Мультивибратор — простой генератор импульсов. Это одна из первых конструкций начинающих радиолюбителей. На мультивибраторе можно собрать простую мигалку на светодиодах. Итак, если Вы — начинающий радиолюбитель, то после освоения теоретической части электроники можно приступать к практике.
Простой мультивибратор
Схема распространённого простого мультивибратора для двух каналов представлена ниже. Светодиодов в одном плече может быть не только один, но два, три и больше если соединить их.
Трёхканальный мультивибратор
Обычно схема мультивибратора строится на двух транзисторах, как на рисунке выше и предназначен он для получения прямоугольных импульсов. Но н едавно в интернете была найдена схема мультивибратора на три канала.
Рассматриваемый мультивибратор имеет три канала, которые открываются поочередно. Весь монтаж был выполнен на макетной плате, притом со значительными разбросами. В схеме использованы маломощные транзисторы типа КТ315, можно также использовать КТ312, КТ3102, а также более мощные отечественные транзисторы (КТ815, КТ817 и даже КТ819).
Выбор очень велик, можно использовать буквально любые транзисторы прямой или обратной проводимости отечественного и импортного производства. При использовании транзисторов прямой проводимости (КТ361, КТ814, КТ816, КТ818) необходимо поменять источник питания + с — , а также полярность электролитических конденсаторов.
При правильно собранной схеме в настройке мультивибраторы не нуждаются. Следует проверить весь монтаж, особое внимание нужно уделить на подключение электролитических конденсаторов. Напряжение питания подбирается в районе 4…6 вольт, хотя и от «кроны» (9В) тоже работает.
Частоту мигания, т.е. генерирования импульсов по желанию можно подбирать конденсаторами. Конденсаторы следует ставить одинаковой ёмкости, чтобы длительность импульсов была одинаковой.
Желательно подобрать разноцветные светодиоды с одинаковыми параметрами. Можно использовать буквально любые светодиоды малой мощности.
Данная светодиодная мигалка на 12 вольт позволяет создать эффект хаотичных вспышек каждого из 6 светодиодов. Принцип работы основан на лавинном пробое p-n перехода .
Описание работы светодиодной мигалки
Опишем работу схемы на одном блоке, оставшиеся пять работают по аналогичному принципу. При подаче напряжения питания через резистор R1 начинает заряжаться конденсатор С1 и следовательно на нем начинает расти напряжение. Пока он заряжается, ничего не происходит.
После того как на выводах конденсатора напряжение достигнет 11…12 вольт, происходит лавинный пробой p-n перехода транзистора, проводимость его возрастает и как следствие этому, светодиод начинает светиться за счет энергии разряжающегося конденсатора C1.
Когда напряжение на конденсаторе падает ниже 9… 10 вольт, транзисторный переход закрывается, и весь процесс повторяется с самого начала. Оставшиеся пять блоков схемы работают также и примерно на той же частоте, но фактически частота немного отличается друг от друга из-за допусков радиокомпонентов.
В конструкции можно применить произвольные радиодетали. Необходимо отметить, что при напряжении питания менее 12 вольт схема работать не будет, поскольку не будет происходить лавинный пробой транзистора и генератор работать не будет. Особенностью этого типа генератора является его зависимость от напряжения питания. Чем выше напряжение, тем выше частота колебаний. Верхний уровень по питанию ограничен характеристиками конденсаторов и токоограничивающих резисторов.
Значения резисторов и конденсаторов определяют частоту работы каждого отдельно взятого генератора. Резисторы, защищают транзисторы от разрушения во время лавинного пробоя. Не следует сильно занижать сопротивление резисторов, так как это может привести к выходу из строя транзисторов. То же самое может произойти, если слишком увеличить емкости конденсаторов. В этом случае можно посоветовать последовательно светодиоду подключить дополнительное сопротивление.
http://pandatron.cz/?520&dekorativni_blikatko
У любого начинающего радиолюбителя присутствует желание поскорей собрать что-нибудь электронное и желательно, чтобы оно заработало сразу и без трудоёмкой настройки. Да и это понятно, так как даже маленький успех в начале пути даёт массу сил.
Как уже говорилось, первым делом лучше собрать блок питания . Ну а если он уже есть в мастерской, то можно собрать мигалку на светодиодах. Итак, пришло время «подымить» паяльником .
