ПРАЗДНИЧНЫЕ ГИРЛЯНДЫ

Чтобы получить возможно большее разнообразие световых эффектов, создаваемых гирляндами или гирляндой электрических ламп, приходится значительно усложнять конструкцию автомата, вводить в него дефицитные микросхемы. В то же время автомат самых разнообразных световых эффектов можно построить на микросхемах, содержащих D-триггеры. Примером тому может служить приведенная на рис. 1 схема (размер - 46 Кб). Отличительная особенность предлагаемого автомата в том, что в нем 36 осветительных ламп, из которых составлено панно или гирлянда. Каждая лампа может зажигаться самостоятельно, благодаря чему нетрудно получать самую разнообразную световую мозаику.
Лампы подключены к блоку управления, состоящему из двух генераторов тактовых импульсов, двух кольцевых сдвигающих регистров — вертикального и горизонтального (условно — по расположению ламп на схеме) — и транзисторных ключей. Генераторы тактовых импульсов выполнены по одинаковым схемам на двух элементах 2И-НЕ и транзисторе. Частоту следования импульсов можно изменять вручную переменными резисторами R3 и R6. В регистре вертикального управления (или просто в вертикальном регистре) работают микросхемы DD3 и DD2, в регистре горизонтального управления — DD4 и DD5. Электронные ключи вертикального регистра выполнены на транзисторах VT3—VT14, горизонтального — на транзисторах VT15—VT26.
Питается блок управления от двух источников: стабилизированного постоянного тока, выполненного на диодах VD12—VD15, стабилитроне VD7 и транзисторе VT27 (питание микросхем), и пульсирующего напряжения — на диодах VD8—VD11 (питание электронных ключей и ламп).
Каждый регистр состоит из шести триггеров, входящих в состав микросхем К155ТМ8 (в каждой микросхеме 4 триггера). Прямые выходы триггеров соединены с электронными ключами, подключающими лампы к источнику питания. Развязывающие диоды VD1.1—VD6.6 обеспечивают избирательное включение ламп ЕL1.1—ЕL6.6.
Кнопочным выключателем SB1 устанавливают триггеры регистров в нулевое состояние, а переключателями SA1 и SA3 подают сигналы с прямого или инверсного выходов триггеров на входы D1 соответствующих регистров.

Горизонтальный регистр управляется тактовыми импульсами, поступающими с генератора на элементах DD1.3, DD1.4, а вертикальный регистр — импульсами, поступающими (в зависимости от положения подвижного контакта переключателя SA2) либо со “своего” генератора (независимое управление), либо с генератора горизонтального регистра (параллельное управление), либо с прямого выхода первого триггера горизонтального регистра (последовательное управление).

Рассмотрим работу автомата в режиме параллельного управления, для которого на схеме показано положение подвижного контакта переключателя SA2. После включения питания и нажатия на кнопку SB1 все триггеры устанавливаются в нулевое состояние — на их прямых выходах уровень логического 0. Электронные ключи закрыты, лампы погашены. Поскольку входы D1 регистров соединены с прямыми выходами триггеров (через переключатели SA1 и SA3), то и на них будет уровень логического 0, а значит, тактовые импульсы, поступающие на вход С, не изменят состояния триггеров регистров.
Если входы D1 обоих регистров подключить к инверсным выходам микросхем DD3 и DD5, то на них окажется уровень логической 1. Теперь с приходом тактового импульса первые триггеры обоих регистров изменят свое состояние, и на их прямых выходах установится уровень логической 1, который откроет электронные ключи на транзисторах VT8, VT14 и VT21, VT15. Зажжется лампа EL1.1.
Следующий тактовый импульс переведет вторые триггеры регистров в единичное состояние, и включатся лампы EL1.2, EL2.2, EL2.1. Лампа EL1.1 при этом продолжает светиться, потому что первые триггеры сохраняют прежнее состояние.
С приходом последующего импульса зажигаются лампы EL1.3, EL2.3, EL3.3, EL3.2, EL 3.1 и т. д. После шестого тактового импульса засветятся все лампы, а на инверсных выходах последних триггеров регистров, а значит, и на входах D1 регистров установится уровень логического 0. Последующие тактовые импульсы теперь будут поочередно переводить триггеры в нулевое состояние, и лампы, начиная с EL1.1, будут выключаться, а затем описанный цикл повторится.
А если после перехода, к примеру, двух триггеров каждого регистра в единичное состояние установить переключатели SA1 и SA3 в исходное положение, показанное на схеме? Тогда сохранившийся на прямых выходах регистров уровень логического 0 окажется и на входах D1 регистров, и очередной тактовый импульс переведет первые триггеры в нулевое состояние. Вторые триггеры сохранят единичное состояние, в такое же состояние перейдут и третьи триггеры. Будет светиться своеобразный квадрат из ламп EL2.2, EL2.3, EL3.3, EL3.2. С каждым последующим тактовым импульсом световой квадрат будет “перемещаться” по диагонали в правый верхний угол (по схеме).
Когда пятый и шестой триггеры обоих регистров окажутся в единичном состоянии, при последующем тактовом импульсе вспыхнут “угловые” лампы EL1.1, EL1.6, EL6.1 и EL6.6. Далее вновь появится квадрат из ламп EL1.1, EL1.2, EL2.2 и EL2.1. Цикл повторится.
В режиме последовательного управления (когда подвижный контакт переключателя SA2 находится в верхнем по схеме положении) тактовые импульсы на вертикальный регистр поступают с прямого выхода первого триггера горизонтального регистра (вывод 2 микросхемы DD4).

