Categorias: Eletrônica prática, Como isso funciona
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Como estão as luzes de Natal
Os feriados de Ano Novo surgem como sempre inesperadamente e trazem consigo muitos problemas agradáveis. É hora de pensar em presentes, antes de tudo para crianças, para adultos arrumar a mesa, pegar boa música e não se esqueça de colocar uma árvore de Natal para vestir, para que os convidados se divirtam e se aconchegem. E a primeira coisa a pendurar na árvore é, é claro, guirlandas de árvores de Natal. Todos os outros brinquedos, como regra, são pendurados após guirlandas. A seguir, falaremos sobre o dispositivo de uma variedade de diferentes guirlandas de Natal - antigas e modernas.
Nos tempos antigos, quando não havia eletricidade, e o Ano Novo já era comemorado, velas especiais de Ano Novo eram acesas na árvore de Natal. Essa decoração era muito perigosa ao fogo. Mas esses tempos já passaram, todos começaram a usar guirlandas elétricas.
Eram pequenas lâmpadas comuns de uma lanterna ou da contraluz de uma balança em um receptor de rádio, conectado em série. Destas lâmpadas, guirlandas foram feitas por entusiastas principalmente com as próprias mãos. Eles acabaram de pegar um ferro de soldar que, é claro, sabia usá-lo, pegou um fio e lâmpadas e, depois de um tempo, a guirlanda de Ano Novo já estava pendurada na árvore.
Um pouco mais tarde, as guirlandas de Ano Novo começaram a ser produzidas industrialmente. Utilizaram-se porta-lâmpadas de pequeno porte para lâmpadas e tons coloridos de várias formas. Às vezes, as sombras eram transparentes e as próprias lâmpadas eram pintadas.
Luzes piscantes e piscas
Mas calmamente olhando para a guirlanda de Natal brilhante é de alguma forma infeliz, quero que minha alma se vire. Aparentemente, isso é facilitado por algum tipo de piscar da guirlanda. Em geral, uma guirlanda piscando atrai com sua beleza e até a expectativa de algum tipo de milagre ou surpresa. Se houver várias guirlandas, é possível obter vários efeitos de iluminação, por exemplo, fogo em chamas, sombra em execução, duplas e triplas, além de muitos outros efeitos interessantes.
Uma vez que tais projetos foram desenvolvidos por radioamadores, esses esquemas foram publicados em revistas amadores, como regra, nas edições de novembro. Mas essas revistas, sob as condições da má administração socialista, chegaram atrasadas quase um mês inteiro; portanto, no Ano Novo, apenas o pisca-pisca do ano passado poderia ser produzido.
Como base dos elementos, foram utilizados microcircuitos de pequeno grau de integração, principalmente o K155 e o K561 e suas variedades. Como exemplos, podemos citar o esquema da revista "Radio" No. 11 de 2002.
Nesta revista, o autor I. Potachin publicou vários esquemas para gerenciar guirlandas de uma só vez. O esquema mais interessante é chamado de "guirlandas musicais".
A base do circuito é um contador DD2 do tipo K561IE16, que através das teclas do chip DD3 e dos transistores VT4 ... VT7 controla quatro guirlandas de LED. O mais interessante é que o chip sintetizador musical UMS8-01 é usado como oscilador principal. Tais microcircuitos foram usados uma vez para expressar brinquedos infantis e chamadas musicais: eles simplesmente tocavam as melodias gravadas neles.
Portanto, neste circuito, o sinal sonoro de saída também é usado para cronometrar o contador. Só podemos adivinhar como serão as imagens geradas pelos LEDs no contexto desse som. Naturalmente, a música também soa através do alto-falante.
Ainda na mesma revista, no mesmo artigo, vários outros circuitos do mesmo autor foram publicados, mas já usando LEDs intermitentes. Aqui estão os cálculos das guirlandas de LED.
Na revista "Rádio" nº 11 de 1995, um esquema foi publicado sob o nome "Unidade de controle automático para guirlanda" por A. Chumakov. O circuito fornece ignição suave alternada e amortecimento da guirlanda a uma velocidade especificada pela unidade de controle. O diagrama do dispositivo é mostrado na Figura 1.
