Схема для мигания светодиода 12 в. Простая мигалка на одном транзисторе

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.

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.

Собирать мигающий светодиод своими руками нет большой необходимости. В продаже давно появились такие диоды разных моделей и цветов, и для их работы не нужно дополнительных управляющих устройств. В этой микро-лампочке внутри колбы впаяна схемка, благодаря ей и происходит мигание. Но радиолюбителю неинтересно покупать готовую технику, он хочет сделать сам.

В отличие от работы обычного светодиода в схему добавляется конденсатор. Он накапливает энергию, после чего происходит лавинный пробой, и диод загорается на доли секунды. Потом снова заряжается – и снова пробой. Таким образом и происходит мигание.

Простейшая схема выглядит так:

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

Вернемся к схеме. В ней задействованы (слева направо): светодиод, транзистор типа КТ315, резистор 1 кОм и под ним конденсатор электролитический на 16 вольт и емкостью 1000-3000 мкф.

Теперь посмотрим, как собирается подобная простая мигалка.

Что нужно

• Паяльник с тонким жалом, канифоль и припой.
• Транзистор КТ315 или аналог.
• Светодиод.
• Блок питания на 12 вольт (лучше регулируемый) или другой источник с таким напряжением.
• Какой-либо корпус под вашу мигалку или конструкцию, в которую будете монтировать диод (необязательно; для пробной сборки можно выбрать спичечный коробок).

Последовательность сборки мигалки

Будем двигаться от источника питания.

• К выводу «+» от источника припаиваем резистор.
• Свободный контакт резистора припаиваем к эмиттеру транзистора. Как определить эмиттер и другие контакты, смотрите видео:

• Дальше эмиттер соединяем с «+» выводом конденсатора. Определить плюс и минус можно по маркировке на корпусе. Минус обозначается светлой полоской.

• Следующий этап – соединение контакта «коллектор» транзистора с «+» выводом диода. КТ315 имеет такой контакт посередине. Плюсовой вывод диода можно определить визуально. Внутри его колбы находится пара электродов. Тот, который меньше размером, он плюсовой.

• Осталось два действия. Припаиваем «-» диода к «-» источника питания и к этой же линии цепляем «-» конденсатора.

В итоге может получиться такая пробная мигалка:

Если светодиод не мигает и горит, а ваш блок питания нерегулируемый, то такая проблема решается добавочным сопротивлением (прибавка к схеме доп.резистора).

Во-вторых, покупайте только качественные детали.

Китайские аналоги мало того, что служат меньше, они порой не соответствуют заявленным характеристикам.

В-третьих, если вам кажется, что мигалка на светодиоде не пригодится вам в быту, хорошо подумайте и оглянитесь вокруг. Или поищите в интернете информацию, где их применяют. Вы наверняка найдете что-нибудь интересное.

Если же просто решили освоить азы радиолюбителя, то такого вопроса и не возникнет. Пробуйте собирать простые схемы и переходите к сложным. Например, к так называемым адресным светодиодным лентам, которые используются уже для серьезных комбинаций мигания света сразу между несколькими светодиодами, а то и десятками светодиодов.

В заключение

Опытный радиолюбитель всегда найдет применение старым деталям. В отработавших телевизорах, радиоприемниках и другой технике можно найти редкие транзисторы, тиристоры, резисторы, конденсаторы, диоды и прочие радиодетали.

Один умелец, например, сделал мигалку для игрушечной пожарной машины. Почему бы и нет.

Пишите комментарии, если вас заинтересовали мигающие светодиоды. И не забывайте делиться статьей в соц.сетях!

Мигающий светодиод может быть реализован и использован несколькими способами, от чего зависит и его дальнейшая область применения. Схемы могут состоять из нескольких диодов, транзисторов, подключаться к различным источникам питания, даже к батарейкам, по-разному моргать. Собрать большинство из них можно своими руками, но иногда нужно подогнать теоретическую базу.

Один из самых простых способов реализации моргающих светодиодных индикаторов может успешно имитировать сигнализацию для автомобиля. Для авто премиум-класса это не очень актуально, а для менее элитной техники, общая стоимость которой не окупает установку дорогостоящей системы оповещения, такая схема будет в самый раз. Мигалка на светодиодах в таком случае будет оптимальным вариантом.

Мигающий светодиод как сигнализация

Купить моргающий диод для авто – избавить себя от кропотливого просиживания над обработкой платы. Это не всегда верно, но в данном случае очень подходит. Важно разобраться, почему почему мигает светодиод.

