Бегущие огни с расширенными возможностями

При оформлении сцен концертных залов, дискотек, новогодних елок часто используют эффект бегущих огней, заключающийся в поочередном включении групп ламп, находящихся друг за другом.

Описания переключателей, реализующих этот эффект, неоднократно публиковались в журнале Радио, в сборниках В помощь радиолюбителю, другой популярной радиотехнической литературе. Однако всем им, как правило, свойственно однообразное перемещение бегущего огня с постоянными скоростью и направлением. Применение цифровых микросхем повышенной интеграции позволяет значительно расширить возможности подобных устройств, сохраняя при этом их небольшие габариты.

Описываемое здесь устройство управления бегущими огнями обладает следующими возможностями:

возможен выбор одной из восьми скоростей перемещения бегущего огня;

в автоматическом режиме скорость бегущего огня изменяется автоматически от быстрой к медленной. Время изменения скорости устанавливает оператор;

направление движения бегущих огней изменяется автоматически. Кроме того, оператор может устанавливать одно желаемое направление или периодически изменять его;

во всех режимах работы можно устанавливать плавное перемещение бегущего огня (вслед за предыдущей лампой сразу вспыхивает последующая ) или импульсное (между вспышками ламп — темновые паузы).

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1. На логических элементах DD1.1, DD1.2, резисторах Rl , R4, R7 и конденсаторе С 1 собран генератор импульсов. Резистор R1 служит для подстройки в небольших пределах частоты генератора до значения 2f, где f — максимальная частота перемещения бегущих огней, имеющая нормальный зрительный эффект. Элемент DD1.4 служит для нормализации фронтов импульсов генератора.

С выходов счетчиков DD3, DD4 импульсы поступают на входы мультиплексора DD7. На выходе мультиплексора появляется последовательность импульсов со входа, определенного управляющим кодом на входах адреса АО, А1, А2. Этот код, в свою очередь, определяется состоянием счетчика DD5. При включении питания этот счетчик устанавливается в нулевое состояние элементом DD1.3 и интегрирующей цепочкой R5C2.

В ручном режиме (переключатель SA1 в положении Ручн .) состояние счетчика DD5 изменяется нажатием кнопки SB1 Уст.. Элементы DD2.1 и DD2.2 образуют RS-триггер, устраняющий дребезг контактов кнопки SB1. Возможен еще один метод установки счетчика DD5 в требуемое состояние: переключатель SA1 устанавливают в положение Авт., а при выбранной скорости перемещения бегущих огней переключают в положение Ручн ..

В автоматическом режиме (переключатель SA1 в положении Авт.) состояние счетчика изменяется непрерывно импульсами, поступающими с вывода 11 микросхемы DD9, частота следования которых определяется положением переключателя SA3 Скорость перекл .. На контакты этого переключателя подаются импульсы всех девяти частот, образованных делителем (микросхемы DD3, DD4, DD6.1). Изменяя положение контактов переключателя SA3, оператор изменяет частоту следования импульсов, поступающих на вход С 1 счетчика DD5, регулируя тем самым его скорость пересчета.

Импульсы с выхода мультиплексора поступают на реверсивный четырехразрядный сдвиговый регистр DD8. Регистр осуществляет последовательный сдвиг сигнала логической 1 с частотой импульсов, поступающих на его входы С 1 , С2.

Все выходы регистра соединены со входами микросхемы DD11, производящей операцию логического суммирования с инверсией. С ее выхода сигнал подается на входы V1 и D4 регистра DD8. Поэтому пока хоть на одном выходе регистра будет сигнал логической 1, в регистр будут записываться сигналы логического 0. Таким образом на выходах регистра будут последовательно появляться сигналы логической 1.

Направление сдвига регистра определяется сигналом на его входе V2: при наличии логического 0 сдвиг будет происходить вправо, при логической 1 — влево. Тем самым будет осуществляться изменение направления движения бегущих огней. Управляет реверсом регистра триггер DD6.2. Изменять его состояние можно двумя способами. Если замыкающий контакт переключателя SA2 находится в среднем положении, то состояние триггера изменяется сигналами, поступающими с выхода 3 счетчика DD9 (автоматическая смена направления движения бегущих огней). Если замыкающий контакт переключателя SA2 установить в одно из крайних положений, то один из входов S или R триггера окажется заземленным и триггер установится в состояние логической 1 или логического 0 соответственно (установка требуемого направления оператором). После появления поочередно на выходах регистра импульсов возникает состояние, когда на всех выходах регистра будет логический 0. При этом гаснут лампы всех четырех каналов и снова продолжается движение. Для исключения этого эффекта введен пятый канал (элемент DD2.3), который заполняет интервал гашения остальных четырех каналов.

Выходы регистра заведены на входы микросхемы DD10. При разомкнутых контактах переключателя SA4 Плавно-имп . эта микросхема и элемент DD2.3 работают как обыкновенные инверторы (режим Плавно). При замкнутых контактах SA4 импульсы включения каналов стробируются тактовыми импульсами с выхода мультиплектора и на выходах элементов DD10, DD2.3 появляются сигналы логического 0, следующие не сразу друг за другом, а через некоторый промежуток времени (режим Имп .).

С выходов элементов DD10, DD2.3 сигналы включения каналов в виде логического 0 поступают на буферные коммутаторы, схемы и конструкции которых определяются конкретным типом используемых ламп накаливания.

На рис. 2 приведена схема простейшего буферного коммутатора для первого канала. Для других каналов схема аналогична. Сигнал логического 0 поступает на базу транзистора VT1. Транзистор при этом закрывается, тринистор VS1 открывается и загорается гирлянда ламп накаливания НЫ.

Недостатком коммутатора, собранного по такой схеме, является присутствие потенциала сети на элементах конструкции, что создает опасность поражения током и требует тщательной изоляции органов управления.

В устройстве управления вместо микросхем серии К155 можно использовать аналогичные микросхемы серий К133 и К134. Вместо микросхемы К155ЛРЗ в качестве DD11 можно использовать микросхему К155ЛЕЗ. Подстроечный резистор R1 может быть любого типа, электролитические конденсаторы С 1 , С2 также любого типа, на номинальное напряжение не ниже 6 В.

Налаживание устройства сводится к подстройке частоты генератора импульсов резистором R1. Если оно собрано правильно, то начинает работать сразу после включения питания.

Надо сказать, что устройство управления бегущими огнями, построенное по аналогичной схеме, можно использовать в качестве цветомузыкальной установки. Для этого выбранный параметр музыки, например громкость звучания, нужно представить в виде цифрового кода (с помощью аналого-цифрового преобразования) и использовать в качестве управляющего скоростью перемещения бегущих огней.