Мигающие светодиоды схема – Как сделать мигающий светодиод — РАДИОСХЕМЫ — specable.ru

Как сделать мигающий светодиод — РАДИОСХЕМЫ

Всем привет, сегодня мы рассмотрим мигалку на одном транзисторе. Можно сказать это первые шаги в радиоэлектронике, ведь первое, что я решил собрать, была мигалка на транзисторе. Схема очень простая и состоит из четырёх деталей: транзистор n-p-n проводимости (не знаете — поищите в гугле, почитайте что за штука) в моем случае им был bc547, конденсатор электролитический на 470 мкФ (микрофарад), резистор 1,8 килоом и светодиод зеленого свечения.

Собрать не так просто — нужна знать, где у светодиода и конденсатора плюс и минус. У светодиода проверяется полярность подключивши его к источнику питания 5-10 вольт через резистор на 100 Ом.

У конденсатора проще, так как на корпусе есть линия белая, жёлтая, синяя — с той стороны у него минус, а с обратной плюс.

Распиновку транзистора используемого вами, лучше посмотреть в интернете, в моем случае такая:

О радиодеталях кое-что узнали, теперь рассмотрим схему. Ничего сложного в ней нет. Начинаем паять. Зачищаем жало паяльника от грязи и окисла.

Теперь рассмотрим детали, которые я выпаял из плат. Чтоб опознать номинал сопротивления используйте декодер цветовой маркировки резисторов.

Припаиваем светодиод до транзистора.

Потом припаиваем конденсатор, внимательно смотрим на распиновку транзистора и полярность светодиода, конденсатора. Резистор не имеет полярности — его можно запаять любой стороной.

Наше устройство в сборе. Подпаиваем проводки и тестируем, рабочее напряжение 8-18 вольт.

radioskot.ru

Как сделать мигающий светодиод: принцип действия, тесты, схема

Лишены возможности купить готовый мигающий светодиод, где внутрь колбы встроены необходимые элементы для осуществления нужной функции (осталось подключить батарейку) – попробуйте собрать авторскую схему. Понадобится немногое: рассчитать резистор светодиода, задающий совместно с конденсатором период колебаний в цепи, ограничить ток, выбрать тип ключа. По некоторым причинам экономика страны работает на добывающую отрасль, электроника закопана глубоко в землю. С элементной базой напряг.

Принцип действия светодиода

Работа светодиода

Подключая светодиод, узнайте минимум теории – портал ВашТехник готов помочь. Район p-n перехода за счет существования дырочной и электронной проводимости образует зону несвойственных толще основного кристалла энергетических уровней. Рекомбинируя, носители заряда высвобождают энергию, если величина равна кванту света, спай двух материалов начинает лучиться. Оттенок определен некоторыми величинами, соотношение выглядит так:

E = h c / λ; h = 6,6 х 10-34 – постоянная Планка, с = 3 х 108 – скорость света, греческой буквой лямбда обозначается длина волны (м).

Из утверждения следует: может быть создан диод, где разница энергетических уровней присутствует. Так изготавливаются светодиоды. В зависимости от разницы уровней, цвет синий, красный, зелёный. Редкие светодиоды обладают одинаковым КПД. Слабыми считают синие, которые исторически появились последними. КПД светодиодов сравнительно мал (для полупроводниковой техники), редко достигает 45%. Удельное превращение электрической энергии в полезную световую просто потрясающее. Каждый Вт энергии дает фотонов в 6-7 раз больше, нежели спираль накала в эквивалентных условиях потребления. Объясняет, почему светодиоды сегодня занимают прочную позицию в осветительной технике.

Создание мигалки на основе полупроводниковых элементов несравненно проще. Хватит сравнительно малых напряжений, схема начнет работать. Остальное сводится к правильному подбору ключевых и пассивных элементов для создания пилообразного или импульсного напряжения нужной конфигурации:

Амплитуда.
Скважность.
Частота следования.

