Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001
Uk³ady wytwarzaj¹ce
efekty wietlne zawsze
cieszy³y i ciesz¹ siê du¿¹
popularnoci¹,
a prezentowany poni¿ej
zaciekawi na pewno nie
jednego czytelnika,
którego interesuj¹ efekty
wizualne wytwarzane
przez uk³ady
elektroniczne.
U
k³ad stwarza interesuj¹ce efekty
poruszania siê (falowania) dwóch
okrêgów wietlnych (kana³ lewy
i kana³ prawy) zbudowanych z diod
wiec¹cych (LED). Ka¿dy kana³ ma trzy wspól-
rodowe okrêgi, które zawiecaj¹ siê kolejno
jeden po drugim, stwarzaj¹c efekt falowania.
FALUJ¥CE OKRÊGI WIETLNE
Uk³ad mo¿e zawiecaæ okrêgi z okrelon¹
czêstotliwoci¹ lub, po do³¹czeniu do wejcia
sygna³u muzycznego, w rytm tej muzyki. Uk³ad
jest sterowany prze³¹cznikami i potencjome-
trami umieszczonymi na p³ycie czo³owej.
Budowa i dzia³anie uk³adu
Na rys.1 przedstawiono schemat uk³adu, na
wspólnym rysunku pomieszczono wszystkie je-
go bloki funkcjonalne, a wród nich:
q
czêæ steruj¹c¹ z zasilaczem stabilizowa-
nym uk³ady scalone US1
÷
US8, tranzystory
T1
÷
T10, rezystory R1
÷
R34 i kondensatory
C1
÷
C7
q
p³ytê czo³ow¹ prze³¹czniki S1
÷
S8, z³¹cza
Z1
÷
Z3 i potencjometry R31
÷
R34 (oznaczone
na schemacie monta¿owym jako P1
÷
P4),
q
dwa zespo³y diod wiec¹cych D1
÷
D37
i D38
÷
D74.
Poni¿szy opis dotyczy tylko jednego kana³u
(prawego). Konstrukcja i zasada dzia³ania dru-
giego kana³u jest identyczna.
r
Z PRAKTYKI
14
Sygna³ akustyczny, z gniazda G1, trafia do
dzielnika napiêcia z³o¿onego z rezystora R1
i potencjometru R31, a nastêpnie przez kon-
densator C5 do bazy tranzystora T1. Dzielnik
z³o¿ony z rezystorów R2 i R4 jest tak dobrany,
¿e tranzystor, przy braku sygna³u akustyczne-
go, jest zatkany (napiêcie bazy wynosi ok.
0,5 V). Wzmacniacz z tranzystorem T1 odwra-
ca fazê i, przy sygna³ach o amplitudzie prze-
wy¿szaj¹cej 0,2 V, na jego wyjciu (kolektor)
pojawia siê sygna³ logiczny o poziomie
niskim.
Sygna³ z wyjcia wzmacniacza przechodzi
kolejno przez dwie bramki NAND oznaczone
US2A i US2B. Na wyjciu bramki US2B (k.4)
pojawiaj¹ siê na przemian sygna³y o poziomie
logicznym wysokim i niskim.
Z uk³adu scalonego US6, który zawiera w swej
budowie cztery bramki NAND zbudowane zo-
sta³y dwa generatory fali prostok¹tnej. Pierw-
szy sk³ada siê z elementów US6A, US6B,
R13, R32 i C6, a drugi z US6C, US6D, R14,
R33 i C7. Potencjometr R32 s³u¿y do ustawie-
Rys. 1.
Schemat uk³adu
faluj¹ce okrêgi
Widok od strony wyprowadzeñ
15
nia czêstotliwoci powtarzania impulsów pro-
stok¹tnych pojawiaj¹cych siê na wyjciu pierw-
szego generatora (k.4) uk³adu US6B, za po-
tencjometr R33 czêstotliwoci impulsów na
wyjciu drugiego (k.11).
Je¿eli prze³¹cznik S2 znajduje siê w pozycji
przedstawionej na rys.1, sygna³ z wyjcia
bramki US2B trafia do wejcia zegarowego
(CLK) licznika US3 (k.15). Je¿eli natomiast
zostanie ustawiony przeciwnie, to spowoduje
doprowadzenie do licznika sygna³u z wyjcia
generatora z bramkami US6A i US6B.
