АВТОМАТ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ

Автомат световых эффектов, позволяющий получить шестьдесят три комбинации при шести независимых источниках света.

    Предлагается мультипрограммный автомат световых эффектов, дающий возможность при сравнительно простых схемотехнических решениях реализовать более 20 различных программ переключения шести независимых источников света — ламп накаливания. Общее количество подключенных к автомату световых эффектов ламп накаливания может быть многократно увеличено посредством группировки ламп за счет параллельного или последовательного включения, при этом не требуется вносить какие-либо изменения в схему и конструкцию устройства. В устройство заложена возможность автоматического перебора реализуемых программ переключения ламп накаливания, благодаря чему упрощается обслуживание автомата. Навыки управления автоматом вырабатываются даже у неподготовленного оператора очень быстро, что позволяет освоить устройство в сжатые сроки лицам, не имеющим опыта работы с подобными автоматами.

    В основу устройства положена схема автомата “бегущие огни”, описанная в "В помощь радиолюбителю", вып. 66. Некоторое усложнение схемы позволило дополнительно получить более интересные световые эффекты и увеличить количество возможных светодинамических комбинаций более чем в два раза по сравнению с исходным вариантом. Принципиальная схема устройства показана на рис. 1. (Схема "весит" 51 Кб, ее можно скачать или посмотреть здесь).

    Схема содержит: тактовый генератор, логический элемент ЗАПРЕТ, регистр сдвига, вспомогательный генератор, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, rpуппу логических элементов ЗАПРЕТ, группу логических элементов И, элемент, обеспечивающий изменение направления бегущего огня, силовую часть со схемой управления и блок питания.

    Тактовый генератор с регулируемой частотой импульсов собран на логических элементах И DD1.1 и DD1.2 по схеме несимметричного мультивибратора, в одно из плеч которого включен транзистор VT1 для увеличения длительности формируемых импульсов. Частота следования импульсов тактового генератора, определяющая динамические характеристики получаемых при помощи устройства светодинамических композиций, плавно регулируется переменным резистором R9. Это дает возможность изменять скорость светодинамических композиций.

    С выхода задающего генератора импульсы через логический элемент ЗАПРЕТ DD1.4 поступают на регистр сдвига, собранный на шести D-триггерах DD3.1, DD3.2, DD4.1, DD4.2, DD5.1, DD5.2. Необходимым условием работы регистра сдвига, замкнутого в кольцо, и получения при этом светового эффекта “бегущие огни” является установка первого триггера (DD3.1) в единичное, а последнего (DD5.2) —в нулевое состояние. Реализация этого предварительного условия достигается замыканием кнопки S3; при этом формируется импульс за счет зарядки конденсатора L3 через резистор R11. Сформированный таким образом импульс устанавливает первый триггер DD3.1 в единичное состояние по входу, а триггеры DD3.2—DD5.2 — в нулевое состояние по входу К.

    Не отпуская кнопки S3, нажатием кнопок S4—S7 можно произвольно сформировать до двенадцати не повторяющихся в процессе сдвига комбинаций. Под воздействием каждого импульса, поступающего с тактового генератора, происходит сдвиг данных в кольцевом регистре сдвига. При этом переключатель S8 должен быть установлен в положение “Сдвиг” (регистр сдвига замкнут в кольцо), а переключатели S1 и S2 должны быть в положении “Работа”, что обеспечит последовательное перемещение “бегущих огней” по лампам нагрузки.

    В положении “Счет — Считывание” переключателя S8 триггеры регистра сдвига под воздействием импульсов, поступающих с тактового генератора, последовательно устанавливаются в единичное состояние. Это вызывает последовательное зажигание ламп нагрузки. После того как все триггеры регистра сдвига установились в единичное состояние, происходит последовательный сброс всех триггеров в нулевое состояние, что вызывает, соответственно, последовательное гашение ламп нагрузки.

    Переключатель S9 предназначен для установки режима “Реверс”. Переключающие контакты переключателя S9 коммутируют цепи силовой части таким образом, что направление “бегущего огня” изменяется на противоположное.

    Группа элементов ЗАПРЕТ (DD6.1, DD6.3, DD7.1, DD7.3, DD8.1, DD8.3) совместно с переключателем S1 обеспечивает одновременное зажигание всех ламп нагрузки. В положении S1 — “Свечение” напряжение логического 0, подаваемое на вторые входы элементов ЗАПРЕТ, препятствует прохождению импульсов с выходов регистра сдвига на силовую часть устройства. Этот режим работы устройства предназначен прежде всего для поиска перегоревших ламп нагрузки, однако может использоваться и для иллюминации.

    Вспомогательный генератор (DD2.1, DD2.3), группа элементов И (DD6.2, UD6.4, DD7.2, DD7.4, DD8.2, DD8.4) и переключатели S1, S2 предназначены для реализации двух режимов мерцания: “Мерцание 1”— поочередное зажигание и гашение ламп нагрузки с регулируемой частотой (переключатель S2 в положении “Мерцание”, а переключатель S1 — в положении “Свечение”) и “Мерцание 2” — зажигание и гашение ламп нагрузки в рабочем режиме, т. е. в режимах “Счет” и “Сдвиг” в сопровождении “Мерцания” с регулируемой частотой (переключатель S2 в том же положении, а переключатель S1—в положении “Работа”). Вспомогательный генератор собран на элементах DD2.1, DD2.2, включенных по схеме инверторов, и элементе DD2.3, включенном по схеме повторителя. Резистор R6 позволяет в широких пределах изменять частоту повторения, т. е. изменять частоту мерцания ламп нагрузки. Если же переключатели S1 и S2 находятся в положении “Работа”, то элементы группы ЗАПРЕТ и группы И не влияют на работу устройства, работая как повторители.

