Новогодний индикатор на светодиодах (с новым годом)
Если скоро Новый Год то нужно придумать что-нибудь интересненькое на ёлочку. В прошлом году у меня на ёлке висел четырех разрядный семисегментный светодиодный индикатор, сегменты были распаяны так чтобы получилось «2014», и управлял им сдвиговый регистр, так что число «2014» выписывалось последовательно, потом горело некоторое время, гасло и снова все повторялось.
В общем, ничего особенного. В этом году решил усложнить задачу, -вместо маленького четырех разрядного индикатора - большая вывеска с буквами «С НОВЫМ ГОДОМ», вырисованными сверхяркими светодиодами. Да, первый вариант был именно таким.
Рис.1. Схема управления светодиодным индикатором.
Сама вывеска сделана из куска плотного строительного картона (ДВП твердая), на ней нужно написать любым шрифтом надпись, а потом равномерно на линиях каждой буквы разметить места для 18-20 сверхярких светодиодах, просверлить в этих местах отверстия, в которые потом установить светодиоды. Но это все художественно-творческий процесс, а вот техническая часть показана на рисунке 1.
Каждая буква состоит из 18-20 светодиодов НL1-НL20 (или НL1-НL18, НL1-НL19). Светодиоды управляются транзисторным ключом на транзисторе VT1, на базу которого подается открывающее напряжение с выхода логической части схемы. Резистор R4 ограничивает ток через светодиоды, а напряжения их питания выбрано 55V.
Светодиоды каждой буквы включены последовательно. Логическая часть построена на трех цифровых микросхемах. Микросхема 74HC14 представляет собой набор инверторов с эффектом триггера Шмитта. Микросхемы 74НС595 - сдвиговые регистры.
На одном инверторе D1, который выведен на выводы 1 и 2 выполнен тактовый генератор прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивления между выводами 1 и 2 микросхемы. Резистором R1 можно регулировать частоту импульсов, - следовательно, скорость воспроизведения эффекта.
Регистры D2 и D3 включены каскадом так чтобы их заполнение логическими единицами происходило последовательно. Тактовые импульсы поступают на их синхровходы одновременно (выводы 11,12). Данные (уровень который нужно записывать) поступают на выводы 14.
Рис. 2. Схема светодиодного индикатора с добавлением чисел года.
У первого регистра (D2) вход данных соединен постоянно с плюсом питания (на него постоянно подается логическая единица). У второго - на вход переноса - вывод 9 первого.
В результате такого включения в процессе работы схемы единица появляется сначала на выводе 15 02, затем на его выводе 1, 2 и так далее, постепенно все выходы D2 заполняются единицами, затем таким же заполняются единицами выходы второго регистра D3. Постепенно набирается текст «С НОВЫМ ГОДОМ», затем эта надпись остается неподвижной пока происходит заполнение оставшихся четырех выходов D3.
И как только появляется единица на выводе 7 D3 происходит обнуления регистров. Для того чтобы регистры 74НС595 обнулить нужно подать логический ноль на выводы 10. Так как для обнуления нужен нуль, а не единица уровень с вывода 7 D3 проходит на выводы 10 D2 и D3 через инвертор микросхемы D1, выведенный на выводы 3 и 4.
В результате обнуления надпись гаснет и далее все повторяется. После испытания данной конструкции показалось, что в ней чего-то не хватает, а именно информации о том с каким именно новым годом поздравляем аудиторию.
Вывеску совсем не сложно дополнить цифрами «2015», действуя таким же образом, как и с буквами. Цифры «2015» можно сделать неподвижными, подключив их светодиоды непосредственно к источнику питания 55V, либо сделать мигающими, подключив их через ключ вроде VT1 , подавая на его базу импульсы с вывода 2 D1.
Но ещё будет интереснее, если и цифры будут так же последовательно набираться, как и текст. В принципе, ресурс для этого есть, - есть четыре свободных выхода регистра D3 и их можно для этого использовать. Но, одна неприятность, обнуление, то есть, гашение, будет происходить сразу же после набора числа года.
Это не совсем приятно, так как нужно бы выдержать сколь-нибудь времени между окончанием набора цифр и их гашением. А так же, желательно сделать аналогичную паузу в наборе между текстом и цифрами. Поэтому схема была доработана дополнением еще одного регистра D4 (рис.2). Этот регистр дополняет цепь из двух регистров третьим разрядом.
Теперь схема работает следующим образом, - сначала набирается текст, затем следует пауза в пять тактов, и набирается число «2015», затем пауза в четыре такта, и затем все гаснет и повторяется снова. Источника питания два, - пятивольтовый стабилизированный для питания микросхем и 55V можно не стабилизированного для питания светодиодов.
Светодиоды могут быть любые, работающие на видимом свету, как сверхяркие, так и обычные. И число их может быть практически любым. Важно чтобы сумма падений прямого напряжения светодиодов одной буквы была хотя бы на 10% ниже напряжения питания. Так что напряжение питания светодиодов зависит как от их количества, так и от их номинального прямого напряжения.
Монтаж выполнен самым безобразным образом, не только без разводки платы, но даже и вообще без платы. Просто взял плоскую пластмассовую коробку от растерянного детского пазла и наклеил клеем «Момент» микросхемы в ней вверх ножками, предварительно пометив первый вывод. Ну а дальше полное безобразие, -объемный монтаж на выводах микросхем как на монтажных лепестках.
Антюхов В. В. РК-2014-11.