Переключатель световых эффектов.
А. МЕДВЕДЕВ г. Минск
При проведении школьных дискотек, вечеров отдыха, праздничных мероприятий большой популярностью пользуются различные устройства для получения световых эффектов. Это могут быть, например, автоматы переключения ламповых гирлянд, автоматы «бегущий огонь», светодинамические устройства. Предлагаемый автомат отличается от перечисленных более широкими возможностями — он позволяет получить около двух десятков световых эффектов и рассчитан на работу с четырьмя разноцветными световыми излучателями (например, фонарями) или столькими же гирляндами ламп.
рис.1.
Внешний вид автомата показан на рис1. Кнопочными выключателями и переключателями, расположенными на его передней панели, можно изменять очередность зажигания излучателей или ламп гирлянд, а значит, направление движения света, добиваться эффекта «бегущий огонь» либо «бегущая темная точка» («бегущая тень»), фиксировать любое сочетание включенных ламп, изменять периодичность автоматического переключения ламп. Кроме того, автомат позволяет проводить массовую игру «Угадай цвет» — подобие «цветовой» лотереи, если перевести его в режим генератора случайных чисел.
Знакомство с автоматом начнем с его структурной схемы, приведенной на вкладке. «Сердцем» автомата является генератор прямоугольных импульсов, который можно запускать или останавливать выключателем SB1. Импульсы генератора поступают на счетчик. Он состоит из нескольких последовательно соединенных триггеров, на выходах которых появляется сигнал при определенном числе поступивших на вход счетчика импульсов. Максимальная емкость счетчика — 64 импульса.
Со счетчиком соединен электронный переключатель, который в зависимости от установленного режима работы автомата подает соответствующие сигналы на дешифратор, а тот формирует сигналы, управляющие через инвертор и блок управления излучателями (или гирляндами ламп) EL1—EL4.
А теперь рассмотрим
работу автомата по его принципиальной
схеме, приведенной на рис. 2 .
Генератор прямоугольных импульсов
выполнен на логических элементах DD1.1, DD1.2 и
транзисторе VT1. Переменным резистором R3
можно плавно изменять частоту следования
импульсов, Выключатель SB1 управляет работой
автомата — когда его контакты замыкают,
генерация срывается.
С выхода генератора прямоугольные импульсы поступают на двоичный счетчик, собранный на микросхемах DD2—DD4. Каждая из этих микросхем содержит по два D-триггера. Выводы установки триггеров в нулевое состояние подключены к цепочке R4C2. В момент включения питания она вырабатывает короткий импульс отрицательной полярности — он и обеспечивает обнуление триггеров счетчика.
Импульсы с прямых и инверсных выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 поступают на электронный переключатель, собранный на микросхеме DD5 и логическом элементе DD1.3. Работает переключатель так. Предположим, что переключатели SB2.1—SB2.5 находятся в показанном на схеме положении, и на выводах 13, 3 микросхемы DD5, а также 9, 10 элемента DD1.3 присутствует сигнал логической 1. Тогда на выводе 8 элемента DD1.3, а значит, и на выводах 5, 10 микросхемы DD5 будет сигнал логического 0. Значит, информация сможет передаваться лишь через элементы переключателя с входными выводами 1, 13 и 2, 3.
Когда с переключателя SB2.1 на электронный переключатель поступит сигнал логического 0 (это случится, например, при установке подвижных контактов переключателей SB2.1 и SB3 в нижнее по схеме положение), начнут «работать» элементы с входными выводами 9, 10 и 4, о. Если же переключатель SB2.1 останется в показанном на схеме положении, а нажмут кнопку одного из переключателей SB2.2—SB2.5, на электронный переключатель станут периодически поступать сигналы логического 0 и управлять работой элементов микросхемы DD5.
В любом варианте с выходов микросхемы DD5 информация в двоичном коде поступает на дешифратор DD6. Он преобразует ее в сигналы позиционного кода, поступающие на инверторы микросхемы DD7 и переключатель SB4. Одновременно на этот переключатель поступают и выходные сигналы инверторов. Поэтому в зависимости от положения подвижных контактов переключателя на блок управления будет поступать информация в прямом или инверсном виде.