    Использование логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (элемент DD1.4) позволило в некоторой степени автоматизировать работу устройства. В положении переключателя S8 “Автомат” происходит разрыв кольца регистра сдвига. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ производит суммирование сигналов по модулю два, поступающих с прямых выходов первого (DD3.1) и шестого (DD5.2) триггеров регистра сдвига. Результат суммирования через переключатель S8 поступает на информационный вход первого триггера (DD3.1). Это дает возможность реализовать, начиная от произвольной начальной установки, достаточно большое количество различных комбинаций, определяемое по формуле:

    где к — количество триггеров в регистре сдвига. При наличии шести триггеров в описанном устройстве общее количество комбинаций достигает 63. Несмотря на кажущуюся сложность процессов выбора режима и управления автоматом световых эффектов, устойчивые навыки по его обслуживанию, позволяющие уверенно использовать функциональные возможности устройства в полной мере, вырабатываются у неподготовленного оператора в течение одного-двух часов работы. Многообразие возможных комбинаций и режимов описанного автомата световых эффектов обеспечивают широкий набор различных светодинамических композиций и специальных эффектов, благодаря чему даже при продолжительной работе устройства у наблюдателя не создается впечатления однообразия и повторяемости световых эффектов.

    Силовая часть устройства выполнена на тиристо-рах VD11, VD12, VD13, VD14, VD15, VD16, в анодные цепи которых через разъемы X1—Х16 включены лампы нагрузки HL1—HL6 (или группы ламп). Управление тиристорами VD11—VD16 осуществляется при помощи транзисторов VT3—VT8, работающих в ключевом режиме.

    Блок питания состоит из трансформатора Т1, понижающего напряжение сети, двухполупериодного выпрямителя, собранного на диодах VD2—VD5 по мостовой схеме, стабилизатора напряжения, выполненного на транзисторе VT2, стабилитроне VD10 и резисторе R31, а также сильноточного двухполупериодного выпрямителя на диодах VD6-VD9. Напряжение +5 В с выхода стабилизатора используется для питания микросхем. Диоды VD6—VD9 обеспечивают выпрямленное напряжение для питания ламп нагрузки.

    В устройстве можно использовать постоянные резисторы типа МЛт, ОМЛТ, УЛМ с номинальной мощностью рассеивания 0,125; 0,25; 0,5 Вт (кроме резисторов R20, R22, R24, R26, К28, R30 в коллекторных цепях транзисторов VT3—VT8). Номинальная мощность рассеяния указанных резисторов должна быть не менее 1 Вт, поскольку в некоторых режимах работы устройства наних рассеивается мощность до 700 мВт. Возможные замены диодов: VD1 — на Д311, Д220, Д223, VD2—VD5 — на Д202 с любым буквенным индексом, VD6—VD9 — на Д246, Д247.

    Транзисторы КТ315Г можно заменить на транзисторы серий КТ315, КТ312, а КТ815 — на К1817 с любым буквенным индексом. В устройстве могут быть использованы тиристоры типов КУ202К, КУ202Н, КУ202М и микросхемы серии К 133. В качестве коммутирующих элементов применяются переключатели типа П2K с соответствующим количеством контактных групп. Кнопки могут быть любого типа, например те же переключатели П2K без фиксации, или широко распространенные кнопки КМ, КМД. Трансформатор Т-Уа2.940.003-02 на магнитопроводе ШЛМ 25Х25 из набора “Сделай сам трансформатор”. Вторичная обмотка трансформатора выполнена проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм и содержит 50 витков. Трансфор-матор Т1 должен обеспечивать напряжение 8...9 В при токе нагрузки до 1 А. Увеличивать напряжение на вторичной обмотке не рекомендуется вследствие увеличения мощности, рассеиваемой на транзисторе VT2 блока питания. Площадь радиатора, на котором устанавливается транзистор VT2, должна составлять около 100 кв.см.

    Монтаж схемы можно производить либо на макетной плате с использованием проводного монтажа, либо на специально изготовленной печатной плате. При отсутствии ошибок в монтаже автомат налаживания не требует.

    Интересные эффекты можно получить при использовании описанного устройства в сочетании с цветомузыкальными установками, при условии, что цветомузыкальная установка имеет не менее четырех независимых каналов. Сочетание описанного автомата световых эффектов с цветомузыкальной установкой (при работе на одну и ту же нагрузку в разные периоды времени) позволяет получить разнообразные аудиовизуальные программы высокой сложности и насыщенности. В частности, в паузах между исполнением музыкальных произведений целесообразно переключать источники света на выход автомата световых эффектов, а с началом исполнения музыкального произведения — переключать нагрузку на выход цветомузыкальной установки. Это позволяет получить большое разнообразие светодинамических композиций. Не исключается также возможность кратковременного переключения источников света на выход автомата световых эффектов и во время исполнения музыкального произведения. Это выглядит особенно эффектно при одновременной подсветке зала стробоскопической лампой, частота включения которой близка к частоте мерцания ламп автомата световых эффектов.

Источник: "В помощь радиолюбителю", Вып.108 с.3
Автор: О. Пристайко, Ю. Поздняков