Очевидно, подключение светодиода к сети 230 вольт выглядит негодной идеей. Присутствуют подобные схемы, но заставить мигать сложно, элементная база отсутствует. Светодиоды работают от гораздо более низких питающих напряжений. Самыми доступными считаются:

Простой светодиод

Напряжение +5 В присутствует в устройствах заряда телефонных аккумуляторов, iPad и других гаджетов. Правда, выходной ток невелик, и не нужно. Вдобавок, +5 В нетрудно найти на шине блока питания персонального компьютера. С ограничением тока проблемы устраним. Провод красного цвета, землю ищите на черном.
Напряжение +7…+9 Встречается на зарядных устройствах ручных радиостанций, в обиходе называемых рациями. Великое множество фирм, у каждой стандарты. Здесь бессильные дать конкретные рекомендации. Рации чаще выходят из строя в силу особенностей использования, лишние зарядные устройства обычно можно достать сравнительно дешево.
Схема подключения светодиода будет лучше работать от +12 вольт. Стандартное напряжение микроэлектроники, встретим во многих местах. Компьютерный блок содержит вольтаж -12 вольт. Изоляция жилы синяя, сам провод оставлен для совместимости со старыми приводами. В нашем случае может понадобиться, не окажись под рукой элементной базы питания +12 вольт. Комплементарные транзисторы найти, включить вместо исходных сложно. Номиналы пассивных элементов остаются. Светодиод включается обратной стороной.
Номинал -3,3 вольт на первый взгляд кажется невостребованным. Посчастливится достать на aliexpress RGB светодиоды SMD0603 4 рубля штука. Однако! Падение напряжения в прямом направлении не превышает 3 вольта (обратное включение не понадобится, но в случае неправильной полярности максимальный вольтаж составляет 5).

Устройство светодиода понятно, условия горения известны, приступим к реализации задумки. Заставим элемент мигать.

Тестирование мигающих RGB светодиодов

Компьютерный блок питания выступает идеальным вариантом тестирования светодиодов SMD0603. Нужно просто поставить резистивный делитель. Согласно схеме технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении, заручившись помощью тестера. Прямое измерение здесь невозможно. Соберем схему, показанную ниже:

Схема оценки сопротивления p-n переходов

Микросхема дана вместе с номерами ножек согласно техническим характеристикам.
Питание подается на катод, полярность напряжения отрицательная. 3,3 вольта хватит открыть p-n переходы.
Переменный резистор нужен небольшого номинала. На рисунке установлен с максимальным пределом 680 Ом. В таком положении должен находиться изначально.

Сопротивление открытого p-n перехода невелико, нужен значительный запас, чтобы диоды не погорели (помним, что максимальное прямое напряжение составляет 3 В). Принимается во внимание факт: при низком вольтаже сопротивление каждого светодиода составит 700 Ом. При параллельном включении суммарное сопротивление вычисляется формулой, показанной на рисунке. Подставляя в качестве трех входных параметров 700, получаем 233 Ом. Сопротивление светодиодов, когда только-только начнут открываться (по крайней мере, так полагаем).
Формула расчета суммарного сопротивления
Понадобится контролировать режим тестером (см. рисунок). Постоянно измеряем напряжение на светодиодной микросхеме, одновременно уменьшая значение сопротивления, пока разница потенциалов поднимется до 2,5 В. Дальше повышать вольтаж попросту опасно, быть может, многие остановятся на 2,2 В.

Затем из пропорции найдем искомое сопротивление светодиодной микросхемы: (3,3 – 2,5)/2,5 = R пер / Rобщ, R пер – сопротивление переменного резистора, когда напряжение на дисплее тестера достигает 2,5 В. R общ = 3,125 R пер.

Провод +3,3 В блока питания компьютера оранжевой изоляции, схемную землю берем с черного. Обратите внимание: опасно включать модуль без нагрузки. Идеально подключить DVD-привод или другое устройство. Допускается при наличии умения обращения с приборами под током снять боковую крышку, извлечь оттуда нужные контакты, не снимать блок питания. Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Измерили сопротивление на параллельном подключении светодиодов и остановились?

Поясняем: в рабочем состоянии светодиодов понадобится включить несколько, проделаем аналогичную настройку. Напряжение питания на микросхеме составит 2,5 вольта. Обратите внимание, светодиоды мигающие, показания неточные. Максимальное не превыше 2,5 вольта. Индикация успешной работы схемы выражается миганием светодиодов. Чтобы часть мерцала, уберем питание с ненужных. Допускается собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.

Теперь знаем, как сделать мигающую светодиодную подсветку своими руками. Можно ли варьировать время срабатывания. Полагаем, внутри должны использоваться емкости. Возможно, собственные паразитные элементы p-n переходов светодиодов. Подключая переменный конденсатор параллельно схеме на вход, можно попробовать что-либо изменить. Номинал очень мал, измеряется пФ. Маленькая микросхема лишена больших емкостей. Допускаем, резистор, подключенный параллельно микросхеме (см. пунктир на рисунке), усаженный на землю, будет образовывать точный делитель. Стабильность возрастет.