Блок управления состоит из транзисторных (на транзисторах VT2—VT5) и тринисторных (на тринисторах VSI-—VS4) ключей. В анодных цепях тринисторов включены (через разъемы ХТ1—ХТ4) световые излучатели (или гирлянды ламп) EL1—EL4.
Немного о световых эффектах. Для получения «бегущего огня» нужно все выключатели и переключатели, кроме SB2.1 и SB4. установить в показанное на схеме положение, а подвижные контакты переключателей SB2.1 и SB4 перевести в нижнее по схеме положение. При этом на управляющих выводах электронного переключателя (выводы 9. 10 элемента DD1.3 и 3, 13 микросхемы DD5) будет уровень логической I. и на входы дешифратора начнет поступать информация с выводов 9, 5 триггеров DD2.1 и DD2.2. Сигнал логического 0 будет «перемещаться» с каждым тактовым импульсом от вывода 12 дешифратора к выводу 9, т. е. начнут поочередно зажигаться гирлянды EL4. EL3, EL2. EL1 и т. л. Если лампы гирлянд расположить последовательно (лампа четвертой гирлянды, лампа третьей, лампа второй и т. д.), создастся впечатление, что свет «бежит» по гирляндам.
Для изменения направления движения света достаточно перевести подвижный контакт переключателя SB3 в нижнее по схеме положение. Тогда на управляющих выводах электронного переключателя установится сигнал логического 0, опрашиваемые выводы счетчика поменяются (с 9 на 8 и с 5 на 6), сигнал логического 0 на выходе дешифратора начнет «перемещаться» от вывода 9 к выводу 12.
Реверсирование «бегущего огня» может быть автоматическим. В этом случае на управляющие выводы электронного переключателя должны поступать прямоугольные импульсы, имитирующие изменение положения подвижного контакта переключателя SB3 с частотой, в 8, 16, 32 или 64 раза меньшей по сравнению с тактовой частотой генератора. Такие импульсы формируют триггеры DD3.1—DD4.2. Для установки режима автоматического реверсирования необходимо замкнуть контакты одного из выключателей SB2—SB5, а остальные выключатели и переключатели оставить в показанном на схеме положении.
При нажатии кнопки выключателя SB2.2 на управляющих выводах электронного переключателя будут импульсы с частотой следования в 8 раз меньше, чем тактовые. Причем во время первой четверки тактовых импульсов на управляющих выводах Судет, скажем, сигнал логического 0, а во время второй — логической 1. В первом случае свет «бежит» в одну сторону, во втором — в другую. Иначе говоря, свет «пробегает» в одну сторону только один раз, а затем, «отразившись» от гирлянды EL1 или EL4. возвращается. Вот почему выключатель SB2.2 помечен надписью «I».
Если нажать кнопку выключателя SB2.3, частота импульсов на управляющих выводах электронного переключателя станет в 16 раз меньше тактовой, при нажатии SB2.4 — в 32 раза. а при нажатии SB2.5 — в 64 раза. Автоматическое реверсирование в этих случаях наступит соответственно после 8, 16 и 32 импульсов. Иначе говоря, свет «пробежит» по гирляндам в одну сторону 2, 4 или 8 раз соответственно (эти цифры и стоят у выключателей), а затем направление движения изменится.
Эффект «бегущая темная точка» получается при установке подвижных контактов переключателя SB4 в нижнее по схеме положение. Выбор вида реверсирования (ручное или автоматическое) и его диапазона осуществляют. как и в предыдущих случаях.
Чтобы переключить автомат в «игровой» режим, достаточно перевести подвижный контакт переключателя SB2.1 в нижнее, а SB4 — в верхнее по схеме положение и установить максимальную частоту следования тактовых импульсов. При этом создается впечатление, что горят все гирлянды. Но после нажатия кнопки выключателя SBI генерация импульсов прекратится и останется гореть лишь одна гирлянда, окрашенная в тот или иной цвет. Кто угадает этот цвет, тот и выигрывает.
