Как сделать мигающий светодиод
Как сделать мигающий светодиод
Мигающие светодиоды часто применяют в различных сигнальных цепях. В продаже довольно давно появились светодиоды (LED) различных цветов, которые при подключении к источнику питания периодически мигают. Для их мигания не нужны никакие дополнительные детали. Внутри такого светодиода смонтирована миниатюрная интегральная микросхема, управляющая его работой. Однако для начинающего радиолюбителя намного интереснее сделать мигающий светодиод своими руками, а заодно изучить принцип работы электронной схемы, в частности мигалок, освоить навыки работы с паяльником.
Первый вариант мигалки
Схема мигающего устройства (мигалки) предоставлена на рисунке 1. Устройство построено на основе симметричного мультивибратора и содержит минимум деталей. Скорость смены свечения светодиодов можно изменять в зависимости от емкости конденсаторов C1 и C1, а также подбирая сопротивление резисторов R2 и R3. Резисторы R1 и R4 служат для ограничения тока, что проходит через каждый светодиод.
На схеме светодиоды (синий и красный) подключены через гасящие резисторы. О том как произвести расчет гасящего резистора для подключения светодиода вы можете узнать из публикации: .
В данной схеме следует учесть такой параметр транзистора как “напряжение насыщения Коллектор-Эмиттер” – это падение напряжения на открытом транзисторе.
Типовые значения напряжений насыщения КЭ для некоторых транзисторов:
- КТ315 А-Г = 0,4В;
- КТ315 Д,Е = 1В;
- КТ3102 А-Е = 0,3В.
Допустим что мы будем использовать транзистор КТ315 с напряжением насыщения 0,4В, рассчитаем напряжение на гасящем резисторе для красного и синего светодиодов:
Uг_красный = 5 – 0,4 – 2 = 2,6В;
Uг_синий = 5 – 0,4 – 3 = 1,6В.
Выполним расчет сопротивления гасящих резисторов:
Rг_красный = 2,6В / 0,02А = 130 Ом;
Rг_синий = 1,6В / 0,02А = 80 Ом.
Таким образом в схеме на рисунке 1 для синего светодиода используем гасящий резистор R4 сопротивлением 80 Ом, а для красного – резистор R1 сопротивлением 130 Ом. Мощность каждого резистора – от 0,125 Ватт и выше, какие есть в наличии.
Рис. 1. Принципиальная схема мигающего устройства (мигалки) на транзисторах КТ315.
Если вы хотите питать устройство от источника напряжением больше или меньше 5В то придется рассчитать сопротивление гасящих резисторов R1 и R4, используя закон Ома.
Транзисторы КТ315 можно заменить на другие маломощные со структурой N-P-N, к примеру КТ3102.
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.
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.
Обозначение
Номинал/Параметры
Марка или тип элемента
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.
На базе этого несложного радиоэлемента построен простой мультивибратор — генератор повторяющихся импульсов.
Схема не нуждается в настройке и при полностью исправных элементах начинает работать сразу.
Сборка ведется навесным монтажом без платы. Зажимаем оптопару в зажиме и припаиваем два резистора согласно схемы.
Далее припаиваем светодиод. Обратите внимания на полярность его включения.
Далее запаиваем конденсатор.
Соединительные дорожки делаем из луженного провода.
Доводим схему до конца.
Второй вариант мигалки
Второй вариант мигалки на светодиодах не сильно отличается от первого, она представлена на рисунке 2. В устройстве использованы транзисторы P-N-P структуры и в сравнении с предыдущей схемой изменена полярность питания, а также включение светодиодов.
Вместо старых транзисторов МП41 можно поставить КТ361 или КТ3107, при этом сопротивления резисторов R2 и R3 нужно поднять до 27-30 кОм.
Рис. 2. Принципиальная схема мигающих светодиодов с использованием транзисторов МП41.
Сначала ознакомимся непосредственно с оптопарой. Она состоит из двух элементов объединенных оптической связью. То есть если подать напряжение на светодиод, транзистор внутри откроется.
Обратите внимание, что точка обозначает первый контакт для отсчета. Сам элемент имеет 4 контакта. 1, 2 — это вход для подключения внутреннего светодиода. 3, 4- выход с транзистора.