Номиналы нужно брать весомые, не забывать: значительно ограничим ток, идущий через светодиоды. Фактически потребуется продумать вопрос согласно ситуации.

Обычный светодиод мигает

Схема мигающего светодиода

Схема, изображенная рисунком, использует для работы лавинный пробой транзистора. КТ315Б, используемый в качестве ключа, имеет максимальное обратное напряжения между коллектором и базой 20 вольт. Опасного в таком включении мало. У модификации КТ315Ж параметр составляет 15 вольт, гораздо ближе выбранному напряжению питания +12 вольт. Транзистор использовать не стоит.

Лавинный пробой нештатный режим p-n перехода. За счет превышения обратного напряжения между коллектором и базой происходит ионизация атомов ударами разогнавшихся носителей заряда. Образуется масса свободных заряженных частиц, увлекаемых полем. Очевидцы утверждают: для пробоя транзистора КТ315 требуется обратное напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером, амплитудой 8-9 В.

Пара слов о работе схемы. В первоначальный момент времени начинает заряжаться конденсатор. Подключен на +12 вольт, остальная часть схемы оборвана – закрыт транзисторный ключ. Постепенно разница потенциалов повышается, достигает напряжения лавинного пробоя транзистора. Напряжение конденсатора резко падает, параллельно подключены два открытых p-n перехода:

Транзисторный находится в режиме пробоя.
Светодиод открыт за счет прямого включения.

В сумме напряжение составит порядка 1 вольта, конденсатор начинает разряжаться через открытые p-n переходы, только напряжение падает ниже 7-8 вольт, везение кончается. Транзисторный ключ закрывается, процесс повторяется заново. Схеме присущ гистерезис. Транзистор открывается при более высоком напряжении, нежели закрывается. Обусловлено инерционностью процессов. Видим, как работает светодиод.

Номиналы резистора, ёмкости определяют период колебаний. Конденсатор можно взять значительно меньше, включив меж коллектором транзистора и светодиодом небольшое сопротивление. Например, 50 Ом. Постоянная разряда резко увеличится, проверить светодиод визуально будет проще (возрастет время горения). Понятно, ток не должен быть слишком большим, максимальные значения берутся из справочников. Не рекомендуется вести подключение светодиодных светильников из-за низкой термостабильности системы и наличия нештатного режима транзистора. Надеемся, обзор получился интересным, картинки доходчивыми, объяснения ясными.

vashtehnik.ru

РадиоКот :: Моргало светодиодное

РадиоКот >Схемы >Светотехника >Мигалки >

Моргало светодиодное

Всем привет. Простенькая, но забавная схема. Имеет смысл собрать, если у вас завалялся ненужный яркий светодиод (5-7 Кд).

Можно прикрутить в машину или повесить на лестничной клетке, когда, в очередной раз, оттуда сперли лампочку — будет весьма нетривиальное освещение.

Частота вспышек определяется величиной резисторов R1 и R2 и конденсатора С1. А чтобы вам не сильно париться, в конце приведена табличка с примерами соотношений между номиналами деталей и частотой вспышек.

Если схема отказывается работать с какими либо номиналами, обратите внимание, прежде всего, на R1 — он может быть слишком маленьким и на R2 — он может быть слишком большим.

Питание, В	R1 , МОм	R2 , Ком	R3 , Ом	C1 , мкФ	Частота вспышек в минуту
12	10	22	470	0.47	140
12	10	10	470	1	60
9	6.8	1	390	6.8	15
6	3.3	10	220	1	80
3	1.5	10	51	1	120
3	3.3	47	51	0.47	140

Вообще говоря, резисторы R1 и R2 по разному влияют на процесс. От R1 в большей степени зависит длительность паузы между импульсами, от R2 — длительность импульса.

Эта схема довольно универсальна с т.з. нагрузки. Она вполне потянет и лампочку и даже 4-Омный динамик. Конечно, для этого необходимо подобрать VT2 на необходимую мощность. При этом, нагрузка уже будет включаться не в эмиттерную цепь VT2 (как включен светодиод), а в коллекторную, вместо R3. На месте светодиода ставим перемычку.

