Простые мигалки со светодиодами на основе мультивибратора КТ315

Принцип действия 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:

• 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.

Особенности светодиодов

Прежде чем сделать оригинальный мигающий светодиод, необходимо узнать некоторые моменты относительно этих устройств.

Излучаемый свет зависит от ряда показателей;
Коэффициент полезного действия может быть разным. Причем самые слабые — синие;
Как для полупроводниковых элементов, КПД у светодиодов (СД) достаточно мал. В большинстве случаев он не превышает 45 процентов;
Одновременно с низким КПД, светодиоды отличаются превосходной эффективностью превращения в световую энергию электричества;
На каждый Вт электроэнергии приходится количество фотонов, примерно в 6-7 раз превышающих показатели спирали накаливания при аналогичных потребительских условиях;
Такие возможности светодиодов объясняют популярность создания мигающих ламп на основе СД;
Светодиодам требуется достаточно маленькое напряжение, чтобы схема оказалась рабочей;
Чтобы добиться эффекта мигания, следует соответствующим образом подобрать пассивные и ключевые элементы

Тогда схема сможет выдавать мигание требуемой формы — скважность, частота следования или амплитуда.

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:

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?

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

Мигающий светодиод

Подробности

Опубликовано 11.06.2013 11:33

Просмотров: 7054

Мигающий светодиод представляет собой универсальный электронный прибор, в котором содержится интегральная микросхема и световой излучатель. Мигающий светодиод начинает мигать с частотой около 2 Гц, когда на него подается напряжение нужной полярности. 

Отличить обычный светодиод от мигающего нетрудно, обычно это делают по внешнему виду. Внутри мигающего светодиода содержится две подложки одинакового размера. На первой размещен кристаллический кубик излучателя света, который может быть выполнен из сплава GaP (имеет зеленый цвет), GaAsP/GaP (имеет желтый цвет), GaAIAs/GaAsP/GaP/ GaAllnP (имеет красный цвет). Подложки связаны между собой двумя золотыми перемычками.

Корпус мигающего светодиода изготовлен из матовой, рассеивающей свет пластмассы или прозрачного пластика. Обычно прозрачный корпус встречается лишь у светодиодов больших диаметров, имеющих узкую диаграмму направленности. В принципе, по внешним характеристикам и технологии пайки мигающий светодиод практически не отличается от обычного светодиода.

Мигающий светодиод имеет несколько преимуществ, среди которых:

1. Малые размеры. Подложка полупроводника имеет площадь, которая не предназначена для создания конденсатора с большой мощностью, так как прибор оснащен высокочастотным генератором. Генератор работает от небольшой емкости, и поэтому размеры небольшие;

2. Универсальность. Мигающий светодиод питается от напряжения от 1,8 до 5 В (низковольтные приборы), и от 3 до 14 В (высоковольтные приборы). Универсальность его заключается в том, что один светодиод может заменить функциональный узел освещения;

3. Защита микросхемы. На подложке установлены не только делитель и высокочастотный генератор, а также защитный светодиод и электронный ключ. Если мигающий светодиод рассчитан на напряжение 3-12 В, то он также оснащен ограничительным резистором. Защитный диод предназначен для предотвращения выхода микросхемы из строя в случае переплюсировки питания сети;

4. Разный ассортимент цветов излучения. Некоторые мигающие светодиоды оснащены несколькими штуками разноцветных диодов (стандартно три) с разной периодичностью вспышек, зависящей от уровня напряжения питания.

Чтобы проверить рабочее состояние мигающего светодиода при покупке достаточно взять батарейки на 4,5 В и резистор, включить его последовательно вместе со светодиодом. Сопротивление должно быть около 51 Ом, а мощность – не менее 0,25 Вт.

Наиболее распространенными фирмами-изготовителями таких светодиодов являются заводы в США, Тайване, Германии, Сянгане и т.д.

• Вперёд >

Принцип работы мультивибратора

Если собрать эту схемку на макетной плате и замерить напряжение мультиметром между эмиттером и коллектором, то что мы увидим? Мы увидим, что напряжение на транзисторе то поднимается почти до напряжения источника питания, то падает до нуля. Это говорит о том, что транзисторы в этой схеме работают в ключевом режиме. Замечу , что когда один транзистор открыт, второй обязательно закрыт.

Переключение транзисторов происходит следующим образом.

Когда один транзистор открыт, допустим VT1, происходит разрядка конденсатора C1. Конденсатор С2 — напротив спокойно заряжается базовым током через R4.

Конденсатор C1 в процессе разрядки держит базу транзистора VT2 под отрицательным напряжением — запирает его. Дальнейшая разрядка доводит конденсатор C1 до нуля и далее заряжает его в другую сторону.

Теперь напряжение на базе VT2 возрастает открывая его.Теперь уже конденсатор C2, некогда заряженный, подвергается разрядке. Транзистор VT1 оказывается запертым отрицательным напряжением на базе.

И вся эта свистопляска продолжается по в режиме нон стоп, пока питание не вырубишь.

Изменение размеров схемы

В качестве первого шага для этого следует взглянуть на физические размеры всех компонентов схемы и представить, как их можно разместить в небольшом объеме. На рис. 6 показан пример трехмерного изображения компактного расположения компонентов. Тщательно проверьте эту компоновку, определив все пути соединений, и вы увидите, что все здесь выполнено в соответствии со схемой. Проблема состоит в том, что, если компоненты спаять представленным образом, то они не будут достаточно прочно зафиксированы. Все соединительные провода могут легко сгибаться, и поэтому не существует очень простого способа для монтажа схемы.

Рис. 6. Такая компоновка компонентов полностью повторяет их подключение на изображении схемы, и при этом они размещены в очень малом объеме.