Вот принципиальная схема одной из простейших мигалок. Базовой основой данной схемы является симметричный мультивибратор . Мигалка собрана из доступных и недорогих деталей, многие из которых можно найти в старой радиоаппаратуре и использовать повторно. О параметрах радиодеталей будет сказано чуть позднее, а пока разберёмся с тем, как работает схема.
Суть работы схемы заключается в том, что транзисторы VT1 и VT2 поочерёдно открываются. В открытом состоянии переход Э-К у транзисторов пропускает ток. Так как в коллекторные цепи транзисторов включены светодиоды, то при прохождении через них тока они светятся.
Частота переключений транзисторов, а, следовательно, и светодиодов может быть приблизительно подсчитана с помощью формулы расчёта частоты симметричного мультивибратора.
Как видим из формулы, главными элементами с помощью которых можно менять частоту переключений светодиодов является резистор R2 (его номинал равен R3), а также электролитический конденсатор C1 (его ёмкость равна C2). Для подсчёта частоты переключений в формулу нужно подставить величину сопротивления R2 в килоомах (kΩ) и величину ёмкости конденсатора C1 в микрофарадах (μF). Частоту f получим в герцах (Гц или на зарубежный манер - Hz).
Данную схему желательно не только повторить, но и «поиграться» с ней. Можно, например, увеличить ёмкость конденсаторов C1, C2. При этом частота переключений светодиодов уменьшиться. Переключаться они будут более медленно. Также можно и уменьшить ёмкость конденсаторов. При этом светодиоды станут переключаться чаще.
При C1 = C2 = 47 мкф (47 μF), а R2 = R3 = 27 кОм (kΩ) частота составит около 0,5 Гц (Hz). Таким образом светодиоды будут переключаться 1 раз в течении 2 секунд. Уменьшив ёмкость C1, C2 до 10 мкф можно добиться более быстрого переключения - около 2,5 раз в секунду. А если установить конденсаторы C1 и C2 ёмкостью 1 мкф, то светодиоды будут переключаться с частотой около 26 Гц, что на глаз будет практически незаметно - оба светодиода будут просто светиться.
А если взять и поставить электролитические конденсаторы C1, C2 разной ёмкости, то мультивибратор из симметричного превратится в несимметричный. При этом один из светодиодов будет светить дольше, а другой короче.
Более плавно частоту миганий светодиодов можно менять и с помощью дополнительного переменного резистора PR1, который можно включить в схему вот так.
Тогда частоту переключений светодиодов можно плавно менять поворотом ручки переменного резистора. Переменный резистор можно взять с сопротивлением 10 - 47 кОм, а резисторы R2, R3 установить с сопротивлением 1 кОм. Номиналы остальных деталей оставить прежними (см. таблицу далее).
Вот так выглядит мигалка с плавной регулировкой частоты вспышек светодиодов на макетной плате.
Первоначально схему мигалки лучше собрать на беспаечной макетной плате и настроить работу схемы по своему желанию. Беспаечная макетная плата вообще очень удобна для проведения всяких экспериментов с электроникой.
Теперь поговорим о деталях, которые потребуются для сборки мигалки на светодиодах, схема которой приведена на первом рисунке. Перечень элементов, используемых в схеме, приведён в таблице.
Название |
Обозначение |
Номинал/Параметры |
Марка или тип элемента |
| Транзисторы | VT1, VT2 |
|
КТ315 с любым буквенным индексом |
| Электролитические конденсаторы | C1, C2 | 10...100 мкф (рабочее напряжение от 6,3 вольт и выше) | К50-35 или импортные аналоги |
| Резисторы | R1, R4 | 300 Ом (0,125 Вт) | МЛТ, МОН и аналогичные импортные |
| R2, R3 | 22...27 кОм (0,125 Вт) | ||
| Светодиоды | HL1, HL2 | индикаторный или яркий на 3 вольта |
Стоит отметить, что у транзисторов КТ315 есть комплементарный «близнец» - транзистор КТ361. Корпуса у них очень похожи и их легко перепутать. Было бы не очень страшно, но эти транзисторы имеют разную структуру: КТ315 – n-p-n , а КТ361 – p-n-p . Поэтому их и называют комплементарными. Если вместо транзистора КТ315 в схему установить КТ361, то она работать не будет.
