Бегущие огни на светодиодах своими руками

Сердце бегущих огней

То, что AVR микроконтроллеры Atmel обладают высокими эксплуатационными характеристиками – всем известный факт. Их многофункциональность и лёгкость программирования позволяет реализовывать самые необыкновенные электронные устройства. Но начинать знакомство с микроконтроллерной техникой лучше со сборки простых схем, в которых порты ввода/вывода имеют одинаковое назначение.

Одной из таких схем являются бегущие огни с выбором программ на ATtiny2313. В данном микроконтроллере есть всё необходимое для реализации подобных проектов. При этом он не перегружен дополнительными функциями, за которые пришлось бы переплачивать. Выпускается ATtiny2313 в корпусе PDIP и SOIC и имеет следующие технические характеристики:

32 8-битных рабочих регистра общего назначения;
120 операций, выполняемых за 1 тактовый цикл;
2 кБ внутрисистемной flash-памяти, выдерживающей 10 тыс. циклов запись/стирание;
128 байт внутрисистемной EEPROM, выдерживающей 100 тыс. циклов запись/стирание;
128 байт встроенной оперативной памяти;
8-битный и 16-битный счётчик/таймер;
4 ШИМ канала;
встроенный генератор;
универсальный последовательный интерфейс и прочие полезные функции.

Энергетические параметры зависят от модификации:

ATtiny2313 – 2,7-5,5В и до 300 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц;
ATtiny2313А (4313) – 1,8-5,5В и до 190 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц.

В ждущем режиме энергопотребление снижается на два порядка и не превышает 1 мкА. Кроме этого данное семейство микроконтроллеров обладает целым рядом специальных свойств. С полным перечнем возможностей ATtiny2313 можно ознакомиться на официальной страничке производителя www.atmel.com.

Схема и принцип её работы

Через цифровые входы PD0-PD3, а также с помощью кнопок SB1-SB3 и переключателя SA1 производится управление работой схемы. Все они подключены через резисторы R2, R3, R6, R7. На программном уровне предусмотрено 11 различных вариаций мигания светодиодов, а также последовательный перебор всех эффектов. Выбор программы задаётся кнопкой SB3. В пределах каждой программы можно изменять скорость её выполнения (мигания светодиодов). Для этого переключатель SA1 переводят в замкнутое положение (скорость программы) и кнопками увеличения (SB1) и уменьшения (SB2) скорости добиваются желаемого эффекта. Если SA1 разомкнуть, то кнопки SB1 и SB2 будут регулировать яркость светодиодов (от слабого мерцания до свечения на номинальной мощности).

Схемы переключения ламп на 220 вольт

Схемы бегущих огней на 220 В интересны тем, что в качестве излучателей света здесь используются мощные лампы накаливания. В этом случае переключение ламп осуществляется с помощью тиристоров или симисторов. При этом для упрощения схемы гальваническая развязка между силовыми каскадами и схемой управления не предусматривается. Это означает, что при подаче питания 220 В касаться элементов устройства нельзя, так как они находятся под опасным напряжением. Это относится и к переменным резистором, на которые необходимо надевать пластиковые изолирующие ручки.

В простейшем случае устройство на 220 вольт можно собрать на 3-х тиристорах. При этом частота переключения определяется номиналами цепочек R2 и С1, R4 и С2, R6 и С3 в цепи управления соответствующего тиристора. Возможно, для ритмичного переключения ламп придется немного изменить сопротивление упомянутых резисторов. Диод VD3 «срезает» половину напряжения, и в данной схеме лампы не будут светиться на всю яркость. При этом возможно применение тиристоров КУ201Л с рабочим напряжением до 300 В.

В следующей схеме выпрямленное напряжение на тиристоры подается с диодного моста. Таким образом, лампы будут светиться «на полную». В качестве задающего генератора импульсов выступает трехфазный мультивибратор на К155ЛН1. При этом частота переключения определяется номиналами цепочек R1 и С1, R2 и С2, R3 и С3. Возможно, для ритмичного переключения ламп придется немного изменить сопротивление упомянутых резисторов. С выхода микросхемы импульсы подаются на управляющие электроды тиристоров через транзисторы.