На вид такой моргающий -индикатор невозможно отличить от обычного светодиода, который светится постоянно. При подаче напряжения он начинает мигать пару раз в секунду. Наличие мультиметра также поможет различить полупроводниковые приборы. В прямом направлении моргающий диод демонстрирует небольшое сопротивление, а в обратном – светодиод с обычным показателем падения напряжения.

Немного о самих мигающих светодиодах

Основой мигания светодиода служит небольших размеров чип, который состоит из высокочастотного задающего генератора. Последний работает совместно с делителем на логических элементах, давая возможность получать вместо высоких значений частоты требуемые 1-3 Гц.

Чтобы реализовать низкочастотный генератор, необходимо использовать конденсатор с большой ёмкостью. Решив собрать схему своими руками, весьма проблематично было бы использовать полупроводник с большой площадью. Почему – да он просто не уместится в корпусе светодиода.

На полупроводниковой подножке размещены не только генератор и делитель, но также электронный ключ и диод-протектор. Мигающие светодиоды с напряжением питания 3-12В оборудуются также ограничительным резистором, а низковольтным он не требуется.

Основное назначение диода-протектора заключается в предотвращении поломки микросхемы в случае переплюсовки её питания.

При подаче напряжения автомобильной сети номинал токоограничивающего резистора должен выбираться из диапазона 3-5кОм. Подключив светодиод своими руками можно отметить, что он потребляет ток не только при мерцании, но и в пазах.

Сборка сигнализации своими руками

Определившись с тем, как устроены мигающие светодиоды, как они работают, и почему мигают, можно приступить непосредственно к монтажу.

Для сборки потребуется 2 гибких многожильных проводка небольшого диаметра. Предпочтительнее выбирать кабели разного цвета, чтобы иметь возможность отличать их при подключении к автомобильной проводке.

Когда резистор и оба провода закреплены, можно поместить схему в толстую полимерную трубку. Окончательный этап монтажа сигнализации своими руками – подключение проводов к «+» и «-» цепи питания автомобиля. Если все мигает как надо, мигалку на светодиодах можно считать удачной.

Сборка схем своими руками на базе светодиодов пользуется огромной популярностью среди автолюбителей. Почему? Диоды дают огромные возможности для тюнинга. Замена любого освещения, внутренней подсветки и многое другое.

Вам понадобятся:

1. Макетная плата.
2. Паяльник-карандаш мощностью 15 Вт.
3. Тонкий припой диаметром 0,6 мм или около того.
4. Инструмент для снятия изоляции и кусачки.
5. Простая перфорированная плата (без медных протравленных проводящих соединений между отверстиями).
6. Небольшие тиски или струбцина для удерживания вашей перфорированной платы.
7. Резисторы различного номинала.
8. Конденсаторы электролитические емкостью 100 мкФ и 220 мкФ, по одному каждого номинала.
9. Красный светодиод диаметром 5 мм, с прямым напряжением около 2 В.
10. Программируемый однопереходный транзистор 2N6027.

В вашей первой схеме с использованием однопереходного транзистора для генератора низкой частоты, который заставлял мигать светодиод дважды каждую секунду. Мигания выглядели очень «электронными», под которыми я имею в виду то, что свечение светодиода было типа «включен/выключен» без постепенного перехода между этими состояниями. Мне кажется, что мы сможем модифицировать эту схему так, чтобы сделать мигания светодиода более плавными и интересными, как предупреждающее мигание компьютера Apple MacBook, когда он переходит в «спящий» режим. Мне кажется, что что-то подобное можно использовать в качестве украшения одежды, если оно будет достаточно небольшое и элегантное.

Я также думаю, что этот первый проект с использованием пайки будет служить трем другим целям. Это приведет к проверке и закреплению ваших навыков соединения проводов, научат вас выполнению навесного монтажа на перфорированной плате, а также даст вам некоторые дополнительные знания о том, каким образом могут быть использованы конденсаторы для настройки временных параметров.
Посмотрите снова на исходную монтажную схему (см. рис. 1 ). Освежите вашу память, вспомнив, каким образом она работает. Конденсатор C1 через резистор R1 заряжается до тех пор, пока не достигнет достаточного напряжения, которое преодолеет внутреннее сопротивление однопереходного транзистора Q1 и через него потечет ток. В результате через открытый транзистор Q1 конденсатор C1 разряжается, а светодиод вспыхнет.

