперь сравните сложность монтажа стометрового пучка проводови жалкой пары…Не забудьте еще толщину пучкав начале (это будет уже целый кабель).А схема? Думаете, она будет значительно прощеи меньше по числу транзисторов? Сомневаюсь. Стоимость изготовленияи монтажа сотни одинаковых плат будет соизмеримасо стоимостью одной,но большойи сложной платы.А если захочется удлинить цепочку?В первом случае надо будет просто изготовить нужное количество звеньеви подключить ихк концу гирлянды, аво втором придется переделывать схему управленияи неизвестно как прокладывать новый пучок проводов… Кстати, при покупке такого количества транзисторов наверняка будут значительные оптовые скидки, так что2600 рублей — это взято явнос запасом.

И, в заключение,об ограниченияхна количествозвеньев. Очевидно, что на каждоепоследующее звено подается напряжение, меньшее, чем на предыдущее.Разница определяется падением напряжения на каналеоткрытого транзистора VT2. Для рекомендованного транзистора IRLML2402 сопротивление канала составляет Rdson=0,25 Ом (максимум). Таким образом, напряжение на n-ом элементе цепочки можно вычислить по простой формуле:
Un = U — Iл * (n-1) * Rdson,
где
U=15В — напряжение питания,
Iл — ток лампы или светодиода.

Еслимы применяемсветодиодыс током20 мА,то на 100-ом звенеу насбудет напряжение 14,5В,т. е.на каждуюсотню звеньевмы теряемвсего0,5В. Чтобыяркость свечения последнего звенане быласлишком низкой, надо обеспечить его питаниемне меньше12-13В,т. е.общее число звеньев может достигать400–500.В случаеламп накаливанияс током150 мАна 100-ом звене будет уже 11,3В,т. е.последняя лампа будет светить уже заметно слабее, чем первая, поэтому использовать больше100 звеньевв этомслучае нецелесообразно.

© Ссылка на источник http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=318