Транзисторы подойдут КТ940В. Тиристоры можно использовать КУ202 с индексом Н или М

Обратите внимание, резистор R7 потребуется на 2 Вт, так как падение напряжения на нем составляет больше 200 вольт, и выделяется большая мощность

Данная схема практически аналогична предыдущей, однако генератор в ней построен на К155ЛА3 и транзисторе КТ315. Для нее уже имеется топология печатной платы.

Силовые диоды Д226 имеют сравнительно небольшой рабочий ток и могут выходить из строя при перегорании лампочки. Лучше использовать более мощные КД202Б или КД242Б.

Данная схема интересна тем, что к ее выходу подключены и светодиоды, и лампы. Светодиоды могут размещаться на блоке управления устройства, тогда как источниками света выступают цветные лампы накаливания. В соответствии с этим примером Вы можете почти любую из рассматриваемых схем переделать с ламп на светодиоды или наоборот.

В данном случае генератор импульсов собран на К561ЛЕ5, и частота генерации устанавливается переменным резистором R1. Далее импульсный сигнал подается на вход счетчика-делителя на 8 — К561ИЕ9. Соответственно, к его выходам можно подключить до 8 каналов, вместо шести, используя выводы 5 и 10. Точно так же количество каналов можно сократить, подавая импульс сброса на вход счетчика со следующего свободного выхода. Напряжение на тиристоры подается с диодного моста, который собирается на 4-х диодах КД202Б или КД242Б.

Если последовательное переключение светильников надоело, можно собрать схему, которая позволяет реализовать несколько программ их переключения. Она собрана на надежных микросхемах серии К155. В данном случае генератор импульсов собран на DD2 К155ЛЕ1, и частота генерации устанавливается переменным резистором R2. Дешифратор выполнен на DD1, DD3, DD4 (одна К155ЛА3 и две К155ТМ2). Переключателем SA1 выбирается программа переключения, а кнопка SB1 позволяет установить начальные условия работы устройства. Схема управления тиристорами и лампами – стандартная, и уже нами рассматривалась.

Бегущие огни

Бегущие огни на светодиодах – один из вариантов автоматического устройства, основанного на осветительных приборах типа LED или более простых видах, которые достаточно широко применяются в рекламных световых конструкциях, а также в автомобильной промышленности. По своей сути это устройство, которое управляет светодиодами и приборами на их основе строго в соответствии с программой, заложенной в микросхеме.

Весьма популярны при управлении световыми приборами устройства, построенные на основе программируемых контроллеров. По такому принципу работает большая часть бегущих огней. К числу массовых, наиболее распространенных микросхем управления можно отнести восьмиразрядную микросхему-контроллер с накопителем памяти PIC12F629. И простейший прибор, который можно сделать своими руками с его применением – это реверсивные бегущие огни, т. е. выполняющие попеременное возвратно-поступательное включение светодиодов или иных источников света.

Схема подобного прибора достаточно проста и содержит только управляющее устройство с уже заложенной в память соответствующей программой. Напряжение подается от источника стабилизированного питания пяти или двенадцати вольт с применением дополнительного интегрального стабилизатора.

Просмотры

Простой и надёжный металлоискатель своими руками — 201 869 просм.
Ремонт микроволновой печи своими руками — 187 685 просм.
Простой металлоискатель своими руками — 183 515 просм.
Зарядное из компьютерного блока питания. — 180 970 просм.
Автомобильные зарядные устройства. Схемы. Принцип работы. — 155 875 просм.
Простая и надёжная схема терморегулятора для инкубатора — 144 375 просм.
Простое автоматическое зарядное устройство — 110 694 просм.
Самогонный аппарат своими руками — 109 811 просм.
Как самому поменять разъём USB? — 102 459 просм.
Разнообразие простых схем на NE555 — 101 979 просм.