Если вы нарисуете график зависимости изменения яркости свечения светодиода во времени, то увидите узкий прямоугольный импульс, такой как на рис. 1 . Можем ли мы сделать его таким, чтобы он был похож на более пологую кривую (рис. 2 ), когда светодиод включался и выключался постепенно, подобно сердцебиению?
Одна вещь является очевидной: в течение каждого цикла светодиод должен светить ярче. Поэтому нам потребуется более высокое напряжение питания. Это означает, что конденсатор, показанный на рис. 3 , должен обладать большей емкостью.

Рис. 1. График зависимости яркости свечения светодиода во времени

Рис. 2. Схема генератора на базе однопереходного транзистора в заставляет мигать светодиод короткими резкими вспышками. График на рис. 1 показывает, что мы могли бы получить, если провести измерения яркости светодиода во времени. На этом рисунке показано более плавное начало и окончание каждой вспышки. Для реализации этого эффекта могут быть использованы конденсаторы
Рис. 3. Первый шаг по направлению создания эффекта плавного мигания это использование в качестве конденсатора C1 большой емкости и его разряда через резистор R4. Для достаточно быстрого разряда конденсатора потребуется резистор с относительно небольшим сопротивлением. R1 - резистор c сопротивлением 33 кОм; R2 - резистор c сопротивлением 1 кОм; R3 - резистор c сопротивлением 1 кОм; R4 - резистор c сопротивлением 1 кОм; C1 - электролитический конденсатор емкостью 100 мкФ; Q1 - однопереходный транзистор 2N6027

Когда мы будем использовать конденсатор большей емкости, то он будет заряжаться в течение большего времени. Чтобы увеличить частоту мигания светодиода, нам потребуется резистор R1 с меньшим сопротивлением, чтобы заряжать этот конденсатор достаточно быстро. Дополнительно мы должны уменьшить значения сопротивлений резисторов R2 и R3, чтобы однопереходный транзистор делал импульс более длительным.

Более важно то, что я хочу разряжать конденсатор через резистор таким образом, чтобы это происходило постепенно, а не одномоментно. Следует помнить, что, когда резистор подключен последовательно с конденсатором, конденсатор не только более медленно заряжается, но и разряжается более медленно.
На рис. 3 показаны все эти три особенности. Сравните их с . Теперь сопротивление резистора R1 33 кОм вместо 470 кОм. Сопротивления резисторов R2 и R3 уменьшены до 1 кОм. Сопротивление резистора R4 также становится равным 1 кОм, что увеличивает время разряда конденсатора через него. Кроме этого, конденсатор C1 теперь становится 100 мкФ вместо прежних 2,2 мкФ.

Соберите эту схему на макетной плате и сравните результаты с теми, которые будут получены при включенном и при закороченном резисторе R4. Это несколько сглаживает импульс, но мы можем продолжить работу по его дальнейшему сглаживанию. На выходе однопереходного транзистора мы можем добавить другой конденсатор. Он будет заряжаться от импульса, который возникает на выходе однопереходного транзистора Q1, а затем постепенно разряжаться через другой резистор R5, поэтому светодиод будет гаснуть более медленно.

На рис. 4 показана соответствующая электрическая схема. Конденсатор C2 имеет большую емкость - 220 мкФ, поэтому он относительно быстро заряжается от импульса, поступающего от транзистора Q1, а затем постепенно разряжается через резистор R5 с сопротивлением 330 Ом и светодиод. Вы заметите, что поведение светодиода будет несколько другим. Он теперь вместо быстрого выключения будет постепенно гаснуть. Однако сопротивления, которые я добавил, приведут к тому, что свечение светодиода становится менее интенсивным, поэтому я должен увеличить напряжение источника питания с 6 до 9 В.

Рис. 4. Вторым шагом к достижению более плавного мигающего эффекта является использование дополнительного конденсатора C2, который быстро заряжается каждым импульсом от транзистора Q1, а потом медленно разряжается через резистор R5 и светодиод. Те же самые компоненты, что и ранее, плюс: R5 - резистор с сопротивлением 330 Ом; C2 - электролитический конденсатор емкостью 220 мкФ. Напряжение питания увеличено до 9 В.

Помните, что конденсатор создает эффект сглаживания только в том случае, если один из его выводов подключен к отрицательному выводу источника питания. Присутствие отрицательного заряда на этой обкладке конденсатора приводит к притягиванию положительного заряда к другой.

