ВОСЬМИКАНАЛЬНЫЙ АВТОМАТ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ "БЕГУЩИЕ ОГНИ"

Уважаемые господа. Вам предлагается ознакомиться с идеей светового оформления рекламной вывески под управлением восьмиканального автомата световых эффектов. Предлагаемая схема собрана на доступной элементной базе, очень проста в изготовлении и не требует настройки.

При изготовлении наружной рекламы используются лампы подсветки, гирлянды «бегущие огни», стробоскопы. Всё это вместе иногда напоминает световой хаос. Представьте, что все эти устройства могут работать синхронно по заданной программе, чем можно подчеркнуть характерные особенности рекламной вывески в тёмное время суток. Для реализации этой идеи можно воспользоваться компьютером со специальными периферийными устройствами и соответствующим программным обеспечением, а можно применить дешёвый программируемым автомат световых эффектов (далее устройство).

Рассмотрим пример наружной рекламы для магазина "Детский мир". Конструкция светового оформления состоит из двух слов "Детский мир" выполненных из объёмных букв с окантовкой по периметру из гирлянд "бегущие огни". Слева от названия логотип кампании "ДМ" (оснащённого схемой плавного регулирования яркости), справа изображение пирамидки из трёх разноцветных мигающих кубиков, а также используется устройство звукового оповещения с записью детского смеха. Если всё это включить одновременно какие будут ваши эмоции?

А если это будет выглядеть следующим образом. На тёмном фоне приглушенно светится название магазина, плавно загорается и также плавно тухнет логотип "ДМ", на некотором расстояние мерцают три разноцветных кубика. По истечению некоторого времени, логотип и кубики тухнут и загорается окантовка надписи "Детский мир" из "бегущих огней", которая может двигаться в разных направлениях, останавливаться, менять яркость, периодически тухнуть или гореть постоянно. Изредка раздаётся детский смех для привлечения внимания прохожих. Во время звучания смеха ярко вспыхивает название "Детский мир". Через некоторое время детский смех умолкает, тухнут "бегущие огни" приглушенным светом горит название, плавно загорается логотип "ДМ". После этого включаются мерцающие кубики. Весь цикл по времени составляет примерно от 5 до 10 минут. А управляет всеми световыми устройствами один автомат световых эффектов на четырёх микросхемах.

Автомат световых эффектов предназначен для включения и выключения нагрузки по восьми каналам, по заранее заданной программе. Устройство может применяться в качестве формирователя последовательности импульсов, длительность и скважность которых задаётся пользователем при составлении карты памяти. Составить карту памяти вам поможет эмулятор автомата световых эффектов.

Устройство и принцип действия автомат световых эффектов

Функциональная схема автомата световых эффектов изображена на рисунке 1, принципиальная схема на рисунке 2

Автомат состоит из задающего генератора импульсов (D1, R1 и C1), формирователя короткого импульса 'Сброс' (D1, R2 и C2), 14 разрядного двоичного счётчика (D2), постоянного запоминающего устройства (D3), выходных ключей (Q1-Q16 и R3-R18).

	Рисунок 2

Устройство работает следующим образом.

После подачи питания формируется короткий сигнал 'RST' на выходе элемента D1D, сбрасывающий счётчик в нулевое состояние. Задающий генератор, собранный на логических элементах 2И-НЕ D1A, D1B и D1C начинает вырабатывать импульсы, частоту которых можно изменять резистором R1 в пределах 5 … 80Гц. Короткие импульсы поступают на счётный вход счётчика D2. Счётчик D2 обеспечивает последовательный перебор 2048 кодов, поступающих на адресные входы A0-A10 ПЗУ D3, содержащего коды очередной комбинации.

На выходах Q0-Q7 ПЗУ D3 формируются коды комбинаций, которые поступают на коммутационные ключи. Принцип работы ключа состоит в следующем. Если на выходе ПЗУ Q0 присутствует напряжение низкого уровня, то транзистор Q2 закрывается. Протекающий ток через резистор R3 и переход база-эмиттер составного транзистора Q1 открывает транзистор. И транзистор Q1 замыкает выход на минус источника питания (выход открытый коллектор). При смене выходного сигнала ПЗУ с низкого уровня на высокий, происходит открытие транзистора Q2, который шунтирует базу составного транзистора Q1. Транзистор Q1 закрывается и размыкает выход. Остальные каналы работают аналогично.