Программирование

Итак, что же даёт нам ядро помимо выбора настроек МК? Можно программировать МК всё теми же командами, что и раньше! Мигать светодиодами через digitalWrite, измерять напряжение через analogRead и прочее прочее. Давайте напишем классический Blink:

void setup() {
  pinMode(PB3, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(PB3, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(PB3, LOW);
  delay(500);
}

PB3 – это номер пина, прямо как на распиновке. Всё! Осталось загрузить прошивку. Для этого нажимаем Скетч/Загрузить через программатор: Я подключил светодиод через резистор на 220 Ом и он мигает два раза в секунду, всё как написано. Что следует помнить при работе с тиньками: у них мало памяти, а все вот эти Ардуино-функции являются кошмаром индуса и занимают очень много места в памяти. Если тини85 ещё как-то переживёт такие издевательства и сможет уместить в себе вполне интересный проект из Ардуино-функций, то в тини13 уже сложно уместить что-то серьёзное. Напомню: всего 64 байта оперативной памяти и 1 кб флэша!

Важный момент по работе с ядрами для других МК, у которых больше 8 ног. Для сохранения удобства работы с IO функциями ядра (digital/analog/Read/Write) к пину можно обращаться как PIN_ + имя_ноги на распиновке, например подадим высокий сигнал на пин PC3: . Все остальные нюансы расписаны на странице ядер по ссылкам выше.

Я думаю вы поняли, что в целом работа с голыми МК не особо то и отличается от работы с обычной платой Arduino, и теперь можно переходить к сложным самоделкам на базе своей платы, в центре которой будет стоять микроконтроллер. Давайте поделюсь парой советов по минимальной обвязке.

“Загрузить через программатор”

Одноимённый пункт в меню “Скетч” в Arduino IDE загружает скетч через выбранный программатор, а также затирает загрузчик! Если в проекте было решено использовать загрузчик – не используйте загрузку через программатор после его прошивки!

Полезные страницы

Набор GyverKIT – большой стартовый набор Arduino моей разработки, продаётся в России
Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макросы, все доступные типы данных
Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
Поддержать автора за работу над уроками
Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])

Подключаем «мозги»

Для получения более сложных эффектов, схема должна строиться на микроконтроллере (далее МК). Хотя в интернете и присутствует множество схем бегущих огней на микроконтроллере, построенных на обыкновенной логике, реализующих различную последовательность зажигания светодиодов, их использование неоправданно и нецелесообразно в наши дни.

Схемы получаются более громоздкими и дорогими. МК же позволяет гибко управлять отдельными светодиодами или их группами, хранить в памяти множество программ световых эффектов и при необходимости чередовать их по заранее заданной последовательности или по внешней команде (например, от кнопки). При этом схема получается весьма компактной и достаточно дешевой.

Рассмотрим основной принцип построения схемы бегущих огней на светодиодах с использованием микроконтроллера.

Для примера возьмем микросхему ATtiny2313 – 8-разрядный МК стоимостью около 1$. Простейшая схема может быть реализована непосредственным подключением светодиодов к выводам I/O (рисунок 2). Эти выводы МК способны обеспечить ток до 20 мА, что более чем достаточно для индикаторных светодиодов.

Схема и принцип её работы

В центре принципиальной электрической схемы расположен МК ATtiny2313, к 13-ти выводам которого подключены светодиоды. В частности, для управления свечением полностью задействован порт В (PB0-PB7), 3 вывода порта D (PD4-PD6), а также PA0 и PA1, которые остались свободными из-за применённого внутреннего генератора. Первый вывод PA2 (Reset) не принимает активного участия в схеме и через резистор R1 соединён с цепью питания МК. Плюс питания 5В подаётся на 20-й вывод (VCC), а минус – на 10-й вывод (GND). Для исключения помех и сбоев в работе МК по питанию установлен полярный конденсатор С1. С учётом небольшой нагрузочной способности каждого вывода подключать следует светодиоды, рассчитанные на номинальный ток не более 20 мА. Это могут быть как сверхъяркие led в DIP корпусе с прозрачной линзой, так и smd3528. Всего их в данной схеме бегущих огней 13 шт. В качестве ограничителей тока выступают резисторы R6-R18.