Uk³ad scalony US3 (4516) jest rewersyjnym
licznikiem dwójkowym. O kierunku liczenia
decyduje stan logiczny wejcia ustawiaj¹cego
(U/D). Jeli bêdzie to stan wysoki, bêdzie po-
wodowa³ liczenie w górê, natomiast przy sta-
nie niskim licznik bêdzie liczy³ w dó³. Sygna³y
z wyjæ licznika Q0 i Q1 (k.6 i k.11) s¹ dopro-
Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001
wadzane do wejæ bramki ex-NOR (U4A). Na
jej wyjciu (k.3) pojawia siê sygna³ o poziomie
wysokim wówczas, gdy stany na jej obu wej-
ciach s¹ jednakowe.
Sygna³ z wyjcia bramki US4A jest
doprowadzany do wejcia zegarowego (CLK)
przerzutnika typu D (US7A). Jego wejcie
przygotowuj¹ce D (k.5) zosta³o po³¹czone
z wyjciem zanegowanym (k.2). Powoduje to,
¿e przy ka¿dym pojawieniu siê logicznej 1 na
wejciu zegarowym (CLK) na jego wyjciu
Q (k.1) zmienia siê stan logiczny.
Je¿li prze³¹cznik S4 bêdzie ustawiony tak jak
na schemacie (rys.1), to sygna³ z wyjcia
Q przerzutnika (k.1) bêdzie doprowadzony do
wejcia U/D licznika (k.10). W przypadku usta-
wienia prze³¹cznika S4 w pozycji, w której bê-
d¹ zwarte koñcówki 2 i 5, do wejcia U/D licz-
nika bêdzie doprowadzony sygna³ z generato-
ra impulsów prostok¹tnych z bramka-
mi US6C i US6D. Wówczas licznik
bêdzie liczy³ na przemian w górê
i w dó³, a czas liczenia bêdzie za-
le¿ny od po³o¿enia suwaka poten-
cjometru R33. Do wyjcia tego gene-
ratora poprzez rezystor R28 jest do-
³¹czona dioda wiec¹ca D75, której
zadaniem jest informowanie o czêsto-
tliwoci pracy generatora.
Ustawienie prze³¹cznika S4 w kolej-
nej pozycji, przy zwartych koñców-
kach 2 i 6 lub 2 i 7, powoduje dzia³a-
nie zale¿ne od po³o¿enia prze³¹czni-
ka S5. W pierwszym przypadku do
wejcia U/D licznika zostaje doprowa-
dzona logiczna 1, co powoduje licze-
nie w górê, za w drugim zostaje
doprowadzone logiczne 0, co po-
woduje liczenie w dó³. Wyjcia liczni-
ka (k.6 i k.11) steruj¹ prac¹ dekode-
ra dwubitowego z uk³adem scalo-
nym US5B. Podczas liczenia w górê
kolejno na ka¿dym wyjciu
US5B (Q0, Q1, Q2 i Q3) pojawiaj¹ siê
sygna³y cyfrowe o poziomie logicznej
1, które powoduj¹ wysterowanie ko-
lejno tranzystorów od T2 do T5.
Przez z³¹cze Z4 i Z4
,
tranzystory ste-
ruj¹ wieceniem diod. Tranzystor T2
powoduje zawiecenie diody D1
umieszczonej w rodku okrêgów, T3
steruje diodami D2
÷
D7, z których
zbudowany jest pierwszy okr¹g, T4
zawieca D8
÷
D19 tworz¹ce okr¹g
wiêkszy, za T4 zawieca diody D20
÷
D37
tworz¹ce okr¹g najwiêkszy. Je¿eli licznik bê-
dzie liczyæ w górê, okrêgi rozwietlaj¹ siê se-
kwencyjnie w kierunku do najwiêkszego, a gdy
licznik liczy³ w dó³ odwrotnie.