В описанном устройстве использованы широко распространённые микросхемы общего применения, стандартные радиотехнические элементы и унифицированные узлы:

№	Обозначение	Наименование (возможная замена)	Кол.	Примечание
1	С1	К 10-17Б 0.1мкф, 10%,	1
2	С2	К 50-35 10 мкф х 10 в	1
3	С3	К 50-35 1000 мкф х 16в	1
4	С4	К 50-35 100 мкф х 10 в	1
5	D1	К561ЛА7 (CD4011A)	1	четыре логических элемента 2И-НЕ
6	D2	К561ИЕ16 (CD4020AE)	1	14-разрядный двоичный счётчик-делитель
7	D3	КР573РФ5 (КР573РФ2, IC2716)	1	ППЗУ 2Кх8 с УФ-стиранием и электрической записью информации
8	J1	300-101-12	1	клеммник винтовой, 10клем, 5мм
9	Q1,Q3,Q5,Q7, Q9,Q11,Q13,Q15	КТ829А (КТ805, КТ817, КТ815)	8	транзисторы выбирают в зависимости от мощности нагрузки.
10	Q2,Q4,Q6,Q8, Q10,Q12,Q14,Q16	KT315Б (КТ3102А)	8
11	R1	С1-4 0.125/0.25 вт, 5%, 510 К	1
12	R2	С1-4 0.125/0.25 вт, 5%, 1.0 К	1
13	R3,R5,R7,R9, R11,R13,R15,R17	С1-4 0.125/0.25 вт, 5%, 2.2 К	8
14	R4,R6,R8,R10, R12,R14,R16,R18	С1-4 0.125/0.25 вт, 5%, 5.6 К	8
15	U1	КР142ЕН5А (UA7805C, LM7805)	1	линейный стабилизатор напряжения +5В 1А

Блок питания для устройства лучше взять готовый мощностью от 5Вт с напряжением на выходе 12в. Если планируется использовать низковольтные осветительные приборы такие, как гирлянды из светодиодов, необходимо учитывать их суммарную потребляемую мощность.

Устройство может управлять одновременно различными световыми источниками (гирлянды из светодиодов повышенной яркости, лампы накаливания, прожектора, стробоскопы), а также устройствами звукового оповещения. В зависимости, что будет использовать для рекламной вывески необходимо выбрать схему подключения внешних устройств (некоторые из них изображены на рисунках А-Д). Схемы можно комбинировать.

Вернёмся к примеру магазина "Детский мир".
Для приглушённой подсветки надписи "Детский мир" в буквы вмонтированы лампы накаливания мощностью 10 Вт, соединённые параллельно в одну группу и подключенные к первому каналу устройства (по схеме Рис Г). Контур букв монтируем из трёх гирлянд светодиодов повышенной яркости и подключаем (по схеме Рисунок А) к 2, 3 и 4 каналу. В каждую букву названия устанавливаем по одному стробоскопу белого цвета. Все стробоскопы соединяем параллельно и подключаем к 5 каналу (по схеме Рис В). Лампы подсветки логотипа подключаем к устройству плавного регулирования яркости, питание на регулятор подаём через реле, подключенного к шестому каналу (Рис В). К седьмому каналу подключаем устройство звукового оповещения с записью детского смеха. Осталось подключить мерцающие кубики к восьмому каналу. Каждый кубик оснащён лампой накаливания и включенным последовательно с ней стартёром от светильника флуоресцентного света.

Рис А: Схема подключения гирлянд из светодиодов повышенной яркости.	Рис Б: Схема подключения гирлянд через симисторную оптопару.	Рис В: Схема подключения реле (сухой контакт).
Рис Г: Схема подключения гирлянд через симистор.	Рис Д: Схема подключения гирлянд через тиристор.	ПРИМЕЧАНИЕ: Рис А и В: Rогр выбирают исходя из параметров нагрузки. Рис В: Параллельно обмотке реле необходимо установить диод КД208А (или аналогичный) для защиты выходного транзистора. Рис Г и Д: Составные транзисторы не нужны, в место них нужно установить перемычки соединяющую базу с коллектором. А также необходимо уменьшить сопротивление R* до 620 Ом. Схемы можно комбинировать. Например: 1канал устанавливаем реле, 2к - устанавливаем симистор, остальные светодиодные гирлянды.

Прежде, чем приступить к сборке устройства необходимо составить карту памяти и запрограммировать ПЗУ.
Составить карту памяти вам поможет эмулятор автомата световых эффектов. Просматривать страницу с эмулятором лучше в "Microsoft Internet Explorer" так как он позволяют сохранять данные карты памяти и файл для записи в ПЗУ.

Печатная плата выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите толщиной 1,5 мм. Размеры платы 72 х 85 мм. На плате отсутствуют два соединения: 10 вывод D1C с 10 выводом D2 и 11 вывод D1D с 11 выводом D2. Их необходимо выполнить монтажным проводом Ø0,5мм.