Печатная плата и детали сборки

Специально для начинающих радиолюбителей предлагаем два варианта сборки бегущих огней: на макетной и на печатной плате. В обоих случаях рекомендуется использовать микросхему в PDIP корпусе, устанавливаемую в DIP-20 панельку. Все остальные детали также в DIP корпусах. В первом случае достаточно будет макетной платы 50х50 мм с шагом 2,5 мм. При этом светодиоды можно разместить, как на плате, так и на отдельной линейке, соединив их с макетной платой гибкими проводами.

Если бегущие огни на светодиодах предполагается активно использовать в дальнейшем (например, в автомобиле, велосипеде), то лучше собрать миниатюрную печатную плату. Для этого понадобится односторонний текстолит размером 55*55 мм, а также радиоэлементы:

С1 – 100 мкФ-6,3В;
DD1 – ATtiny2313;
HL1-HL13 – LED любого цвета диаметром 3 мм;
R1 – 10 кОм-0,25 Вт±5%;
R2-R18 – 1 кОм-0,25 Вт±5%;
SB1-SB3 – тактовая кнопка KLS7-TS6601 (любая аналогичная);
SA1 – трёхвыводной движковый переключатель ESP1010.

Для тех, кто имеет опыт изготовления печатных плат, лучше использовать ATtiny2313 форм-фактора SOIC, а также smd резисторы. Это позволит уменьшить размеры устройства примерно в 2 раза. Также можно взять сверхъяркие smd светодиоды и разместить их отдельным блоком.

Схемы переключения ламп на 220 вольт

Транзисторы подойдут КТ940В. Тиристоры можно использовать КУ202 с индексом Н или М

Сердце бегущих огней

32 8-битных рабочих регистра общего назначения;
120 операций, выполняемых за 1 тактовый цикл;
2 кБ внутрисистемной flash-памяти, выдерживающей 10 тыс. циклов запись/стирание;
128 байт внутрисистемной EEPROM, выдерживающей 100 тыс. циклов запись/стирание;
128 байт встроенной оперативной памяти;
8-битный и 16-битный счётчик/таймер;
4 ШИМ канала;
встроенный генератор;
универсальный последовательный интерфейс и прочие полезные функции.

Энергетические параметры зависят от модификации:

ATtiny2313 – 2,7-5,5В и до 300 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц;
ATtiny2313А (4313) – 1,8-5,5В и до 190 мкА в активном режиме на частоте 1 МГц.

Схема бегущих огней и принцип её работы

Создаваемая схема бегущих огней на светодиодах базируется на размещении микроконтроллера в центре. Все его порты вывода соединяются со светодиодами:

порт B или PB0-PB7 используется полностью для контроля над свечением;
максимально задействованы три вывода от порта D (PD4-PD6);
также работают PA0 и PA1, поскольку они свободны за счет реализуемого внутреннего генератора.

Вывод №1 – PA2 или Reset – не является активным звеном схемы, поэтому резистором R1 подсоединяется к цепи питания ATtiny2313. Плюсовая часть питания 5 В идет к выводу №20 – VCC, а минусовая — №10 (GND). Полярный конденсатор C1 устанавливается для предотвращения сбоев и гашения помех в работе МК.

Подходят, как классические smd3258, так и led’ы повышенной яркости в DIP корпусе. Суммарно их должно быть 13 штук. Функция ограничения тока возлагается на резисторы R6-R18.

Работа схемы контролируется посредством посредством переключателя SA1, кнопок SB1-SB3 и цифровых входов PD0-PD3, которые подключаются через резисторы R2, R3, R6 и R7. Такая конструкция позволяет включать мигание светодиодов в 11 различных режимов, задавая конкретную программу кнопкой SB3. А с помощью переключателя SA1 изменяется скорость мигания. Для этого:

SA1 переводится в замкнутое положение.
Скорость изменяется кнопками SB1 (ускорение) и SB2 (замедление).

Обратите внимание, что при размыкании переключателя данными кнопками меняется яркость свечения светодиодов от еле заметного мерцания до максимальной мощности

Микроконтроллер ATtiny2313 для бегущих огней

Данное устройство относится к серии AVR микроконтроллеров бренда Atmel. Именно под его управлением чаще всего делают бегущую световую ленту, поскольку эксплуатационные характеристики модели достаточно высокие. Микроконтроллеры просты в программировании, многофункциональны и поддерживают реализацию разных электронных устройств.