Мне нравится внешний вид такого пульсирующего свечения светодиода. Я могу себе представить небольшое электронное ювелирное украшение для одежды, которое будет пульсировать таким чувственным образом (рис. 5 ), сильно отличающимся от резко обрывающегося и возникающего на короткое время свечения, вызываемого схемой простого генератора. Единственная проблема, которая здесь возникает - это компактная упаковка всех компонентов схемы, такая, чтобы корпус устройства мог быть достаточно мал для того, чтобы можно было его носить.

Рис. 5. Такое мигающее устройство с частотой сердцебиения ночью в сельской местности может быть непредсказуемо привлекательным.

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 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.

Шаг за шагом

1. Отрежьте небольшой кусок перфорированной платы от листа, на котором нет медных контактирующих дорожек. Вы можете отрезать такой кусок платы, используя пилку для ручного творчества, или попробовать сломать плату вдоль линии перфорированных отверстий, если будете при этом очень аккуратны. В качестве альтернативы следует использовать готовую к изготовлению перфорированную плату с медными контактными кружками на ней, которые однако не имеют между собой соединений. В этом проекте вы можете использовать простейшую перфорированную плату даже без медных контактных кружков. (В следующем эксперименте вы будете иметь дело с дополнительной возможностью выбора в изготовлении соединений между компонентами и медными перемычками на перфорированной плате.)
2. Подберите все компоненты и аккуратно вставьте их через отверстия на плату, подсчитывая отверстия, чтобы убедиться, что все компоненты установлены правильно (рис. 3.61). Переверните плату и загните выводы компонентов, чтобы закрепить их таким образом на плате и создать линии соединения, которые показаны на рисунке (рис. 3.62). Если некоторые из выводов компонентов недостаточно длинные, то вы можете удлинить их, чтобы добавить дополнительный отрезок одножильного провода 22 AWG (0,64 мм). Вы можете снять с провода всю изоляцию, поскольку он будет установлен на перфорированную плату в той части, где находится пластик, т. е. изолятор.
3. С помощью кусачек откусите лишние части выводов и провода. Летающие куски провода
   Губки ваших кусачек, сдавливая провода или выводы компонентов, создают значительное усилие, которое нарастает, а затем внезапно уменьшается до нуля, когда провод перекусывается. Это усилие может быть трансформировано в неожиданные отскакивания отрезанного куска провода или вывода. Некоторые из них являются относительно мягкими и не представляют особой опасности, но более жесткие, твердые провода могут улетать в непредсказуемом направлении с высокой скоростью и, следовательно, могут повредить ваши глаза. В этом отношении особенно опасны выводы транзисторов.
   Я думаю, что при откусывании выводов и проводов было бы неплохой идеей одевать защитные очки.
4. Выполните все соединения паяльником-карандашом. Нужно помнить, что это схема, в которой вы всего лишь соединяете выводы друг с другом. Компоненты находятся так близко друг к другу, что у них нет возможности перемещаться вблизи места установки. Если вы используете плату с медными площадками (что в данном примере делал и я), то некоторые паяные соединения с ними будут обеспечивать нормальное крепление компонентов, не приводя к пересечению выводов друг с другом и не создавая короткое замыкание между ближайшими компонентами.
5. Проверьте соединения путем их осмотра с помощью увеличительной лупы, а затем попробуйте их прочность тонкогубцами. Если припоя недостаточно для выполнения по-настоящему прочного соединения, то надо подогреть соединение и добавить еще припоя. Если припой создал контакт, которого в данном месте быть не должно, то следует использовать универсальный нож для того, чтобы сделать параллельные разрезы в припое, чтобы убрать небольшую часть припоя между ними.

Обычно я устанавливаю три или четыре компонента, откусываю выводы, оставляя примерно необходимую их длину, затем припаиваю выводы друг к другу, откусываю выводы окончательно, затем делают паузу, чтобы проверить прочность соединения и место его расположения. В случае последовательного припаи-вания большого количества компонентов возникает большая вероятность пропуска плохого соединения, и, если я делаю ошибку при установке какого-либо компонента, то возвращение ситуации в исходное состояние будет гораздо более проблематичным, если я уже добавил много компонентов вокруг него.

На рис. 8 и 9 показан пример реализации данного проекта, который я выполнял до того, как обрезал плату до минимального размера.

Рис. 8. Компоненты, установленные на отрезке перфорированной платы

Рис. 9. Собранная схема на плате - вид с обратной стороны. Медные контактные кружки вокруг каждого отверстия платы не являются обязательными для данного проекта. На некоторые из них попадает какое-то количество припоя, но это не имеет значения, поскольку при этом не создаются неумышленные короткие замыкания.