Ответ состоит в том, чтобы разместить все компоненты на некоторой основе, которая является одним из тех элементов, которыми предпочитают пользоваться люди, занятые в электронике, возможно потому, что тогда монтаж выглядит более солидно, чем «макетная плата». Перфорированная плата это именно то, что нам нужно. На рис. 7  показаны компоненты, перенесенные на кусок такой платы размером всего лишь 25×10 мм.

Рис. 7. Перфорированная плата может быть использована для крепления и компоновки компонентов. Для создания работающей схемы выводы компонентов под платой припаиваются друг к другу. На рисунке в середине пунктирными линиями показано расположение выводов элементов на обратной стороне платы. На рисунке внизу представлена обратная сторона платы после переворачивания ее слева направо. Небольшие кружки показывают те места, где должны быть выполнены соединения пайкой

На центральном варианте изображения платы штриховыми линиями показано каким образом компоненты будут соединены друг с другом. Большинство выводов компонентов схемы, которые выходят на нижнюю сторону перфорированной платы, по своей длине достаточны для выполнения таких соединений.

Наконец на нижнем изображении показана перфорированная плата после ее переворота обратной стороной слева направо (следует заметить, что для изображения обратной стороны платы я использовал более темные цвета). Небольшие кружки на этом изображении показывают те места, где должны быть выполнены соединения пайкой.

Светодиод должен быть легко отсоединяем, поскольку вы можете захотеть сделать так, чтобы светодиод находился на некотором.

расстоянии от платы. Точно также должен легко отсоединяться и источник питания. К счастью, мы имеем возможность купить миниатюрные разъемы, которые устанавливаются прямо в перфорированную плату. Вы можете обратиться к одному из крупных розничных поставщиков в Интернете для приобретения таких разъемов. Некоторые производители называют их «однорядными линейками гнезд и штырьков», в то время как другие называют «однорядной многоконтактной колодкой гнезд или штырьков для установки на плату». Посмотрите на приведенный ранее и проверьте список необходимых закупок компонентов для выполнения экспериментов в данной главе.

Это достаточно компактное размещение элементов схемы, которое требует внимательной работы, исполняемой с помощью паяльника-карандаша. Поскольку отрезок перфорированной платы настолько мал, что ее будет трудно удержать, я предлагаю вам использовать миниатюрные тиски, чтобы зафиксировать в них плату, которую тем не менее можно будет легко поворачивать.

Когда выполняются такого рода проекты, я люблю устанавливать плату (с присоединенными тисками) на мягкий кусок полиуретановой губки — это тип уплотнения, который обычно используется в качестве набивки для мягких кресел. Губка защищает компоненты от повреждения, когда плата находится в перевернутом состоянии, а также помогает предотвратить перемещение платы непредсказуемым образом.

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 магазинах можно купить наборы деталей для сборки подобных схем led мигалок.

На рисунке изображена схема мигалки мультивибратора, состоящая всего из девяти деталей. Для ее сборки потребуются:

• два резистора по 6.8 – 15 кОм;
• два резистора имеющие сопротивление 470 – 680 Ом;
• два маломощных транзистора имеющие структуру n-p-n, например КТ315 Б;
• два электролитических конденсатора емкостью 47 –100 мкФ
• один маломощный светодиод любого цвета, например красный.

Не обязательно, чтобы парные детали, например резисторы R2 и R3, имели одинаковую величину. Небольшой разброс номиналов практически не сказывается на работе мультивибратора. Также данная схема мигалки на светодиодах не критична к напряжению питания. Она уверенно работает в диапазоне напряжений от 3 до 12 вольт.

Схема мигалки мультивибратора работает следующим образом. В момент подачи на схему питания, всегда один из транзисторов окажется открытым чуть больше чем другой. Причиной может служить, например, чуть больший коэффициент передачи тока. Пусть первоначально больше открылся транзистор Т2. Тогда через его базу и резистор R1 потечет ток заряда конденсатора С1. Транзистор Т2 будет находиться в открытом состоянии и через R4 будет протекать его ток коллектора. На плюсовой обкладке конденсатора С2, присоединенной к коллектору Т2, будет низкое напряжение и он заряжаться не будет. По мере заряда С1 базовый ток Т2 будет уменьшаться, а напряжение на коллекторе расти. В какой-то момент это напряжение станет таким, что потечет ток заряда конденсатора C2 и транзистор Т3 начнет открываться. С1 начнет разряжаться через транзистор Т3 и резистор R2. Падение напряжения на R2 надежно закроет Т2. В это время через открытый транзистор Т3 и резистор R1 будет течь ток и светодиод LED1 будет светиться. В дальнейшем циклы заряда-разряда конденсаторов будут повторяться попеременно.

Если посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов, то они будут иметь вид прямоугольных импульсов.

Когда ширина (длительность) прямоугольных импульсов равна расстоянию между ними, тогда говорят, что сигнал имеет форму меандра. Снимая осциллограммы с коллекторов обоих транзисторов одновременно, можно заметить, что они всегда находятся в противофазе. Длительность импульсов и время между их повторениями напрямую зависят от произведений R2C2 и R3C1. Меняя соотношение произведений можно изменять длительность и частоту вспышек светодиода.

Для сборки схемы мигающего светодиода понадобятся паяльник, припой и флюс. В качестве флюса можно использовать канифоль или жидкий флюс для пайки, продающийся в магазинах. Перед сборкой конструкции необходимо тщательно зачистить и залудить выводы радиодеталей. Выводы транзисторов и светодиода нужно соединять в соответствии с их назначением. Также необходимо соблюдать полярность включения электролитических конденсаторов. Маркировка и назначение выводов транзисторов КТ315 показаны на фото.