ATtiny2313 сделан по простой схеме, где порт для вывода и ввода имеет идентичное значение. Выбрать программу (одну из 12) на таком микроконтроллере очень легко, ведь он не перегружен лишними опциями. Модель выпускается в двух корпусах – SOIC и PDIP, причем каждый вариант обладает идентичными характеристиками:

8-битные общие регистры в количестве 32 штук;
возможности 120 операций за один тактовый цикл;
flash-память внутри системы на 2 кБ с поддержкой 10 тысяч циклов стирания и записи;
внутрисистемная EEPROM на 128 байт с поддержкой 100 тысяч циклов;
128 байт встроенной оперативки;
4 ШИМ-канала;
счетчик-таймер на 8 и 16 бит;
встроенный генератор;
удобный для разных целей интерфейс и другие функции.

Микроконтроллер имеет два вида в соответствии с энергопараметрами:

классическая модель ATtiny2313 обладает напряжением от 2,7 до 5,5 В и силой тока до 300 мкА на частоте 1 МГц в режиме активности;
вариант ATtiny2313А (4313) обладает характеристиками в 1,8-5,5 В и 190 мкА при той же частоте.

В режиме ожидания устройство имеет энергопотребление не больше 1 мкА.

Как уже было указано, память микроконтроллера оснащена 11 комбинациями световых схем, а возможность выбора всех комбинаций светодиодов последовательно – это и есть 12 программа.

Задержка выключения освещения

Рейтинг: 5 / 5

Подробности: Категория: схемы на ATtiny; Опубликовано: 30.09.2017 14:45; Просмотров: 4011

Процедура закрытия дверей в потемках – затея не из приятных. Закрыть две двери, затем ролету (неудобная штука даже при свете, скажу вам), затем собрать с крыльца ноутбук и прочие пакеты, при этом умудриться удержать на поводке собаку норовящую “грызнуть” проходящего мимо прохожего (издержки воспитания) при этом имея над головой на крыльце свежевыключенную лампочку… Рано или поздно такая процедура достанет кого угодно. Мне всегда было интересно почему действие которое нужно провести последним при уходе и первой при приходе – выключить и включить соответственно свет – перенесли в другой конец логической последовательности? Правильно! Потому что выводить выключатель на улицу – не позволяют “ценности” основной массы нашего общества. А жаль… Но это вопрос скорее философский. Как говорил наш когда-то любимый президент – “маемо що маемо”, и решать придется проблему с другой стороны. Длинноватое получилось предисловие для устройства, которое до меня придумали раз -надцать.

Подключение программатора

Программатор, или Ардуину в качестве программатора, подключить очень просто. Смотрим распиновку и подключаем:

Шину ISP: пины MOSI, MISO и SCK. Они есть на всех МК
Сброс RST
Землю GND. Любую из имеющихся, они соединены внутри МК
Если МК не питается от своего источника, подключаем заодно VCC

Например ATmega328p подключаем к USB ASP (обсуждали в прошлом уроке) 6-пин вот так: Примечание: да, другие компоненты не нужны. Новый (из магазина) МК тактируется от внутреннего генератора на 8 МГц и может без проблем прошиваться прямо так как на схеме выше. Тиньки к тому же USB ASP подключаются так: Для удобства я использую макетку-дигиспарк, на которой разведены пины как раз под ISP 6-пин хэдер: втыкается выпирающим “ключом” в сторону МК. В плате выведены 8 пинов, нам нужны верхние 6 (на фото видно не запаянные пины ниже штекера). Купить можно тут. Также можно прошивать МК через Arduino (Arduino as ISP, обсуждали в прошлом уроке). Схема для ATtiny85: Примечание: конденсатор нужен обязательно! Подключили. Что дальше? Дальше мы уже можем работать с фьюзами через программу avrdudeprog (обсуждали в прошлом уроке), выбрав в списке соответствующий программатор и в списке МК – соответствующий МК. Также через эту программу можно загрузить скомпилированный “бинарник” – файл прошивки. Но нас всё-таки интересует работа через Arduino IDE.