Как же определить who is who? (кто есть кто?).
На фото показаны транзистор КТ361 (слева) и КТ315 (справа). На корпусе транзистора обычно указывается только буквенный индекс. Поэтому отличить КТ315 от КТ361 по внешнему виду практически нереально. Чтобы достоверно удостовериться в том, что перед вами именно КТ315, а не КТ361 надёжнее всего будет проверить транзистор мультиметром.
Цоколёвка транзистора КТ315 показана на рисунке в таблице.
Перед тем, как впаивать в схему другие радиодетали их также стоит проверить. Особенно проверки требуют старые электролитические конденсаторы. У них одна беда – потеря ёмкости. Поэтому не лишним будет проверить конденсаторы .
Кстати, с помощью мигалки можно косвенно оценивать ёмкость конденсаторов. Если электролит «высох» и потерял часть ёмкости, то мультивибратор будет работать в несимметричном режиме – это сразу станет заметно чисто визуально. Это означает, что один из конденсаторов C1 или C2 имеет меньшую ёмкость («высох»), чем другой.
Для питания схемы потребуется блок питания с выходным напряжением 4,5 - 5 вольт. Также можно запитать мигалку и от 3 батареек типоразмера AA или AAA (1,5 В *3 = 4,5 В). О том, как правильно соединять батарейки читайте .
Электролитические конденсаторы (электролиты) подойдут любые с номинальной ёмкостью 10…100 мкф и рабочим напряжением от 6,3 вольт. Для надёжности лучше подобрать конденсаторы на более высокое рабочее напряжение - 10....16 вольт. Напомним, что рабочее напряжение электролитов должно быть чуть больше напряжения питания схемы.
Можно взять электролиты и с большей ёмкостью, но и габариты устройства заметно увеличатся. При подключении в схему конденсаторов соблюдайте полярность! Электролиты не любят переполюсовки.
Все схемы проверены и являются рабочими. Если что-то не заработало, то в первую очередь проверяем качество пайки или соединений (если собирали на макетке). Перед впаиванием деталей в схему их стоит проверить мультиметром , чтобы потом не удивляться: «А почему не работает?»
Светодиоды могут быть любые. Можно использовать как обычные индикаторные на 3 вольта, так и яркие. Яркие светодиоды имеют прозрачный корпус и обладают большей светоотдачей. Очень эффектно смотрятся, например, яркие светодиоды красного свечения диаметром 10 мм. В зависимости от желания можно применить и светодиоды других цветов излучения: синего, зелёного, жёлтого и др.
Июн 02 2017
Если нет возможности купить готовый мигающий светодиод, где внутрь колбы уже встроены все необходимые элементы для осуществления нужной функции, и осталось только подключить батарейку, то можно попробовать собрать свою схему
По некоторым причинам экономика нашей страны работает на добывающую отрасль, в то время как электроника закопана глубоко в землю. По этой причине с элементной базой напряг.
И действительно может встать проблема, а не задача, как сделать мигающий светодиод. Особенно, если на носу акция с «голубыми ведёрками».
Принцип действия светодиода
Прежде, чем подключить светодиод, необходимо знать минимум теории. В районе p-n перехода за счёт существования дырочной и электронной проводимости образуется зона с нестандартными для толщи основного кристалла энергетическими уровнями.
При рекомбинации носителей заряда освобождается энергия, и если величина её равна кванту света, то спай двух материалов начинает лучиться. Оттенок зависит от некоторых величин, а соотношение выглядит следующим образом:
E = h c / λ, где h = 6,6 х 10-34 – постоянная Планка, с = 3 х 108 – скорость света, а греческой буквой лямбда обозначается длина волны (м)
Из этого утверждения следует, что может быть создан диод, где разница энергетических уровней составляет Е.
Это и будет искомое. Именно так изготавливаются светодиоды. А в зависимости от разницы уровней, цвет может быть синим, красным, зелёным и пр.
Причём не все светодиоды обладают одинаковым КПД. Самыми слабыми являются синие, которые и исторически появились одними из последних.
КПД светодиодов сравнительно мал (для полупроводниковой техники) и редко дотягивает даже до 45%.