Figura 1. Esquema da unidade de controle automático para guirlanda
Se você observar de perto, o circuito representa um regulador de potência triac feito em um transistor de base dupla KT117A. Somente a taxa de carga do capacitor não muda manualmente usando um resistor variável, mas alternando resistores individuais usando um contador - um decodificador K561IE8. Para comparação, a Figura 2 mostra um diagrama de um regulador de potência de fase usando um transistor KT117 de duas bases.
Figura 2Diagrama do circuito da fase de potência
Gerenciamento por microcontrolador de uma guirlanda de Ano Novo
À medida que as estruturas dos microcontroladores apareciam na criatividade do rádio amador, os flashes de Natal, ou como são respeitosamente chamados de "autômatos de efeitos de iluminação", também começaram a ser desenvolvidos em microcontroladores. O design mais exótico foi publicado na revista Radio, nº 11, 2012, p. 37, intitulada “Cell Phone Drives a Christmas Guirlanda”, de A. Pakhomov.
A base do desenho foi tirada por uma prancha de uma guirlanda chinesa defeituosa. O autor escreve que ele foi atraído pela originalidade do estágio de saída, controlado diretamente pelo MK. Ele lembra as luzes piscantes que foram construídas nos microcircuitos da série K155, nos tiristores poderosos KU202 (simplesmente não havia outros) e, como um todo, você pode colocar uma árvore de Natal em um pisca-pisca.
E aqui bastava trocar o controlador na placa defeituosa, escrever um programa com efeitos de iluminação e complementá-lo com algum painel de controle. Esse controle remoto era o antigo telefone Siemens C60, ocioso. O microcontrolador AT89C51 foi usado como gerente. O que veio disso é mostrado na Figura 3.
Figura 3. Esquema de controle do microcontrolador para a guirlanda de Ano Novo (clique na imagem para ampliar)
Embora este controlador já esteja desatualizado e descontinuado, é um dos melhores desenvolvimentos da Intel, posteriormente lançado pela Atmel. Os designs deste MK nunca são interrompidos, eles não precisam de um cão de guarda. O sistema de comando é tão bom que ainda permanece inalterado, apesar do surgimento de novos modelos da família MSC-51.
Pisca-pisca LED simples
Um pouco maior que o artigo de A. Pakhomov na mesma revista "Radio" No. 11, 2012, um artigo de I. Nechaev "A partir dos detalhes da CFL. Pisca-pisca LED para um brinquedo de Natal ". O circuito é feito com um LED de três cores e três dinistores DB-3 simétricos "extraídos" das placas-mãe de defeitos lâmpadas economizadoras de energia.
Figura 4. Esquema de uma simples guirlanda de Natal LED
Cada canal de um LED de três cores é controlado por seu gerador de relaxamento, montado no DB-3. Considere a operação do circuito como um exemplo de um canal, por exemplo, vermelho.
O capacitor C1 é carregado através do resistor R3 do retificador R1, VD1 até a tensão de ruptura do dinistor VS1 (32V). Assim que o dinistor é aberto, o capacitor C1 é descarregado através do elemento vermelho do LED de três cores, do resistor R4 e do dinistor VS1. Em seguida, o ciclo se repete.
Os elementos vermelho, verde e azul do LED de três cores têm geradores próprios e operam independentemente um do outro. Ao mesmo tempo, a frequência de cada gerador é diferente do outro, portanto, os flashes ocorrem com um período diferente. O design é colocado em uma caixa transparente e pode ser usado, por exemplo, como o topo de uma árvore de Natal. Se você adicionar um LED HL2 branco ao circuito, os flashes coloridos ocorrerão em um fundo branco.
Muito mais descrições dos designs de fãs de rádio amador domésticos, antigos ou novos, bons ou ruins, poderiam ser fornecidas, mas todas foram feitas em cópias quase únicas. As lojas modernas estão completamente sobrecarregadas com os eletrônicos fabricados na China. Até as guirlandas de ano novo e essas são chinesas, além de que agora são inúteis. Vamos ver o que está escondido lá dentro.
Controlador da guirlanda de ano novo chinês
Externamente, tudo parece muito simples. Uma pequena caixa de plástico com um botão, que inclui um cabo de alimentação com um plugue, e quatro guirlandas saem.Quando você liga a guirlanda, eles imediatamente começam a mostrar todos os efeitos de iluminação. Existem oito desses efeitos, conforme indicado pelas inscrições abaixo do botão. Com o toque de um botão, você pode simplesmente mudar diretamente para a imagem clara desejada.
Se você abrir a caixa, tudo o que está dentro também será bastante simples, como mostra a Figura 5.