Если в качестве нагрузки используется динамик — то наверно хотим получить от него звук? Для переведения генератора в звуковой диапазон, достаточно пересчитать емкость конденсатора пропорционально желаемой частоте. Например, берем 2-ю строку таблицы. Частота — 60 в минуту, то есть — 1 в секунду, то есть — 1Гц. А нам, скажем, надо 1000 Гц. Значит: уменьшаем емкость С1 в 1000 раз — 0,001 мкФ = 1нФ. Ставим, включаем — наслаждаемся 🙂 Кроме того, можно попробовать уменьшить сопротивления резисторов. Но особо не увлекайтесь, особенно R1 — можно пожечь транзюк 🙁

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Как сделать медленно мигающий светодиод. Мигающие светодиоды (Blinking LEDs). Разберёмся подробнее в конструкции мигающего светодиода

Устройство и параметры мигающих светодиодов

М игающий светодиод (МСД ) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 – 3 Гц. Многие, наверное, видели такие светодиоды на прилавках магазинов радиодеталей.

Есть мнение, что с практической точки зрения, мигающие светодиоды бесполезны и могут быть заменены более дешёвой альтернативой – обычными индикаторными светодиодами, которые стоят дешевле.

Возможно, такой взгляд на мигающие светодиоды имеет право на жизнь, но хотелось бы сказать несколько слов в защиту мигающего светодиода.

М игающий светодиод , по сути, представляет завершенное функциональное устройство, которое выполняет функцию световой сигнализации (привлечения внимания). Отметим то, что мигающий светодиод по размерам не отличается от рядовых индикаторных светодиодов.

Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип-генератора и некоторые дополнительные элементы. Если выполнить генератор импульсов на стандартных элементах с использованием обычного индикаторного светодиода, то конструктивно такое устройство имело бы куда большие размеры. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален – напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от 3 до 14 вольт – для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Перечислим отличительные качества мигающих светодиодов.

Малые размеры.

Компактное устройство световой сигнализации

Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)

Различный цвет излучения. В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно – 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.

Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предъявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию – мигающие светодиоды очень экономичны, т.к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах.
Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок – пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Разберёмся подробнее в конструкции мигающего светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.

Чип генератора размещён на основании анодного вывода.

Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора – он работает постоянно — частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц . Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5 – 3 Гц .
Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

В микроэлектронике для создания конденсатора ёмкостью несколько микрофарад потребовалось бы использование большей площади полупроводника для создания обкладок конденсатора , что с экономической стороны нецелесообразно.

Чтобы не расходовать площадь подложки полупроводника на создание конденсатора большой ёмкости инженеры пошли на хитрость. Высокочастотный генератор требует небольшой ёмкости конденсатора во времязадающей цепи, поэтому и площадь обкладок минимальна.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.

Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод . У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор . У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует. Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

На примере мигающего светодиода L-816BID фирмы Kingbright рассмотрим основные параметры мигающих светодиодов.

Частота вспышек светодиода L-816BID непостоянна и изменяется в зависимости от напряжения питания .

Как видно из графика с увеличением питающего напряжения (forward voltage ) частота вспышек светодиода L-816BID уменьшается c 3 Гц (Hz) при напряжении питания 3,5 вольт, до 1,5 Гц при 14.

Зависимость прямого тока (forward current ), протекающего через светодиод L-816BID , от приложенного постоянного прямого напряжения (forward voltage ) показана на графике. Из графика видно, что максимальный потребляемый ток – 44 mA (0,044 A). Минимальный потребляемый ток составляет 8 mA.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода, например, при покупке, можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Цоколёвка выводов мигающих светодиодов аналогична цоколёвке обычных светодиодов. Длинный вывод – анод (+), более короткий – катод (-).

Мигающие светодиоды часто применяют в различных сигнальных цепях. В продаже довольно давно появились светодиоды (LED) различных цветов, которые при подключении к источнику питания периодически мигают. Для их мигания не нужны никакие дополнительные детали. Внутри такого светодиода смонтирована миниатюрная интегральная микросхема, управляющая его работой. Однако для начинающего радиолюбителя намного интереснее сделать мигающий светодиод своими руками, а заодно изучить принцип работы электронной схемы, в частности мигалок, освоить навыки работы с паяльником.

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

Существует множество схем, с помощью которых можно заставить мигать светодиод. Мигающие устройства можно изготовить как из отдельных радиодеталей, так и на основе различных микросхем. Сначала мы рассмотрим схему мигалки мультивибратора на двух транзисторах. Для ее сборки подойдут самые ходовые детали. Их можно приобрести в магазине радиодеталей или «добыть» из отживших свой срок телевизоров, радиоприемников и другой радиоаппаратуры. Также во многих интернет магаз

erfa.ru

Мигающие светодиоды (Blinking LEDs)

Устройство и параметры мигающих светодиодов

Мигающий светодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 – 3 Гц. Многие, наверное, видели такие светодиоды на прилавках магазинов радиодеталей.