Завершение работы

Я всегда пользуюсь сильным освещением; это не дань роскоши, это необходимость. Купите дешевую настольную лампу, если у вас еще нет такой. Я использую флуоресцентную лампу со спектром, который близок к спектру дневного освещения, поскольку это помогает мне лучше идентифицировать цветные полоски на транзисторах. Следует помнить, что такого типа лампы излучают достаточно сильно ультрафиолетовые лучи, которые не очень хороши для хрусталиков ваших глаз. Следует избегать смотреть на лампу прямо и с близкого расстояния, и если вы наденете очки, то только они будут обеспечивать дополнительную защиту.

Вне зависимости от того, насколько у вас хорошее зрение на близком расстоянии, вам все равно для проверки понадобится рассмотреть каждое соединение с помощью увеличительной линзы. Вы будете удивлены, насколько несовершенны эти соединения. Удерживайте увеличительное стекло максимально близко вблизи вашего глаза, затем направьте его на объект, который надо изучить, а затем приближайтесь к объекту, чтобы сфокусироваться на нем.

В конце концов, вы должны закончить монтаж рабочей схемы. Вы должны вставить провода от вашего источника питания в два маленьких гнезда разъема, которые предназначены для подачи питающего напряжения, а затем установить красный светодиод в оставшихся два гнезда. Помните, что два центральных гнезда имеют отрицательный потенциал, а два наружных гнезда положительный, они расположены так, поскольку в этом случае компоненты схемы легче соединить проводами. Вы должны выполнить цветную кодировку проводов, чтобы избежать ошибок.

Итак, вы наконец собрали небольшую схему, которая генерирует световые импульсы с частотой, подобной пульсациям сердца. Или нет? Если у вас появились трудности при выполнении этой работы, то надо проверить правильность всех соединений и сравнить их со схемой. Если вы не найдете ошибки, то на схему надо подать напряжение питания, затем присоединить черный общий провод вашего мультиметра к отрицательному выводу источника питания, а затем другим измерительным щупом красного цвета проверить напряжение в разных точках схемы. При работающей схеме на каждом ее компоненте должно наблюдаться хотя бы минимальное падение напряжения. Если вы найдете обесточенное соединение (когда на разных выводах компонента имеется одинаковое значение напряжения), то может быть вы сделали плохую пайку или не выполнили ее вообще.

Наконец-то вы все сделали, что дальше? Хорошо, теперь вы можете прекратить свое пребывание в образе любителя электронных схем и заняться художественным промыслом. Вы можете попытаться придумать каким образом сделать так, чтобы это устройство можно было бы носить.
Сначала вы должны подумать об источнике питания. Поскольку вы применяли компоненты, которые использовал и я, то вам также понадобится источник с напряжением питания 9 В. Итак, требуемое напряжение питания можно получить от достаточно объемной 9-вольтовой батарейки, а как же тогда носить такое громоздкое устройство? Я думаю, что на этот вопрос имеется три ответа.

1. Вы можете положить батарейку в карман и установить «мигалку» за пределами вашего кармана, соединив их тонким проводом под одеждой. Следует помнить, что небольшой разъем для подачи напряжения на перфорированную плату пригоден для подключения с помощью проводов 22 AWG, если они имеют одну или множество плетеных жил (как провода, идущие от разъема для батарейки 9 В), но при этом покрытых тонким слоем припоя.
2. Вы можете установить батарейку внутри верхней части бейсболки, но с «мигалкой» на козырьке.
3. Вы можете соединить вместе три 3-вольтовые пальчиковые батарейки в один блок, закрепив их пластиковой стяжкой. Если вы попробуете таким образом решить проблему, то это не слишком хорошее решение, поскольку придется припаивать провода к батарейке. Вам нужно будет подогревать химические реактивы внутри батарейки, что может оказаться не слишком полезным для них, а также не слишком полезным для вас, если эти реактивы закипят и батарейка взорвется. Кроме того, припой плохо скрепляется с металлическими выводами батареек.

Большинство светодиодов создают четко очерченный пучок света, который вы можете захотеть сделать более размытым для более предпочтительного внешнего вида. В качестве одного из способов можно использовать кусок акрилового пластика толщиной не менее 6,5 мм, как это показано на рис. 8 . Обработка наждачной бумагой лицевой поверхности акрила с помощью шлифовальной машинки не будет оставлять заметных следов. Обработка наждачной бумагой сделает акрил более замутненным, чем прозрачным.