Но при всем этом удельное превращение электрической энергии в полезную световую просто потрясающее.
Каждый Вт энергии может давать фотонов в 6-7 раз больше, нежели спираль накала в тех же условиях потребления. Это объясняет, почему светодиоды сегодня занимают прочную позицию в осветительной технике.
Именно по этой же причине и создание мигалки на основе этих полупроводниковых элементов несравненно проще. Достаточно сравнительно малых напряжений, чтобы схема начала работать.
Все остальное сводится к тому, чтобы правильным образом подобрать ключевые и пассивные элементы для создания пилообразного или импульсного напряжения нужной формы:
- Амплитуда.
- Скважность.
- Частота следования.
Как это сделать? Очевидно, что подключение светодиода к сети 220В будет не лучшей идеей.
Имеются подобные схемы, но заставить их мигать достаточно сложно, потому что элементная база для этого ещё не создана.
Обычно светодиоды работают от гораздо более низких питающих напряжений. Из них самыми доступными являются:
- Напряжение +5 В присутствует в устройствах заряда телефонных аккумуляторов, а также iPad и других гаджетов.
Правда, выходной ток в этом случае невелик, но в большинстве случаев это и не нужно. Кроме того, +5 В можно найти на одной из шин блока питания персонального компьютера.
В этом случае с ограничением по току никаких проблем не будет. Провод в этом случае красного цвета, а землю ищите на чёрном.
- Напряжение от +7 до +9 В часто встречается на зарядных устройствах ручных радиостанций, в обиходе называемых рациями.
Великое множество фирм, и у каждой свои стандарты
- На наш взгляд схема подключения светодиода будет лучше всего работать от +12 В.
Это стандартное напряжение в микроэлектроники, его можно встретить во многих местах. Также компьютерный блок содержит вольтаж -12 В. Изоляция жилы синяя, а сам провод оставлен для совместимости со старыми приводами.
В нашем случае он может понадобиться в том случае, если не окажется под рукой элементной базы для питания +12 В. Тогда будет достаточно найти комплементарные транзисторы и включить их вместо исходных. Номиналы пассивных элементов остаются теми же. Сам светодиод также включается обратной стороной.
- Номинал -3,3 В на первый взгляд кажется невостребованным.
Но если посчастливится достать на aliexpress RGB светодиоды SMD0603 по 4 рубля за штуку, то можно будет не воротить горы.
Однако! Падение напряжения в прямом направлении не должно превышать 3 В (обратное включение не понадобится, но в случае неправильной полярности максимальный вольтаж составляет 5).
Теперь, когда устройство светодиода нам вполне понятно, а условия горения известны, приступим к реализации нашей задумки. А именно – заставим элемент мигать.
Тестирование мигающих RGB светодиодов
Компьютерный блок питания является едва ли не идеальным вариантом для тестирования светодиодов SMD0603. В этом случае нужно просто поставить резистивный делитель.
Для этого согласно схеме из технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении при помощи тестера.
Прямое измерение здесь невозможно. Вместо этого следует собрать схему, показанную на рисунке. Вот из каких соображений мы исходили, и что изображено на картинке:
- Микросхема дана вместе с номерами ножек согласно техническим данным.
- Питание подаётся на катод, потому что полярность напряжения отрицательная. 3,3 В как раз хватит, чтобы открыть p-n переходы.
- Переменный резистор нужен не очень большого номинала.
У нас на рисунке установлен с максимальным пределом 680 Ом. Именно в таком положении он должен находиться изначально.
- Обычно сопротивление открытого p-n перехода не очень велико, но нам нужен значительный запас, чтобы диоды не погорели (мы помним, что их максимальное прямое напряжение составляет 3 В).
Также принимается во внимание тот факт, что при низком вольтаже сопротивление каждого светодиода составит порядка 700 Ом. При параллельном включении суммарное сопротивление находится по формуле, показанной на рисунке ниже.
Подставляя туда в качестве всех трех входных параметров 700, получаем 233 Ом. Это будет сопротивление наших светодиодов в тот момент, когда они только-только начнут открываться (по крайней мере, мы так полагаем).
- Суть в том, что нам понадобится контролировать режим тестером (см. рисунок выше).