Мигающий светодиод, по сути, представляет завершенное функциональное устройство, которое выполняет функцию световой сигнализации (привлечения внимания). Отметим то, что мигающий светодиод по размерам не отличается от рядовых индикаторных светодиодов.

Перечислим отличительные качества мигающих светодиодов.

Малые размеры.
Компактное устройство световой сигнализации
Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
Различный цвет излучения. В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно – 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.

Разберёмся подробнее в конструкции мигающего светодиода.

Чип генератора размещён на основании анодного вывода.

Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора – он работает постоянно — частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5 – 3 Гц.
Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

В микроэлектронике для создания конденсатора ёмкостью несколько микрофарад потребовалось бы использование большей площади полупроводника для создания обкладок конденсатора, что с экономической стороны нецелесообразно.

Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует. Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

На примере мигающего светодиода L-816BID фирмы Kingbright рассмотрим основные параметры мигающих светодиодов.

Частота вспышек светодиода L-816BID непостоянна и изменяется в зависимости от напряжения питания.

Как видно из графика с увеличением питающего напряжения (forward voltage) частота вспышек светодиода L-816BID уменьшается c 3 Гц (Hz) при напряжении питания 3,5 вольт, до 1,5 Гц при 14.

Зависимость прямого тока (forward current), протекающего через светодиод L-816BID, от приложенного постоянного прямого напряжения (forward voltage) показана на графике. Из графика видно, что максимальный потребляемый ток – 44 mA (0,044 A). Минимальный потребляемый ток составляет 8 mA.

Главная &raquo Технологии &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

go-radio.ru

Как сделать мигающий светодиод своими руками

Светоизлучающие диоды находят широкое применение в самых разных сферах.

Перед тем как сделать мигающий светодиод самостоятельно, следует учесть все нюансы изготовления такой осветительной конструкции, а также приобрести качественные материалы и подготовить грамотную схему сборки.

Готовые мигающие светодиоды

Мигающие или моргающие светодиоды, по своей сути, являются завершенными, уже готовыми функциональными устройствами, которые играют роль стандартной световой сигнализации и хорошо привлекают внимание.

Такие световые приборы своими размерами абсолютно не отличаются от габаритов стандартного индикаторного светодиода, а в конструкции устройства предусмотрено наличие полупроводникового генераторного чипа и нескольких дополнительных элементов.

Помимо компактности, преимущества готовых осветителей представлены очень широким диапазоном показателей питающего напряжения, разнообразным цветом излучения и всевозможной периодичностью вспышек, а также высокой экономичностью.
Схемы использования
На данный момент существует несколько вполне доступных для самостоятельной реализации практических схем, которые отличаются количеством и типом радиодеталей.
Первая схема характеризуется наличием маломощного транзистора, полярного конденсатора 16В — 470 мкФ, резистора и светодиода. Достаточность питания устройства обеспечивается стандартным источником на 12В. Принцип действия напоминает «лавинный пробой», а ощутимый минус такой схемы представлен необходимостью использовать специальный источник напряжения.

Принципиальная схема вспышек на светодиоде
Для второй схемы характерна сборка, аналогичная транзисторному мультивибратору. Именно этим обусловлена высокая надежность устройства. Принцип функционирования базируется на использовании пары полярных конденсаторов 16 В — 10 мкФ, пары ограничивающих резисторов (R1) и (R4), пары резисторов (R2) и (R3), а также пары световых диодов.
Вторая схема работает в условиях широкого диапазона напряжений при последовательном и параллельном подключении световых диодов, а изменение конденсаторной емкости позволяет получить мультивибратор с различным свечением.
Обычные светодиоды
Современные светодиоды способны стать полноценной заменой лампам накаливания, что обусловлено различными характеристиками таких источников света, изготовленных на основе искусственного полупроводникового кристаллика.
Основные параметры светодиодов представлены:
напряжением питания;
показателями мощности;
рабочими токовыми величинами;
эффективностью или световой отдачей;
температурой свечения или цветом;
углом излучения;
размерами;
сроком деградации.
При подключении световых диодов должны соблюдаться определенные правила. В зависимости от характеристик и типа источника питания, различается пара вариантов подключения устройства к сети 220В: посредством драйвера со стандартным токовым ограничителем или при помощи хорошо стабилизирующего напряжение, специального блока питания.
Сборка конструкций на основе нескольких LED-осветителей предполагает использование схем последовательного или параллельного подсоединения.
Как сделать, чтобы светодиоды мигали
Для самостоятельной сборки мигающего светодиодного осветительного прибора, потребуется приобрести несколько компонентов, представленных:
парой резисторов 6.8 на 15 Ом;
парой резисторов, имеющих сопротивление 470 на 680 Ом;
парой маломощных транзисторов «n-p-n»;
парой электрических конденсаторов, имеющих емкость 47 — 100 мкФ;
маломощным светодиодом;
паяльником бытовым, припоем и флюсом.
На всех радиодеталях зачищаются и лудятся выводные части элементов. Очень важно при включении конденсаторов учитывать полярность. Мигание светового диода обеспечивается цикличностью подачи тока.
При правильной сборке всех элементов, изготовленный осветительный прибор обладает частотой мигания порядка полутора Гц, или примерно пятнадцать вспышек на каждые десять секунд.
Схемы «мигалок» на их основе
Получение простых поочередных вспышек осуществляется при помощи пары транзисторов C945 или аналоговых элементов. В первом случае коллектор располагается в центральной части, а во втором — центр отводится под размещение базы.
Пара мигающих светодиодов и схема с одним диодом собирается в соответствии со стандартной схемой. Частота мигания обеспечивается наличием в схеме конденсаторов (C1) и (C2).