Рассмотрим один из возможных световых “рисунков” в этом режиме — эффект одиночного бегущего огня. Установим переменным резистором R6 минимальную частоту следования импульсов (движок резистора в крайнем правом по схеме положении), а кнопкой SB1 — нулевое состояние триггеров. Переключателями SA1 и SA3 подадим на входы D1 обоих регистров уровень логической 1 с инверсных выходов триггеров. После этого первый тактовый импульс переключит первый триггер горизонтального регистра в единичное состояние. Уровень логической 1 на его прямом выходе переведет первый триггер вертикального регистра тоже в единичное состояние. Зажжется лампа EL1.1.
Если после этого перевести переключатели SA1 и SA3 в исходное положение (показанное на схеме), на входы D1 обоих регистров снова будет подан уровень логического 0 и очередной тактовый импульс с выхода элемента DD1.4 переведет второй триггер горизонтального регистра в единичное состояние, а первый — в нулевое, т. е. на его прямом выходе, а значит, и на входе С микросхем DD2, DD3 вместо уровня логической 1 появится уровень логического 0. Такой перепад, как известно (триггеры микросхемы К155ТМ8 изменяют свое состояние по фронту импульса, т. е. когда уровень логического 0 на входе С переходит в уровень логической 1), на состояние триггеров вертикального регистра не повлияет. Лампа EL1.1 погаснет, и загорится EL2.1. Затем поочередно будут зажигаться и гаснуть лампы нижнего по схеме ряда. Когда шестой триггер горизонтального регистра окажется в единичном состоянии, с его прямого выхода (вывод 10 микросхемы DD5) уровень логической 1 поступит через переключатель SA3 на вход D1 микросхемы DD4. С приходом очередного тактового импульса начнут поочередно зажигаться и гаснуть лампы второго ряда. Аналогично будут вспыхивать лампы остальных рядов, после чего цикл повторится.

Нетрудно самостоятельно разобрать работу автомата в режиме независимого управления вертикальным регистром, т. е. когда тактовые импульсы поступают на входы С регистра с элемента DD1.2.
Манипулируя переключателями автомата, можно “записать” в регистры различные “рисунки”, а переменными резисторами R3 и R6 установить желаемую скорость их “перемещения”.

Вместо указанных на схеме микросхем серии К155 можно использовать аналогичные серии К133. При отсутствии К155ТМ8 подойдут К155ТМ2 (К133ТМ2), но в каждом регистре придется использовать по три, а не по две микросхемы. Кроме того, все входы С микросхем регистра нужно соединить вместе, а неиспользуемые входы 5 подключить через резистор сопротивлением 1...5,1 кОм к плюсу источника питания. Чертеж печатной платы при такой замене придется немного изменить.
Транзисторы могут быть любые другие указанных серий. Вместо транзисторов серии КТ315 подойдут КТ503, вместо КТ814 — КТ816, вместо КТ815 — КТ817. При монтаже транзистор VT27 стабилизатора напряжения устанавливают на теплоотвод — алюминиевую пластину толщиной 1,5...2 мм и размерами 30х30 мм.
Диоды VD8—VD11 — любые, рассчитанные на выпрямленный ток не менее суммарного тока потребления всех ламп, а VD12—VD15 — рассчитанные на ток не менее 300 мА, При замене диодов VD1.1—VD6.6 следует помнить, что значение максимального выпрямленного тока диода должно превышать ток, потребляемый одной лампой.
Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 10 %. Переменные резисторы — СП-1. Конденсаторы С1— С3, С6 — К50-6; С4, С5 — керамические, например, КМ. Переключатели — любой конструкции.
Трансформатор Т1 — готовый или самодельный мощностью не менее 85 Вт. Обмотка II должна быть рассчитана на напряжение 8...10 В при токе нагрузки до 300 мА, обмотка III — на напряжение 13...15 В при токе не менее 6 А для ламп с током потребления 0,16 А (использованы лампы на напряжение 13,5 В от елочных гирлянд).

Большинство деталей блока управления смонтировано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Рисунок печатной платы - здесь, расположения деталей - здесь. . Диоды VD1.1—VD6.6 размещены на шести планках из такого же материала. Планки располагают вблизи соответствующих групп ламп гирлянды и соединяют их с лампами и блоком управления проводами в изоляции, свитыми в жгуты.

Как правило, налаживания устройство не требует и при правильном монтаже начинает работать сразу.

В. ЧИСЛЕР
Радио 11/87г.