Для этого постоянно измеряем напряжение на светодиодной микросхеме, одновременно уменьшая значение сопротивления, пока разница потенциалов не поднимется до 2,5 В. Дальше повышать вольтаж попросту опасно, быть может, многие остановятся даже на 2,2 В.
- Затем из пропорции найдём искомое сопротивление светодиодной микросхемы: (3,3 – 2,5)/2,5 = R пер / Rобщ, где R пер – сопротивление переменного резистора в тот момент, когда напряжение на дисплее тестера достигает 2,5 В. R общ = 3,125 R пер.
Провод +3,3 В на блоке питания компьютера имеет оранжевую изоляцию, а схемную землю берём с чёрного.
Обратите внимание, что не нужно включать этот модуль без нагрузки. Идеально было бы на один из разъёмов подключить DVD-привод или какое-нибудь другое устройство.
Допускается также просто снять боковую крышку и извлечь оттуда нужные контакты.
Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Многие спросят – а что дальше? Измерили сопротивление на параллельное подключение светодиодов и остановились?
Поясняем: в рабочем состоянии, если светодиодов понадобится включить несколько, мы проделаем аналогичную настройку. В результате напряжение питания на микросхеме должно составить 2,5 В.
Обратите внимание, что светодиоды мигающие, поэтому показания могут быть не совсем точными
В этом случае максимальное из показаний не должно превысить 2,5 В. Ну, и, конечно, будет видно, что схема работает, потому что светодиоды начнут мигать.
Чтобы только часть из них проявляла себя в этом плане, нужно убрать питание с ненужных. Допускается также собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.
Таким образом, мы теперь знаем, как сделать мигающую светодиодную подсветку своими руками.
А теперь многие спросят, можно ли варьировать время срабатывания.
Полагаем, что внутри все равно должны использоваться ёмкости. Быть может, это даже собственные ёмкости p-n переходов светодиодов.
Но в любом случае, подключая переменный конденсатор параллельно схеме на вход, можно попробовать что-либо изменить.
Номинал должен быть очень малым и измеряться в пФ. В такой маленькой микросхеме попросту не может быть больших ёмкостей.
Мы допускаем также, что резистор, подключённый параллельно микросхеме (см. пунктир на схеме выше) и усаженный на землю, будет образовывать более точный делитель. В этом случае стабильность возрастёт.
Тогда номиналы нужно брать более весомые, но не забывать, что это значительно ограничит ток, идущий через светодиоды. Фактически нужно продумать этот вопрос согласно имеющейся ситуации.
Как сделать, чтобы обычный светодиод мигал
Схема, которую мы изобразили на рисунке, использует для своей работы лавинный пробой транзистора.
Если брать именно КТ315Б, который мы используем в качестве ключа, то для него максимально обратное напряжения между коллектором и базой составляет 20 В.
Поэтому ничего опасного в таком включении не имеется. А вот у модификации КТ315Ж этот параметр составляет всего лишь 15 В.
Это гораздо ближе к выбранному нами напряжению питания +12 В. Поэтому, такой транзистор в данной схеме использовать не стоит.
Строго говоря, лавинный пробой не является штатным режимом p-n перехода. В данном случае за счёт слишком большого обратного напряжения между коллектором и базой происходит ионизация атомов от ударов разогнавшимися носителями зарядов.
В результате образуется масса свободных заряженных частиц, которые увлекаются полем и образуют ток. Очевидцы утверждают, что для пробоя транзистора КТ315 требуется обратное напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером, амплитудой 8-9 В.
А теперь пара слов о том, как работает схема. В первоначальный момент времени начинает заряжаться конденсатор.
Он подключен на +12 В, а остальная часть схемы оборвана за счёт того, что закрыт транзисторный ключ.
Начинать изучение основ электроники рекомендуется со сборки простых и наглядных схем, поэтому схема мигалки в различных исполнениях и вариантах, как нельзя лучше подойдет начинающем радиолюбителям в их нелегком пути. Кроме того эти конструкции могут пригодится и в повседневном использование. Например в роли праздничных световых украшений или в качестве муляжа сигнализации.
Элементарная схема мигалки на шести светодиодах, особенностью которой является простота и отсутствие активных управляющих элементов, такие как, транзисторы, тиристоры или микросхемы.
