Гирлянды в нашей жизни, это всегда праздничное настроение. Гирлянды бывают очень разнообразными. К гирляндам я отношу и световую рекламу, ведь это совершенно одинаковые устройства, просто по-разному оформленные. Так и хочется сказать, что где-то существует страна Гирляндия – в которой всегда хорошее настроение, радость и смех.
Подобную гирлянду для Чувственной ёлочки хотел создать около десяти лет. Для того, чтобы дарить родственникам и знакомым. Складывал в уме, иногда на бумаге возможные схемы. Схема Чувственной ёлочки должна была соответствовать таким требованиям: малые размеры, простая схемотехника, доступные детали, низковольтное питание. Но самое главное – она должна была «чувствовать» человека и реагировать на присутствие соответствующим образом. Всегда органом чувств представлял микрофон. А далее усилитель и разложение сигнала на уровни, с последующим управлением скоростью переключения гирлянды, примерно, как в [1]. Ну, примерно так: когда в комнате, где находится ёлочка очень тихо, она грустит и лениво переключает огоньки… и вот кто-то рядом появился, к примеру, заговорил – ёлочка «встрепенулась» и «завиляла» огоньками, как щенок…, громкость в комнате увеличилась, увеличилась и скорость переключения огоньков… и самый максимум скорости переключения гирлянды, когда в комнате играет громко музыка, песни и веселье… ёлочка счастлива и радуется с Вами вместе…
Схему, которую представляю Вам, я не собирался делать ещё несколько лет – настроения соответствующего не было… Да, и всегда представлял, что гирлянда будет так сказать интегрирована в ёлочку! И тут, за несколько дней до Нового года пришло озарение, как сделать Чувственную ёлочку с параметрами, примерно соответствующими запросам.
Итак, в схеме два «органа чувств» — звук и свет. Они равноценны по воздействию на скорость переключения гирлянды. Логика работы такова – в тишине и темноте ёлочка лениво переключает огоньки, если включился в комнате свет (или наступил день) или кто-то рядом заговорил, скорость увеличится, а если в комнате и свет, и музыка – тогда максимальная скорость переключения.
Расскажу, как работает схема. На логических элементах DD1.3..DD1.6 собраны четыре одинаковых, почти стандартных, генератора импульсов на повторителях с триггерами Шмитта, можете посмотреть подобную в [2]. Чем они отличаются от стандартных? А тем, что на месте зарядно/разрядного резистора стоит цепочка из встречно-последовательных импульсных диодов. Почему они применены? Нравится мне их применять в качестве высокоомных резисторов (примерно 1-2 ТОм) в схемах, где не нужна особая точность параметров. Применение диодов позволяет использовать конденсаторы в несколько тысяч пикофарад. Диоды и конденсаторы не нужно подбирать идентичными по номиналам. Параллельно конденсатору C18 (будем рассматривать схему на примере четвертого генератора с DD1.6) подключаются C16 и..C17 через электронные диодные ключи (VD20..VD23), увеличивающие суммарные ёмкости и соответственно уменьшающие частоту генераторов. Как известно, диод будет проводить в обе стороны, если, через него пропустить открывающий ток, как я это сделал в схеме Электронного Блок Прямой Связи. Но в этой схеме, где используются микротоки, диод включенный последовательно с конденсатором, работает как простой проводник, без какого-либо внешнего напряжения. И поэтому закрыть его можно, лишь подавая плюс питания на катод. Два последовательных диода надёжно запираются от лог. «1» с выхода логического элемента.
На микрофоне BM1, транзисторах VT1, VT2 и логическом элементе DD1.1 собран акустический «орган» ёлочки. Схема очень чувствительна и срабатывает от разговора людей в двух метрах от микрофона. Разделительный конденсатор C2 довольно большой ёмкости, так как ёлочке нужно чувствовать любые звуки. Транзистор VT2 – детектор и ключ, разряжающий конденсатор C6. Время заряда C6 через обратный ток диода VD1 примерно 3 секунды. Это даёт видимые «паузы» в скорости переключения в паузах между музыкальными произведениями. Если вам это не нужно, то увеличьте ёмкость C4 из расчёта 0,01 мкФ на каждые 3 секунды. Резистор R2 можно просто закоротить, у меня он не использовался, просто так правильнее. Всё зависит от «шумности» применённого вами блока питания.
На фоторезисторе R8 и логическом элементе DD1.2 собран фото «орган» ёлочки. Когда фоторезистор затемнён, сопротивление его велико, и на выходе DD1.2 присутствует лог. «0». Сопротивление резистора R7 должно быть примерно в десять раз больше номинально освещённого фоторезистора R8. Так же можете подобрать номинал R7 под ваши потребности.
Когда в комнате с ёлочкой нет света и звуков, на выходах DD1.1 и DD1.2 присутствуют логические «0», все электронные диодные ключи собраны в проводящие схемы и задающие частоту конденсаторы включены в параллель, что обеспечивает самую низкую частоту переключения гирлянд.
На транзисторах VT3..VT10 собраны четыре усилителя мощности выходного тока. К которым можно подключить разные гирлянды (смотрите в двух вариантах) из сверхярких светодиодов и одного мигающего цветного светодиода (HL1) со встроенной схемой коммутации, также в двух вариантах. Гирлянды подключяются к схеме посредством разъёмов ХР2. Как подключены светодиоды я думаю, что вы и сами прочтёте по схеме. Отдельно хочу сказать о мигающем цветном светодиоде HL1. Его роль — это освещение верхушки ёлочки. Диоды VD1..VD4 образуют собой четырёхфазный однополупериодный выпрямитель. Они выпрямляют пульсирующее напряжение четырёх генераторов. Схему питания HL1 нужно собрать на маленькой платке, возле светодиода. Конденсатор C1 должен быть возможно большего номинала, чтобы меньше было погасаний.
Как видно из схем, питание светодиодов в первой и второй гирлянде выполнено по разному. Светодиоды первой гирлянды запитываются от выхода генератора и питающим напряжением. А светодиоды второй гирлянды запитываются от различных комбинаций выходов генераторов. По идее, вы можете, к примеру, составить гирлянду из клонированных дальше по гирлянде подобные цепочек, пока хватит мощности блока питания и выходных транзисторов. Или, к примеру, можете использовать обе гирлянды соединив их параллельно. А чтобы нормально работала верхушка, схему можно собрать (смотрите второй вариант) на диодных мостах, к примеру, на КД906А.
Питать ёлочку можно от любого ЗУ мобильного телефона. Или могу порекомендовать от малогабаритного бескорпусного БП с выходным напряжением 5 вольт.
Если же вы захотите восстановить работоспособность сгоревшей сетевой гирлянды, то могу предложить модернизировать схему чувственной ёлочки путём замены выходных транзисторов на маломощные тиристоры, смотрите схему 5. К этой схеме также можно подключить гирлянды посредством разъёма XS1 в двух вариантах – просто четыре гирлянды (схема 6) или четыре гирлянды с верхушкой из мигающих светодиодов, схема 7 (установить их через свои токоограничивающие резисторы параллельно стабилитрону VD1 с напряжением стабилизации 5-6 вольт).
Хочу так же предупредить, что готовой ёлочки у меня не было. Вся сема собиралась на макетках и подтвердила свою работоспособность.
Литература:
!. http://www.votshema.ru/65-kompaktnyy-pereklyuchatel-girlyand.html
2. В.Л.Шило. Популярные микросхемы КМОП: Справочник. — М.: «Горячая линия — Телеком», 2001.- 112 с., илл. — МРБ вып. 1246. с.103