Как сделать светодиодную мигалку своими руками
Существует множество схем, с помощью которых можно заставить мигать светодиод. Мигающие устройства можно изготовить как из отдельных радиодеталей, так и на основе различных микросхем. Сначала мы рассмотрим схему мигалки мультивибратора на двух транзисторах. Для ее сборки подойдут самые ходовые детали. Их можно приобрести в магазине радиодеталей или «добыть» из отживших свой срок телевизоров, радиоприемников и другой радиоаппаратуры. Также во многих интернет магазинах можно купить наборы деталей для сборки подобных схем led мигалок.
На рисунке изображена схема мигалки мультивибратора, состоящая всего из девяти деталей. Для ее сборки потребуются:
- два резистора по 6.8 – 15 кОм;
- два резистора имеющие сопротивление 470 – 680 Ом;
- два маломощных транзистора имеющие структуру n-p-n, например КТ315 Б;
- два электролитических конденсатора емкостью 47 –100 мкФ
- один маломощный светодиод любого цвета, например красный.
Не обязательно, чтобы парные детали, например резисторы R2 и R3, имели одинаковую величину. Небольшой разброс номиналов практически не сказывается на работе мультивибратора. Также данная схема мигалки на светодиодах не критична к напряжению питания. Она уверенно работает в диапазоне напряжений от 3 до 12 вольт.
Схема мигалки мультивибратора работает следующим образом. В момент подачи на схему питания, всегда один из транзисторов окажется открытым чуть больше чем другой. Причиной может служить, например, чуть больший коэффициент передачи тока. Пусть первоначально больше открылся транзистор Т2. Тогда через его базу и резистор R1 потечет ток заряда конденсатора С1. Транзистор Т2 будет находиться в открытом состоянии и через R4 будет протекать его ток коллектора. На плюсовой обкладке конденсатора С2, присоединенной к коллектору Т2, будет низкое напряжение и он заряжаться не будет. По мере заряда С1 базовый ток Т2 будет уменьшаться, а напряжение на коллекторе расти. В какой-то момент это напряжение станет таким, что потечет ток заряда конденсатора C2 и транзистор Т3 начнет открываться. С1 начнет разряжаться через транзистор Т3 и резистор R2. Падение напряжения на R2 надежно закроет Т2. В это время через открытый транзистор Т3 и резистор R1 будет течь ток и светодиод LED1 будет светиться. В дальнейшем циклы заряда-разряда конденсаторов будут повторяться попеременно.
Если посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов, то они будут иметь вид прямоугольных импульсов.
Когда ширина (длительность) прямоугольных импульсов равна расстоянию между ними, тогда говорят, что сигнал имеет форму меандра. Снимая осциллограммы с коллекторов обоих транзисторов одновременно, можно заметить, что они всегда находятся в противофазе. Длительность импульсов и время между их повторениями напрямую зависят от произведений R2C2 и R3C1. Меняя соотношение произведений можно изменять длительность и частоту вспышек светодиода.
Для сборки схемы мигающего светодиода понадобятся паяльник, припой и флюс. В качестве флюса можно использовать канифоль или жидкий флюс для пайки, продающийся в магазинах. Перед сборкой конструкции необходимо тщательно зачистить и залудить выводы радиодеталей. Выводы транзисторов и светодиода нужно соединять в соответствии с их назначением. Также необходимо соблюдать полярность включения электролитических конденсаторов. Маркировка и назначение выводов транзисторов КТ315 показаны на фото.
Проще всего определить катод светодиода, рассматривая прибор на просвет. Катодом является электрод с большей площадью. Минусовой вывод «электролита» обычно помечен белой полосой на корпусе прибора.
В зависимости от задач, которые ставит перед собой радиолюбитель, схему мигалки можно собрать «навесу», соединяя выводы радиодеталей между собой с помощью отрезков тонкого провода. В этом случае может получиться конструкция наподобие той, что показана ниже на фото.
Если нужно собрать мигалку для последующего применения, то монтаж можно выполнить на куске жесткого картона или изготовить печатную плату из текстолита.
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.
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.
Обозначение
Номинал/Параметры
Марка или тип элемента
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.
Проверка
Подпаиваем контакты элемента питания.
Мигалка начинает мигать. Все просто.
Частоту мигания можно регулировать емкостью конденсатора.
Если вдруг что-то не запустилось — проверяйте полярность элементов всех кроме резисторов.
Я думаю вы без труда найдете применение этой простой схеме.