Схема сопротивления p-n переходов
При необходимости выполнить подключение сразу нескольких led-элементов, устанавливается достаточный по мощности PNP-транзистор.
Мигающие светодиоды получаются при подключении выводов к разноцветным элементам, поочередные импульсы обеспечиваются встроенным генератором, а частота моргания напрямую зависит от установленной программы.
Область применения
Моргающие светодиодные источники света, оснащенные стандартным генератором встроенного типа, находят широкое применение в новогодних гирляндах.
Именно последовательная сборка таких изделий, дополненная установленным резистором, имеющим незначительное отличие по номинальным показателям, позволяет добиться сдвига в процессе мигания отдельных элементов электронной цепи.
Итогом такой сборки является оригинальный световой эффект, который совсем не нуждается в добавлении слишком сложного блока для управления. Чаще всего новогодняя гирлянда подключается посредством обычного диодного моста.
Мигающие диодные токоуправляемые световые излучатели востребованы в самых различных современных бытовых приборах и электротехнике, где играют роль стандартных индикаторов. При этом такие индикаторные огоньки сигнализируют об определенном состоянии прибора или уровне заряда. На основе моргающих диодов осуществляется сборка электронных табло, разных рекламных вывесок, всевозможных детских игрушек и очень многих других товаров.
Моргающие диоды прекрасно подходят для создания огромного количества интересных и необычных световых эффектов, включая «бегущую волну».
Как сделать фонарик из светодиодов
Фонари, изготовленные на основе светодиодного источника света, отличаются большей яркостью и экономичностью. Источником питания служит аккумулятор на 12 В. Чтобы сделать такой фонарь своими руками необходимо приобрести:
отрезок ПВХ-трубы длиной 50 мм;
клеящий состав;
пару резьбовых ПВХ-фитингов;
резьбовую ПВХ-заглушку;
тумблер;
небольшой кусок пенополистирольного листа;
светодиодную лампочку;
изолирующую ленту.
Самодельный фонарик
Работы по сборке выполняются с использованием паяльника, припоя, ножовки и надфиля, наждачной бумаги и бокорезов.
После размещения всех элементов в корпусе из ПВХ-трубы, устанавливается светодиодный источник света, а также монтируются фитинги и заглушка, защищающие фонарь от попадания влаги внутрь.
Собранный по схеме фонарь может быть представлен не только целиковой моделью, но и последовательным соединением сразу нескольких батареек АА или ААА, что обеспечивает оптимальное суммарное напряжение 12 В.
Бегущие огни на светодиодах своими руками: схема
Одним из вариантов применения твердотельных световых источников в декоративных целях, является сборка так называемых «бегущих огней» на диодах, включающая в себя генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор и устройства индикации.
Сборка всех элементов по предложенной схеме выполняется на макетной беспаечной плате, а устанавливаемые конденсаторы и резисторы по номиналу могут иметь некоторый разброс, но строго в пределах ±20%.