Схема бегущих огней и принцип её работы

порт B или PB0-PB7 используется полностью для контроля над свечением;
максимально задействованы три вывода от порта D (PD4-PD6);
также работают PA0 и PA1, поскольку они свободны за счет реализуемого внутреннего генератора.

SA1 переводится в замкнутое положение.
Скорость изменяется кнопками SB1 (ускорение) и SB2 (замедление).

Микроконтроллер ATtiny2313 для бегущих огней

8-битные общие регистры в количестве 32 штук;
возможности 120 операций за один тактовый цикл;
flash-память внутри системы на 2 кБ с поддержкой 10 тысяч циклов стирания и записи;
внутрисистемная EEPROM на 128 байт с поддержкой 100 тысяч циклов;
128 байт встроенной оперативки;
4 ШИМ-канала;
счетчик-таймер на 8 и 16 бит;
встроенный генератор;
удобный для разных целей интерфейс и другие функции.

Микроконтроллер имеет два вида в соответствии с энергопараметрами:

классическая модель ATtiny2313 обладает напряжением от 2,7 до 5,5 В и силой тока до 300 мкА на частоте 1 МГц в режиме активности;
вариант ATtiny2313А (4313) обладает характеристиками в 1,8-5,5 В и 190 мкА при той же частоте.

В режиме ожидания устройство имеет энергопотребление не больше 1 мкА.

Инструкция по сборке

Светодиодные лампы – это полупроводниковые элементы, светящиеся под воздействием электрического тока. Основной элемент в них – кремний. В зависимости от того, какие примеси используются, меняется цвет лампочек.

Последовательность выполнения работы

Перед тем, как сделать поворотники, нужно выбрать подходящую схему.

Затем на основании схемы изготовить печатную плату и нанести на нее разметку для размещения будущих элементов.

На следующем этапе в сеть включается дополнительный стабилизированный источник питания. На его вход поступает питание с промежуточного реле, а выход соединяется с диодом. Разместить его лучше в панели приборов.

Заключение

Имея хотя бы небольшой опыт электромонтажных работ, пользуясь приведенными в статье схемами, можно самостоятельно оттюнинговать свой автомобиль, сделав бегущий огонь на светодиодах для стоп-сигнала. Если для реализации бегущих огней своими руками не достаточно опыта и знаний, можно купить заводские стоп-сигналы с такой функцией. В таких устройствах реализовано больше функций.

В зависимости от алгоритма бегущие светодиоды могут гореть при аварийной остановке, во время торможения, если водитель дает задний ход и др. Для установки заводских стоп-сигналов не нужно специальных знаков, поэтому с их монтажом справится даже начинающий водитель.

Приведенная в данной статье самодельная схема бегущие огни на светодиодах, построена на довольно популярном . В памяти программы записано до 12 программ различных световых эффектов, которые можно выбрать по своему желанию. Это и бегущий огонь, бегущая тень, нарастающий огонь и так далее.

Этот автомат световых эффектов позволяет управлять тринадцатью светодиодами, которые подключены через токоограничивающие резисторы прямо к портам микроконтроллера ATtiny2313.Как уже было сказано выше, в памяти микроконтроллера зашиты 11 различных самостоятельных комбинаций световых рисунков, а так же есть возможность последовательного однократного перебора всех 11 комбинаций, это уже будет 12-ая программа.

Кнопка SA3 позволяет осуществлять переключение между программами.

Кнопками SA1 и SA2 можно управлять скоростью движения огней либо частотой мерцания каждого светодиода (от постоянного свечения до легкого мерцания). Все это зависит, в каком положении находится переключатель SA4. При верхнем по схеме положении переключателя SA4 регулируется скорость бегущих огней, а при нижнем частота мерцания.

При монтаже светодиодов в линейку следует соблюдать очередность такую же, как пронумеровано на схеме от HL1 до HL11.

Микроконтроллер ATtiny2313 тактируется от внутреннего генератора с частотой 8 МГц.