Декоративный светильник на светодиодах собран на четырех цифровых микросхемах и четырех транзисторах, а его особенность - плавное изменение цвета свечения. При использовании достаточно мощных светодиодов он может быть использован для подсветки фасадов зданий.

Вариант с аналоговым управлением получился сложным, с плохой повторяемостью и необходимостью применения транзисторов средней мощности, к тому же снабженных теплоотводами. При использовании цифрового (импульсного) управления схема на основе RC-генераторов на логических элементах получилась существенно проще. Но из-за низкой стабильности частот таких генераторов и их взаимной синхронизации работа устройства была нестабильной. Поэтому пришлось применить генераторы с кварцевой стабилизацией частоты и специализированные микросхемы К176ИЕ12, предназначенные для электронных часов. В итоге получилась схема управления, показанная на рис. 3.38.

Функцию источников света выполняют гирлянды, составленные из светодиодов различного цвета свечения (рис. 3.39). Питание всех гирлянд импульсное, функции электронных ключей выполняют

Рис. 3.38. Схема управления декоративного светильника на светодиодах транзисторы VT1-VT4. Управляющие сигналы на них поступают с выходов логических элементов DD3.3, DD3.4, DD4.3, DD4.4, включенных как инверторы сигнала, а элементы DD3.1, DD3.2, DD4.1, DD4.2 использованы по прямому назначению (элементы 2И-НЕ).

Принцип работы устройства основан на разности (биении) двух частот сигналов, снимаемых с выхода ТЗ микросхемы DD1 и Т1 - Т4 микросхемы DD2. Эти выводы предназначены для динамического управления разрядами индикатора в часах; импульсы на выходах Т1-Т4 смещены по времени друг относительно друга на четверть периода. Частота сигнала (при скважности 4) на этих выходах равна 128 Гц с небольшими отклонениями для каждой из микросхем, что как раз и используется в данном устройстве. Для этого частота задающего кварцевого генератора микросхемы DD1 установлена на максимум, а генератора на микросхеме DD2 - на минимум за счет подборки конденсаторов (С1 - в генераторе на микросхеме DD1; С2, СЗ - в генераторе на DD2).

Импульсы с выходов микросхем DD1 и DD2 поступают на элементы DD3.3, DD3.4, DD4.3, DD4.4. При полном совпадении частот задающих генераторов, если импульс с выхода ТЗ микросхемы DD1 совпадает по времени с одним из импульсов на выходах Т1-Т4 микросхемы DD2, будут гореть светодиоды только одной гирлянды. В других случаях временной интервал потухания светодиодов одной гирлянды компенсируется горением другой. Из-за разности частот задающих генераторов яркость и цвет свечения гирлянд будут плавно изменяться. Скорость изменения цвета определяется разностью частот генераторов.

Рис. 3.39. Схема подключения гирлянд

Питается устройство от нестабилизированного сетевого блока питания, при этом питающее напряжение микросхем стабилизировано отдельными параметрическими стабилизаторами. Для микросхемы DD1 это элементы R5, VD1, для DD2 - элементы R6, VD2, а для DD3, DD4 - Rl 1, VD3. Конденсаторы С4-С6 - блокировочные и обеспечивают дополнительную фильтрацию питающих напряжений. Отдельные стабилизаторы необходимы для предотвращения взаимной синхронизации частот генераторов между собой.

Большинство элементов (кроме светодиодов) установлены на печатной плате, изготовленной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5-2 мм. Применены резисторы МЛТ, С2-23, керамические конденсаторы - К10-17, стабилитроны Д814Б заменимы стабилитронами серий КС191, Д818 с любыми буквенными индексами, транзисторы КТ3102КМ - любыми кремниевыми структуры п-р-п с допустимым током коллектора 100 мА и максимальным напряжением коллектора 25 В. Светодиоды - повышенной яркости соответствующего цвета свечения. Каждый из резисторов R1 и R3 составлен из трех последовательно соединенных резисторов МЛТ-0,125 номинальным сопротивлением 7,5 МОм.

В устройстве применен сетевой нестабилизированный блок питания с выходным напряжением 25 В и током до 100 мА. Для его изготовления может использоваться понижающий трансформатор ТП112-13, ТПГ-2-12В или аналогичный с напряжением на вторичной обмотке 16-18 В и током до 100 мА, с выпрямителем на диодном мосте КЦ407А, 2W10M или четырех отдельных диодах 1 N4001-1N4007 и двумя сглаживающими конденсаторами (470 мкФ, 50 В). Блок питания вместе с печатной платой размещены в пластмассовом корпусе подходящего размера. На задней стенке установлены предохранитель (0,5 А) и выключатель блока питания, на передней - гнездо XS1 (СГ-5). Для подключения светодиодных гирлянд применена вилка СШ-5.

В устройстве была испытана партия часовых кварцевых резонаторов (20 шт.). При их установке в один из генераторов разброс частоты генераторов оказался в пределах от 32 766 до 32 780 Гц, что соответствует периоду изменения цвета свечения примерно 20 с. Частоту генераторов в небольших пределах можно изменять подборкой конденсаторов Cl-СЗ. Если при налаживании устройства частота изменения цвета окажется слишком низкой, следует поменять местами кварцевые резонаторы. Проверялись также кварцевые резонаторы на частоту 128 кГц (от спецтехники) в стеклянном корпусе. Разброс частот у них оказался меньше, но за счет более высокой частоты колебаний частота биений также оказалась выше. В общем случае можно применить два кварцевых резонатора на одинаковую частоту в диапазоне от 15 до 140 кГц.

Светодиоды разного цвета свечения можно сгруппировать в четыре точечных источника света. При этом для схемы на рис 3.39 группируют светодиоды из различных гирлянд, например ELI-EL4, EL5-EL8, EL9-EL12 и EL13-EL16. Чтобы светодиоды плотнее прилегали друг к другу, боковые поверхности их корпусов с двух смежных сторон обтачивают надфилем; обработанные светодиоды склеивают по четыре. Примененные светодиоды хотя и разного цвета свечения, но по внешнему виду практически не отличаются друг от друга, поэтому предварительно следует со стороны выводов промаркировать их буквами или цифрами, как удобнее. Боковые стенки и крышку корпуса светильника можно сделать из рифленого или матового стекла или пластика. После обрезки торцы нужно отшлифовать водостойкой шлифовальной бумагой с водой, а затем отполировать с помощью пасты ГОИ. Склеивают их между собой бесцветным силиконовым клеем для аквариумов.

Для того чтобы устройство можно было применять для подсветки колонн и фасадов зданий, необходимы более мощные светодиоды (с рабочим током до 300 мА) и транзисторы КТЗ117 А (допустимый ток коллектора 400 мА) или аналогичные, сопротивления резисторов R7-R10 следует уменьшить до 4,7 кОм. Токоограничивающий резистор в гирляндах должен иметь соответствующие сопротивление и мощность рассеивания, а блок питания рассчитан на выходной ток до 1 А.