Автомат бегущие огни

Предлагаемый электронный автомат предназначен для иллюминирования новогодней елки, балконов в праздничные дни, витрин, стендов. С его помощью можно получить различные световые эффекты в виде разбегающихся лучей, вращающихся колец, движущихся силуэтов и т. д. При соответствующем оформлении автомат может стать учебно-наглядным пособием для пояснения принципа работы регистров сдвига на триггерах.

Устройство собрано на логических интегральных микросхемах, не имеет механических контактов и может работать в двух режимах с различными исходными состояниями. Всего оно имеет шесть выходов, рассчитанных на лампы накаливания напряжением 220 В и суммарной мощностью до 2 кВт. При иллюминировании больших площадей лампы располагают секциями либо включают по нескольку штук подряд на каждый выход. Елочные гирлянды должны быть развешаны опоясывающими окружностями. Питание автомата осуществляется от сети напряжением 220 В, потребляемая мощность без нагрузки не более 2 Вт.

Устройство (рис. 1) состоит из задающего генератора 1, регистра сдвига 2, силовой цепи 3 и блока питания 4. Задающий генератор собран на логических элементах Al.l, A1.2 и представляет собой несимметричный мультивибратор. Большая длительность выходных импульсов (до 2 с) достигается введением в одно из плеч мультивибратора транзистора Т1, включенного эмиттерным повторителем. Переменным резистором R3 регулируют частоту колебаний мультивибратора и, следовательно, скорость бегущих огней. Импульсы через элемент разрешения А1.4 поступают на регистр сдвига, собранный на шести J-K ( триггерах А2—А7, замкнутых в кольцо.

Установку триггеров регистра в исходное состояние производят кнопочными выключателями B1—B5. При нажатии кнопки 81, когда запрещается подача счетных импульсов на вход регистра через элемент А 1.4, за счет заряда конденсатора CS через резистор R5 формируется импульс, устанавливающий по входу S триггер А2 в состояние 1 и триггеры A3—А7 по входам R в состояние 0. Не отпуская кнопки В1, нажатием кнопок В2—В5„ подключенных ко входам S триггеров А2—А6, можно набрать до двенадцати исходных (не повторяющихся в процессе сдвига) состояний регистра (см. табл.). Во всех случаях первый триггер регистра устанавливается в положение 1, а последний в положение 0, что является необходимым условием работы регистра сдвига и получения эффекта бегущего огня. Переключатель В6 позволяет перекоммутировать входы J/ и К первого триггера относительно выходов последнего.

Если первый триггер находится в состоянии 1 и его вход J подключен к прямому, а вход К к инверсному выходам последнего триггера (переключатель В6 в положении Сдвиг), то с приходом счетного импульса он переходит в состояние 0, а 3 записывается вб втором триггере. Таким образом, с каждым счетным импульсом происходит сдвиг информации, записанной в регистре, и перемещение огней по лампам нагрузки.

При обратном подключении входов J и К первого триггера (переключатель В6 в положение Счет) сброс триггеров в 0 в процессе счета запрещен до тех пор, пока 1 не запишется во всех триггерах регистра. После этого начинается последовательный переход триггеров регистра в состояние 0. Таким образом, в режиме Счет регистр сдвига последовательно насчитывает и считывает импульсы, что вызывает на нагрузке последовательное зажигание всех ламп и их погасание.

Силовая цепь автомата выполнена на тринисторах Д8—Д13, включенных в диагональ выпрямительного моста на диодах Д2—Д5. Лампы нагрузки включают в анодные цепи тринистора через разъемы Ш1—Ш6. Три-нисторы управляют ключевыми транзисторами ТЗ—Т8, шунтирующими цепи их управляющих электродов. При переходе одного из триггеров регистра в состояние 1 соответствующий ключевой транзистор закрывается и через управляющий электрод тринистора начинает протекать ток, приводящий к его включению и зажиганию лампы нагрузки. Для получения непрерывного горения всех ламп нагрузки достаточно при установке переключателя В6 в положение Сдвиг нажать одну из кнопок В2—В5 на время, необходимое для установки всех триггеров регистра в состояние 1.

• Блок питания состоит из трансформатора Tpl, понижающего напряжения сети, и двухполупериодных выпрямителей. Выпрямитель на диодах Д2—Д5 питает лампы нагрузки, подключаемые к разъемам Ш1—Ш6, выпрямительный блок Д6 — транзисторные ключи. Напряжение второго выпрямителя, дополнительно стабилизированное стабилитроном Д7 и транзистором Т2, используется для питания мультивибратора и интегральных микросхем.

Правильно собранное устройство налаживания не требует. Подбором конденсатора С2 можно установить желаемые границы скорости бегущих огней.

Трансформатор питания Tp1 намотан на магнитопроводе ШЛ12Х16. Сетевая обмотка 1 содержит 5500 витков провода ПЭВ-2 0,08, обмотка 11—190 витков провода ПЭВ-2 0,35.

Рис. 2. Схема варианта регистра на D тригтерах

Конструктивно автомат может быть выполнен в пластмассовой коробке с шестью парами штепсельных гнезд. Тринисторы и диоды Д2—Д5 крепят через изолирующие прокладки на общем теплоотводе в непосредственной близости от штепсельных разъемов. В корпусе автомата предусмотрены вентиляционные отверстия. Сечение шнура питания должно соответствовать предполагаемой мощности нагрузки. Ввиду того, что автомат находится под сравнительно высоким напряжением, все органы управления, наружные головки винтов и т. д. должны быть изолированы от цепей автомата. При налаживании и ремонте следует соблюдать меры безопасности.

Микросхему К1ЛБ553 можно заменить на К1ЛБЗЗЗ, а К1ТК551 — на микросхемы. К1ТК331, К1ТК341, К1ТК342. Регистр сдвига можно также собрать на микросхемах К1ТК552, К1ТК332, содержащих два D-триг-гера в корпусе. Вариант регистра на D-триггерах приведен на рис. 2, общее число микросхем при этом уменьшается до четырех. Число выходов автомата можно уменьшить или, наоборот, увеличить. При увеличении выходов следует учитывать нагрузочную способность элемента А 1.4.