Бегущие огни на мощных светодиодах своими руками
Устанавливаемые в «бегущие огни» диоды (HL1 — HL16) могут обладать любым цветом свечения, но обязательным критерием выбора таких источников света является рабочее напряжение на уровне 3,0 В.
Как сделать гирлянду из светодиодов
Для самостоятельной сборки гирлянды потребуется не только подготовить правильную схему устройства, но также приобрести минимальный набор материалов и основной рабочий инструмент:
Пошаговая технология самостоятельной сборки диодной гирлянды:
определиться с оптимальным расстоянием между диодами;
раскрутить и распрямить провод;
нанести маркером на провод отметки под расположение диодов;
на участках отметок острым ножом удалить изоляцию;
нанести на участки без изоляции канифоль и припой;
зафиксировать световые диоды, припаяв их ножки;
заизолировать участки крепления диодов с применением ленты и силиконового герметика.
На заключительном этапе выполняется подсоединение блока питания на 8-12V и стандартного резистора.
При самостоятельной сборке светящейся гирлянды необходимо помнить, что только последовательное соединение всех светодиодов в цепи по стандартной схеме, позволяет получить традиционный мерцающий эффект.
Сфера применения мигающих светодиодов в настоящее время достаточно широка. При желании и некоторых знаниях в области электрики, на основе таких источников света вполне можно самостоятельно изготовить различные сигнальные схемы, оригинальные детские игрушки, портативные фонарики и даже светящиеся новогодние гирлянды.
proprovoda.ru
Реверс-инжиниринг мерцающего светодиода / Habr
Дешевые электронные «свечи» в последнее время, кажется, повсюду. Я не обращал на них особого внимания, пока не заметил, что на самом деле в них используется особый светодиод — со встроенным «моргательным» контроллером. Теперь-то совсем другое дело: кому не нравятся таинственные светодиоды? Полчаса спустя я уже набрал охапку мерцающих светодиодов китайского производства.
Конечно, самый интересный вопрос — как они работают? Учитывая, что стоят они буквально по несколько центов за штуку, там внутри не может быть какой-то дорогой электроники. В связи с этим возникает еще один вопрос: правда ли эти светодиоды хуже, чем многочисленные «свечи» на микроконтроллерах, схем которых полно в интернете?

Устройство относительно простое. В стандартном 5-миллиметровом корпусе размещены кристалл светодиода и микросхема, которая чуть больше первого по размеру. Схема контроллера соединена как с положительным, так и с отрицательным выводами. Третьей перемычкой к ней подключен анод светодиода, в то время как катодом он «сидит» на отрицательном выводе.
В блоге Evil Mad Scientist недавно был рассказ о похожих светодиодах. Там было показано, как они «поют», если преобразовать изменения яркости в звук. А также — как с их помощью управлять более мощным диодом. Подобные трюки основаны на том, что светодиод потребляет больший ток в те моменты, когда контроллер зажигает его ярче. Обычный светодиод, включенный последовательно с мерцающим, показывает очень похожие изменения яркости. Иными словами, падение напряжения на добавочном резисторе изменяется пропорционально яркости.

Это я и использовал, чтобы извлечь управляющий сигнал контроллера и завести его на логический анализатор (см. схему выше). Подстройкой переменного резистора я добился того, чтобы анализатор воспринимал броски тока как «нули» и «единицы», а светодиод при этом нормально работал.

На диаграмме выше показаны изменения яркости диода в течение примерно минуты, записанные с частотой выборки 1 МГц. Заметны интервалы, когда светодиод непрерывно включен, и периоды, когда его яркость каким-то образом модулируется. Светодиод никогда не выключается надолго. Это разумно, ведь настоящая свеча тоже ярко светит большую часть времени, снижая яркость на короткие периоды мерцания.

Более пристальный взгляд покзывает, что сигнал имеет широтно-импульсную модуляцию. Это означает, что перед нами цифровая схема, без всяких аналоговых трюков.
Любопытно, что частота сигнала — примерно 440 Гц, как у стандартного камертона (нота Ля первой октавы — прим. перев.). Совпадение? Или разработчик просто взял генератор из какой-то музыкальной схемы? Так что есть доля правды в рассказах о «музыкальности» этих светодиодов. Каждый «кадр» постоянной яркости составляет ровно 32 такта и длится около 72 мс. Это соответствует 13-14 кадрам в секунду.
Я написал небольшую программу для определения яркости в каждом кадре по коэффициенту заполнения ШИМ-сигнала. Программа читает поток отсчетов с логического анализатора и выводит серию вещественных чисел — по одному на каждый кадр.

График яркости в зависимости от времени наводит на некоторые мысли: изменения яркости случайны, дискретны и имеют неравномерное распределение. Кажется, существуют 16 уровней яркости, низшие 4 из которых используются очень редко. Им соответствуют только 13 из 3600 отсчетов.