рис.3.
Для питания автомата используется блок (рис. 3), состоящий из понижающего трансформатора Т1, двухполупериодного выпрямителя на диодах VD5--VD8 и стабилизатора напряжения на стабилитроне VD13 и транзисторе VT6. Тринисторные ключи и ламповые гирлянды питаются от сети через выпрямитель на диодах VD9--VD12. Для сигнализации включения автомата применен светодиод НИ.
рис. 4.
О деталях. Наиболее дефицитной может оказаться микросхема К155ИД4. При необходимости ее можно заменить двумя микросхемами К155ЛАЗ, включив их по приведенной на рис. 4 схеме. Чертеж печатной платы в этом случае будет, конечно, иной. Регулирующий транзистор КТ817А в блоке питания можно заменить на КТ815 с любым буквенным индексом, а транзисторы КТ315Б автомата — другими транзисторами этой серии. К корпусу регулирующего транзистора желательно прикрепить небольшой теплоотвод. Вместо диодов Д220 подойдут Д223, Д312, вместо Д226Д — другие диоды этой серии, а вместо КД202Ж — КД202И—КД202С. Тринисторы КУ202Н заменимы на КУ202К— КУ202М или КУ201К—КУ201Н. а светодиод АЛ307Б — на АЛ 102 с любым буквенным индексом.
Постоянные резисторы — МЛТ-0,25 (R9, R10) и МЛТ.0,125 (остальные), переменный R3 - СПЗ-4. Оксидные конденсаторы — К50-6. Выключатели и переключатели — П2К с соответствующими группами контактов. Причем выключатели SBI, QI и переключатели SB3, SB4 — с независимой фиксацией, a SB2 — с зависимой.
Трансформатор питания — ТС-12-1, но его нужно доработать — отмотать от вторичной обмотки 70 витков. Подойдет другой готовый или самодельный трансформатор мощностью 5,.. 10 Вт и с напряжением на вторичной обмотке 8...10 В.
Лампы световых излучателей (или гирлянды ламп) — мощностью по 40— 40 Вт. Автомат может выдержать и более мощную нагрузку, но для этого случая придется установить выпрямительные диоды VD9—VD12 типов Д245, Д247, Д248, а Тринисторы укрепить нa радиаторы.
Большинство деталей автомата смонтированы на двух печатных платах — из двустороннего (электронная часть — нa рис. 5) и одностороннего (блок питания — рис. 6) фольгированного стеклотекстолита. Платы прикреплены к дну П-образного шасси (см. вкладку), составленного из пластины текстолита (гетинакса или другого изоляционного материала) толщиной 4 мм и прикрепленных к ней по краям уголков из алюминия — стенок шасси. На передней стенке установлены переменный резистор, светодиод, выключатели и переключатели, а на задней — держатель предохранителя с предохранителем и розетки для подключения излучателей. Через отверстие в задней стенке выведен шнур питания.
рис.6.
рис.7.
Шасси вставляется в корпус, склеенный из органического стекла толщиной 4 мм и оклеенный снаружи декоративной пленкой (можно обоями).
Излучатель составлен из готовых фонарей, используемых для фотопечати. Фонари скреплены боковыми стенками в блок. Стеклянные светофильтры в каждом фонаре заменены пленочными, окрашенными в разные цвета. Для лучшей насыщенности цвета каждый фонарь снабжен двумя светофильтрами. Число блоков может быть любое, главное, чтобы суммарная мощность параллельно соединяемых ламп каждого канала не превышала допустимую. В случае использования гирлянд, лампы каждой гирлянды окрашивают в свой цвет.
Правильно смонтированный автомат налаживания не требует и начинает работать сразу. При необходимости диапазон изменения частоты генератора можно сместить в ту или иную сторону подбором конденсатора С1 — чем больше его емкость, тем меньше частота следования импульсов.