Рис. 8. Это поперечное сечение листа прозрачного акрилового пластика, в котором просверлено несквозное отверстие с обратной стороны. Поскольку сверло создает дно конической формы, а светодиод имеет закругленный корпус, то перед установкой светодиода в отверстие следует добавить немного прозрачного эпоксидного клея или силиконового герметика.

Высверлите полость с обратной стороны акрила сверлом, диаметр которого несколько больше диаметра светодиода. Будьте аккуратны, не следует просверливать пластик насквозь. Удалите все фрагменты и пыль из полости сжатым воздухом или промойте эту полость, если у вас нет компрессора. После того как полость полностью высушена внесите в нее немного силиконового герметика или некоторое количество прозрачного эпоксидного клея, который затвердевает в течение 5 мин. Затем вставьте светодиод, вдавив его таким образом, чтобы клей несколько выступил наружу, сделав герметичное соединение (см. рис. 8 ).

Попробуйте включить светодиод и, если это потребуется, дополнительно обработайте поверхность шкуркой. В заключение вы можете решить куда установить схему - на заднюю часть акрилового пластика или протянуть провод куда-либо еще.

Поскольку светодиод будет мигать примерно с частотой сердцебиения человека, во время его отдыха, то это может выглядеть, как измерение пульса, особенно, если вы установите его в середине груди или на запястье. Если вам нравится вводить людей в заблуждение, то вы можете продемонстрировать, что находитесь в отличной форме, поскольку частота вашего пульса будет оставаться постоянной даже при энергичном выполнении физических упражнений.

Чтобы сделать привлекательный внешний вид корпуса для схемы, я могу предложить варианты от заливки всей схемы эпоксидной смолой до поиска соответствующего медальона Викторианской эпохи. Я оставляю вам возможность поразмышлять над альтернативными вариантами, поскольку мы занимаемся электроникой, а не художественными промыслами.

Однако я хочу задать вам один заключительный вопрос: «как же долго будет мигать ваше устройство?»
Если вы обратитесь к следующему разд. «Важные сведения - Срок службы батарейки», то обнаружите, что обычная 9-вольто-вая батарейка должна поддерживать мигание светодиода в течение примерно 50 час.

Важные сведения

Срок службы батарейки Каждый раз при завершении схемы, питание которой вы со­бираетесь осуществлять от батарейки, вам может понадобиться расчет вероятного срока службы батарейки. Сделать это до­статочно легко, поскольку производители указывают емкость батареек в соответствии с «ампер-часами», которые они могут выдавать. Имейте в виду следующее: сокращением для ампер-часов является Ah (А-час), иногда его сокращают до AH (англ. AH - Ampere-hour). Соответ­ственно для миллиампер-часов - mAh (мА-час); емкость батарейки в ампер-часах равна току в амперах, умноженному на количество часов, в течение которых бата­рейка в состоянии его поддерживать. Таким образом теоретически 1 А-час означает, что батарейка может выдавать ток в 1 А в течение 1 часа или ток 0,1 А в течение 10 часов или 0,01 А в течение 100 часов и т. д. На практике все не так просто, как кажется, поскольку химические вещества вну­три батарейки расходуются гораздо быстрее, когда они выдают больший по величине ток, особенно, если батарейка при этом нагревается. Вы будете ограничены предельными значениями, которые определяются физическими размерами батарейки. Например, если у вас есть маленькая батарейка на 0,5 А-час, то вы не можете ожидать получить от нее ток величиной 30 А в течение даже одной минуты. Но будете в состоянии получить 0,005 А (т. е. 5 мА) в течение 100 часов без проблем. При этом следует помнить, что напряжение, которое выдает батарейка, будет несколько больше номинального значения, когда она свежая, но по мере использования оно будет уменьшаться и в конце концов станет меньше номинального значения. В соответствии с некоторыми данными испытаний, кото­рым я доверяю (я думаю, они несколько более реалистичны, чем оценки производителей батареек), для типичных батареек справедливы следующие цифры. Типичная щелочная батарейка 9 В - емкость 0,3 А-час, при выдаче тока 100 мА. Типичная щелочная батарейка размера AA на напряжение 1,5 В - емкость 2,2 А-час, при выдаче тока 100 мА. Аккумуляторная никель-кадмиевая гидридная батарейка - служит примерно в два раза больше по сравнению со ще­лочной батарейкой такого же размера. Литиевая батарейка - может служить примерно в три раза больше, чем щелочная батарейка.