Figura 5
Aqui você pode considerar todos os detalhes. O microcontrolador, como sempre, é feito na forma de uma gota de um composto preto, próximo a ele um botão de controle, capacitor eletrolítico, um único diodo e três tiristores de saída.
Há um lugar no quadro para o quarto tiristor e, se você o solda, obtém outro canal adicional. No controlador, esse canal, como regra, também é exibido. Apenas nossos amigos chineses salvaram um tiristor. Quem já abriu tais unidades de controle garante que apenas dois tiristores sejam selados em algumas caixas. A economia deve ser econômica! Nosso slogan ainda soviético.
Apesar de um tamanho tão pequeno, os tiristores PCR406 têm uma tensão reversa de 400V e uma corrente direta de 0.8A. Se assumirmos que a carga consome uma corrente de apenas 25% do máximo, em uma tensão de 220V, você pode alternar a potência 220 * 0,2 = 44 (W).
A Figura 6 mostra uma fiação impressa, de acordo com a qual você pode esboçar um diagrama de circuito, que foi feito repetidamente. Aqui você pode ver os orifícios do quarto tiristor, exatamente o que foi salvo.
Figura 6
A economia também afetou a ponte de diodos: em vez de quatro diodos, apenas um é usado nesta placa. E tudo o resto corresponde ao circuito mostrado na Figura 7.
Figura 7
A tensão da rede elétrica é retificada pela ponte de diodos VD1 ... VD4 e, através do resistor de têmpera R1, é alimentada à 10ª saída do microcontrolador. Para suavizar a ondulação da tensão retificada, um capacitor eletrolítico C1 também é conectado aqui. O consumo atual do microcontrolador é muito pequeno; portanto, no futuro, em vez de uma ponte de quatro diodos, os chineses decidiram fazer um.
Uma pequena observação sobre o aumento da confiabilidade de todo o circuito como um todo. Se um diodo Zener com uma tensão de estabilização de 9 ... 12 V for soldado em paralelo ao capacitor C1, a probabilidade de um mau funcionamento do microcontrolador ou simplesmente explosões do tiristor diminuirá muito.
O resistor R7 conectado ao pino 1 do microcontrolador diretamente do fio da rede merece atenção especial. Isso é feito para sincronizar com a rede, a fim de controlar a energia da fase. É exatamente isso que funciona quando as lâmpadas da guirlanda acendem ou se apagam.
No lado direito do microcontrolador, existem saídas de controle do tiristor e um botão de controle, que foi descrito acima. Os tiristores ligam no momento em que um nível alto aparece na saída correspondente do MK e a guirlanda correspondente acende.
Às vezes, são necessárias guirlandas de alta potência, de várias centenas de watts e acima. Nesse caso, o circuito considerado pode ser usado como um "cérebro", basta apenas complementá-lo com poderosas teclas triac. Como fazer isso é mostrado na Figura 8.
Figura 8. Diagrama esquemático da guirlanda de grande poder do ano novo (clique na imagem para ampliar)
Aqui você deve prestar atenção ao fato de que a fonte de alimentação do MK é realizada a partir de uma fonte separada galvanicamente isolada da rede.
Luzes LED
Eles usam o mesmo controlador com um botão, os mesmos tiristores, mas, em vez de lâmpadas, as guirlandas são compostas de LEDs em três ou quatro cores. Cada guirlanda contém pelo menos 20 LEDs com resistores limitadores de corrente.
Além disso, o design de tal guirlanda é apenas um mistério chinês: na primeira metade da guirlanda, um resistor é soldado a cada LED e as dez peças restantes são simplesmente conectadas em série. Mais uma vez, economizando imediatamente dez resistores.
Aparentemente, esse design pode ser explicado pela tecnologia de produção. Por exemplo, em uma linha, eles coletam a primeira metade, que é com resistores, e na outra linha, sem resistores.Resta apenas conectar as duas metades em uma. Mas isso é apenas um palpite.
Espera-se que tudo esteja em ordem com você, pelo menos com as guirlandas de Ano Novo. Portanto, decore a árvore de Natal, cubra a mesa festiva, convide convidados, comemore o Ano Novo. Feliz Ano Novo, camaradas, amigos, senhores! É assim que você gosta mais.
Veja também sobre este tópico:Dicas para reparar guirlandas do Ano Novo Chinês
Boris Aladyshkin
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