Po naciniêciu mikro³¹cznika S1, logiczna 1 po-
dana zostaje do wejcia zeruj¹cego uk³adu
licznika (koñcówka 9) i przerzutnika D (koñców-
ka 4), powoduj¹c zerowanie tych uk³adów.
Funkcje uk³adu
Na p³ycie czo³owej s¹ umieszczone prze³¹cz-
niki i potencjometry realizuj¹ce nastêpuj¹ce
funkcje:
q
wybór prêdkoci falowania, zale¿nej od
ustawienia potencjometru R32, lub w rytm
muzyki S2 (kana³ prawy) i S3 (kana³ lewy).
q
wybór sposobu falowania, zawiecanie
Rys. 2. P³ytka drukowana czêci steruj¹cej (skala 1:1)
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce czêci steruj¹cej
Rys. 4. P³ytka drukowana p³yty czo³owej (skala 1:1)
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów p³yty czo³owej
r
Z PRAKTYKI
16
okrêgów od najmniejszego do najwiêkszego
lub odwrotnie S4 (kana³ prawy) i S6 (kana³
lewy), kierunek falowania wybierany S5 (kana³
prawy) i S7 (kana³ lewy), z mo¿liwoci¹ zmian
czêstotliwoci falowania potencjometrem R33
(oba kana³y)
q
szybkoæ falowania w rytm tej muzyki
R31 (kana³ prawy) i R34 (kana³ lewy),
kolejnych rys. 2 i 3 (czêæ steruj¹ca), 4 i 5
(p³yty czo³owej) oraz 6 i 7 (p³ytki z diodami).
Do wejcia uk³adu oznaczonego ZAS nale-
¿y do³¹czyæ napiêcie zmienne 6
÷
9 V z trans-
formatora sieciowego o mocy ok. 10 VA.
n
Andrzej Maksym
Rys. 6. P³ytka drukowana z diodami (skala 1:1)
Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na p³ytce z diodami
q
ustawianie okrêgów w pozycji pocz¹tko-
wej, czyli wiecenie wy³¹cznie diod rodko-
wych ³¹cznik S1.
Monta¿ i uruchomienie
Elementy uk³adu mieszcz¹ siê na czterech
p³ytkach drukowanych przedstawionych na
Fotoprzekanik mo¿e
spe³niaæ wiele ró¿nych
funkcji w urz¹dzeniach
automatyki
przemys³owej,
w gospodarstwie
domowym, jak równie¿
w urz¹dzeniach
alarmowych.
N
a rys.1 przedstawiono schemat
fotoprzekanika zbudowanego
z wykorzystaniem uk³adu scalone-
go, który s³u¿y zwykle do stabiliza-
cji napiêcia. Zastosowano uk³ad scalony
LM137 (stabilizator napiêcia ujemnego o regu-
lowanym napiêciu wyjciowym), ale mo¿na
równie¿ zastosowaæ regulowany stablilizator
napiêcia dodatniego LM117.
Napiêcie wyjciowe stabilizatora jest zale¿ne
od wartoci do³¹czonych rezystancji R1, R2
oraz R3 i wyra¿a siê zale¿noci¹:
U
V
R
R
R
wy
=
⋅ +
+
125
1
3
1
2
,
FOTOPRZEKANIK
Jako R3 zastosowano fotorezystor. Jego rezy-
stancja w ciemnoci mo¿e dochodziæ nawet do
kilkuset kiloomów. W tej sytuacji napiêcie na
wyjciu stabilizatora jest blliskie napiêciu wej-
ciowemu, wynosi ok. 23 V i przekanik P1
jest w stanie aktywnym.
Po owietleniu fototranzystora jego rezy-
stancja spada do poziomu pojedynczych
kiloomów, napiêcie wyjciowe spada do war-
toci pojedynczych woltów i jest zbyt ma³e by
podtrzymaæ stan aktywny przekanika. Styki
przekanika prze³¹czaj¹ odpowiednie
obwody.
Na rys. 2 przedstawiono p³ytkê drukowan¹
uk³adu, a na rys. 3 rozmieszczenie ele-
mentów.
(cr)
n
Rys. 2. P³ytka drukowana (skala 1:1)
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów
Rys. 1. Schemat foto-przekanika
Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001