С третьим мигающим светодиодом красного цвета последовательно включено два обычных красных светодиода 1 и 2. Когда вспыхивает мигающий 3, вместе с ним светяться 1 и 2. При этом открывающийся диод шунтирует зеленые светодиоды 4-6, которые при этом тухнут. Когда мигающий гаснет, вместе с ним тухнут 1 и 2 светодиоды, при этом загорается группа зеленых светодиодов 4-6.
Эта схема управления миганием светодиодов позволяет создать эффект хаотичных вспышек. Принцип работы основан на лавинном пробое перехода .
При включении через сопротивление R1 начинает заряжаться емкость С1 и поэтому на нем начинает расти напряжение. Пока конденсатор заряжается, не что не меняется. Как только напряжение достигнет 12 вольт, произойдет лавинный пробой p-n перехода полупроводникового прибора, проводимость его увеличивается и поэтому, светодиод начинает гореть за счет энергии разряжающегося C1.
Когда напряжение на емкости снизится ниже 9 вольт, транзистор закрывается, и весь процесс повторяется с самого начала. Другие пять блоков схемы работают по аналогичному принципу.
Номиналы сопротивлений и конденсаторов задают частоту работы каждого отдельно взятого генератора. Сопротивления, кроме того, защищают транзисторы от выхода из строя во время лавинного пробоя.
Самым простой способ собрать мигающую конструкцию, это использовать специализированную микросхему LM3909, которую достаточно легко достать.
К микросборке достаточно подсоединить частотозадающую цепь, подать питание ну и, конечно, сам светодиод. Вот вам и готовое устройство имитации сигнализации в автомобиле.
При указанных номиналах частота мигания будет около 2,5 Герц
Отличительной чертой этой конструкции является возможность регулировать частоту мигания с помощью подстроечных сопротивлений R1 и R3.
Напряжение можно подавать от любого или от батареек, область использования на всю ширину вашей фантазии.
В данной конструкции используется в качестве генератора и периодически открывает и запирает полевой транзистор. Ну а транзистор включает цепочки уже обычных светодиодов.
Первая и вторая цепочки светодиодов соединены между собой параллельно и получают питание через сопротивление R4 и канал полевого транзистора.
Третья и четвертая цепочки подсоединены через диод VD1. Когда транзистор заперт, горят третья и четвертая цепочка. Если он открыт, то светят, первый и второй участок.
Мигающий светодиод подсоединен через сопротивления R1, R2, R3. Во время его вспышки осуществляется открытие полевого транзистора. Все детали, кроме батарейки, устанавливают на печатной плате.
Достаточно простые радиолюбительские конструкции получатся если использовать обычные . Правда, следует помнить об их особенностях работы, а именно о том, что они открываются при поступлении на управляющий электрод определенного уровня напряжения, а для их запирания нужно уменьшить ток анода до значения меньше тока удержания.
Конструкция состоит из генератора коротких импульсов на полевом транзисторе VT1 и двух каскадов на тиристорах. В анодную цепь одного из них подсоединена лампа накаливания EL1.
В начальный момент времени после включения питания оба тиристора закрыты и лампа не светится. Генератор создает короткие импульсы с интервалом, зависящим от цепочки R1C1. Первый импульс поступая на управляющие электроды, открывает их, зажигая лампу.
Через лампу потечет ток, VS2 останется открытым, а VS1 закроется, потому что его анодный ток, установленный сопротивлением R2, слишком мал. Емкость С2 начинает заряжаться через R2 и к моменту формирования второго импульса окажется уже заряженной. Этот импульс осуществит отпирание VS1, а вывод конденсатора С2 кратковременно подсоединится к катоду VS2 и закроет его, лампа потухнет. Как только С2 разрядится оба тиристора будут запертыми. Очередной импульс генератора приведет к повторению процесса повторится. Таким образом лампочка накаливания вспыхивает с частотой, вдвое меньшей заданной частоты генератора.
Основа конструкции простой мультивибратор на двух транзисторах. Они могут быть почти любые, необходимой проводимости.
Питание подключаю от габарита через сопротивление, второй провод - масса. Светодиоды закрепил в панельки от спидометра и тахометра.
