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.
Одной из самых простых схем в любительской радиоэлектронике является светодиодная мигалка на одном транзисторе. Ее изготовление под силу любому новичку, у которого есть минимальный набор для пайки и полчаса времени.
Рассматриваемая схема хоть и отличается простотой, однако, она позволяет наглядно увидеть лавинный пробой транзистора, а также работу электролитического конденсатора. В том числе, путем подбора емкости можно легко изменять частоту мигания светодиода. Экспериментировать также можно с входным напряжением (в небольших диапазонах), которое тоже влияет на работу изделия.
Устройство и принцип работы
Мигалка состоит из следующих элементов:- источник питания;
- сопротивление;
- конденсатор;
- транзистор;
- светодиод.
Конденсатор расположен в цепи до закрытого транзистора, потому накапливает электрическую энергию. Происходит это до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет показателя, достаточного для обеспечения так называемого лавинного пробоя.
Во второй фазе цикла накопленная в конденсаторе энергия «пробивает» транзистор, и ток проходит через светодиод. Он вспыхивает на короткое время, а затем опять гаснет, так как транзистор опять закрывается.
Далее мигалка работает в циклическом режиме и все процессы повторяются.
Необходимые материалы и радиодетали
Чтобы собрать светодиодную мигалку своими руками, работающую от источника питания с напряжением 12 В, понадобится следующее:- паяльник;
- канифоль;
- припой;
- резистор на 1 кОм;
- конденсатор емкостью 470-1000 мкФ на 16 В;
- транзистор КТ315 или его более современный аналог;
- классический светодиод;
- простой провод;
- источник питания на 12 В;
- спичечный коробок (необязательно).
Последний компонент выступает в роли корпуса, хотя собрать схему можно и без него. В качестве альтернативы можно использовать монтажную плату. Навесной монтаж, описанный далее, рекомендуется для начинающих радиолюбителей. Такой способ сборки позволяет быстрее сориентироваться в схеме и сделать все правильно с первого раза.
Последовательность сборки мигалки
Изготовление светодиодной мигалки на 12 В осуществляется в следующей последовательности. Первым делом подготавливаются все вышеперечисленные компоненты, материалы и инструменты.Для удобства светодиод и провода питания лучше сразу закрепить на корпусе. Далее к выводу «+» следует припаять резистор.
Свободная «ножка сопротивления соединяется с эмиттером транзистора. Если КТ315 расположить маркировкой вниз, то этот вывод будет у него крайним правым. Далее эмиттер транзистора соединяется с положительным выводом конденсатора. Определить его можно по маркировке на корпусе – «минус» обозначается светлой полосой.
Следующим этапом идет соединение коллектора транзистора с положительным выводом светодиода. У КТ315 – это ножка посредине. «Плюс» светодиода можно определить визуально. Внутри элемента имеется два электрода, отличающихся размерами. Тот, который поменьше, и будет положительным.
Теперь осталось только припаять отрицательный вывод светодиода к соответствующему проводнику источника питания. К этой же линии подсоединяется «минус» конденсатора.
Светодиодная мигалка на одном транзисторе готова. Подав на нее питание, можно увидеть ее работу по вышеописанному принципу.
Если есть желание уменьшить или увеличить частоту мигания светодиода, то можно поэкспериментировать с конденсаторами, имеющими разную емкость. Принцип очень простой – чем больше емкость элемента, тем реже будет мигать светодиод.
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.
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.