Постороение гистограммы открывает всю картину: фактически используется только 12 уровней яркости. Ровно половина кадров имеет максимальную яркость, остальные значения распределены примерно поровну.
Как это может быть реализовано на аппаратном уровне? Вполне вероятно, используется генератор равномерно распределенных случайных чисел, которые пропускают через простую функцию-формирователь. Для того распределения, которое мы наблюдаем, требуется как минимум 12×2=24 дискретных уровня. Половина из них отображаются в один. Это весьма любопытно, так как генератор, скорее всего, выдает двоичные числа. Наиболее логичной была бы разрядность числа 5 бит, а это 32 состояния. Отобразить 32-уровневую дискретную случайную величину в 24 уровня, не изменив распределения, не так просто, как кажется. Не забываем также, что это совсем не критичная схема, и у разработчика, вероятно, не было много времени на красивое решение. Поэтому он применил самое простое, своего рода хак.
Единственный простой способ, что приходит на ум — просто отбрасывать неподходящие значения и брать следующее случайное число. Нежелательные значения можно легко отделить по битовой маске. Так как схема синхронная, есть только конечное число попыток, пока не начнется следующий кадр. Если контроллер не уложился в заданное количество попыток, он застрянет на «неправильном» значении. Помните редкие выбросы на графике яркости?
Реализация на ANSI-C могла бы выглядеть так:
char attempts=0; char out; while(attempts++<MAX_ATTEMPTS) { out=RAND()&0x1f; if ((out&0x0c)!=0) break; // отбрасываем значения, у которых 2-й и 3-й биты нулевые } if (out>15) out=15; // верхняя половина диапазона соответствует максимальной яркости
Можно узнать, сколько делается попыток? По статистике, доля a=0,25 всех чисел должн быть отброшена и сгенерирована заново. Вероятность того, что за n попыток не будет выбрано «правильное» число, равна aⁿ.
n=1 0,25 n=2 0,0625 n=3 0,015625 n=4 0,003906
Доля аномально низких уровней яркости составляет 13/3600=0,0036, что хорошо совпадает с вариантом n=4. Таким образом, MAX_ATTEMPTS==4.
Обратите внимание, что более простым решением было бы просто использовать значение из предыдущего кадра, если встретилось недопустимое число. Этот вариант можно было бы исключить, исходя из автокорреляции (см. ниже). Наиболее же простое, вероятно, решение — изменить схему ШИМ — не было здесь использовано.
Последний кусочек головоломки — это сам генератор случайных чисел. Типичным способом генерации случайных последовательностей в цифровых схемах является применение сдвиговых регистров с линейной обратной связью. Такой регистр выдает псевдослучайную битовую последовательность, которая повторится не позже, чем через 2^x-1 тактов, где x — разрядность регистра. Одной из особенностей таких последовательностей (и хороших псевдослучайных последовательностей в целом) является то, что их автокорреляционная функция равна единице только в точке 0 и в координатах, кратных длине последовательности. Во всех остальных интервалах она нулевая.

Я рассчитал автокорреляцию всей последовательности значений. Самоподобия не было найдено вплоть до 3500 кадров (на графике выше показано только 1200), что означает уникальность мерцания на протяжении по меньшей мере 4 минут. Неясно, наблюдалось ли дальнейшее повторение последовательности, или логический анализатор автора просто не позволял записывать дольше — прим. перев. Поскольку на каждый кадр нужно как минимум 5 бит случайных данных (а учитывая механизм отбрасывания нежелательных чисел — еще больше), псевдослучайная последовательность имеет длину по меньшей мере 17500 бит. Для этого потребуется регистр разрядности не менее 17, либо настоящий аппаратный генератор случайных чисел. В любом случае, интересно, как много внимания при разработке уделили тому, чтобы картина мерцания не повторялась.
В заключение ответим на вопросы, заданные в начале статьи. Мерцающий светодиод оказался гораздо сложнее, чем я ожидал (также я не ожидал потратить на него 4 часа). Многие микроконтроллерные реализации свечей просто подают биты с генератора псевдослучайных чисел на ШИМ-выход. Покупной светодиод использует более хитрый алгоритм изменения яркости. Безусловно, определенное внимание было уделено разработке алгоритма, и при этом использован кристалл почти минимально возможной площади. Доля цента потрачена не зря.
Каков же лучший алгоритм мерцания? Можно ли улучшить этот?
Дополнение: Я наконец нашел время написать эмулятор. Написанная на ANSI-C программа, эмулирующая поведение этого светодиода, здесь. Код написан под AVR, но его легко портировать под любой другой контроллер. Репозиторий на Гитхабе содержит все данные и исходные коды, использованные в процессе реверс-инжиниринга светодиода.
habr.com
No related posts.