Всем привет, сегодня мы рассмотрим мигалку на одном транзисторе. Можно сказать это первые шаги в радиоэлектронике, ведь первое, что я решил собрать, была мигалка на транзисторе. Схема очень простая и состоит из четырёх деталей: транзистор n-p-n проводимости (не знаете - поищите в гугле, почитайте что за штука) в моем случае им был bc547, конденсатор электролитический на 470 мкФ (микрофарад), резистор 1,8 килоом и светодиод зеленого свечения.
Собрать не так просто - нужна знать, где у светодиода и конденсатора плюс и минус. У светодиода проверяется полярность подключивши его к источнику питания 5-10 вольт через резистор на 100 Ом.
У конденсатора проще, так как на корпусе есть линия белая, жёлтая, синяя - с той стороны у него минус, а с обратной плюс.
Распиновку транзистора используемого вами, лучше посмотреть в интернете, в моем случае такая:
О радиодеталях кое-что узнали, теперь рассмотрим схему. Ничего сложного в ней нет. Начинаем паять. Зачищаем жало паяльника от грязи и окисла.
Теперь рассмотрим детали, которые я выпаял из плат. Чтоб опознать номинал сопротивления используйте .
Потом припаиваем конденсатор, внимательно смотрим на распиновку транзистора и полярность светодиода, конденсатора. Резистор не имеет полярности - его можно запаять любой стороной.
Наше устройство в сборе. Подпаиваем проводки и тестируем, рабочее напряжение 8-18 вольт.
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.
Открывать полный загадок мир радиоэлектроники, не имея специализированного образования, рекомендуется начинать со сборки простых электронных схем. Уровень удовлетворения при этом будет выше, если положительный результат будет сопровождаться приятным визуальным эффектом. Идеальным вариантом являются схемы с одним или двумя мигающими светодиодами в нагрузке. Ниже приведена информация, которая поможет в реализации наиболее простых схем, сделанных своими руками.
Готовые мигающие светодиоды и схемы с их использованием
Среди многообразия готовых мигающих светодиодов, наиболее распространены изделия в 5-ти мм корпусе. Помимо готовых одноцветных мигающих светодиодов, существуют двухвыводные экземпляры с двумя или тремя кристаллами разного цвета. У них в одном корпусе с кристаллами встроен генератор, который работает на определенной частоте. Он выдает одиночные чередующиеся импульсы на каждый кристалл по заданной программе. Скорость мерцания (частота) зависит от заданной программы. При одновременном свечении двух кристаллов мигающий светодиод выдает промежуточный цвет. Вторыми по популярности являются мигающие светоизлучающие диоды, управляемые током (уровнем потенциала). То есть, чтобы заставить мигать светодиод данного типа нужно менять питание на соответствующих выводах. Например, цвет излучения двуцветного красно-зелёного светодиода с двумя выводами зависит от направления протекания тока.
Трёхцветный (RGB) мигающий светодиод с четырьмя выводами имеет общий анод (катод) и три вывода для управления каждым цветом отдельно. Эффект мигания достигается путём подключения к соответствующей системе управления.
Смастерить мигалку на основе готового мигающего светодиода достаточно легко. Для этого потребуется батарейка CR2032 или CR2025 и резистор на 150–240 Ом, который следует припаять на любой вывод. Соблюдая полярность светодиода, контакты подключаются к батарейке. Светодиодная мигалка готова, можно наслаждаться визуальным эффектом. Если использовать батарейку типа «крона», основываясь на законе Ома, следует подобрать резистор большего сопротивления.
Обычные светодиоды и семы мигалок на их основе
Начинающий радиолюбитель может собрать мигалку и на простом одноцветном светоизлучающем диоде, имея минимальный набор радиоэлементов. Для этого рассмотрим несколько практических схем, отличающихся минимальным набором используемых радиодеталей, простотой, долговечностью и надежностью.
Первая схема состоит из маломощного транзистора Q1 (КТ315, КТ3102 или аналогичный импортный аналог), полярного конденсатора C1 на 16В с емкостью 470 мкФ, резистора R1 на 820-1000 Ом и светодиода L1 наподобие АЛ307. Питается вся схема от источника напряжения 12В.
Приведенная схема работает по принципу лавинного пробоя, поэтому база транзистора остаётся «висеть в воздухе», а на эмиттер подаётся положительный потенциал. При включении происходит заряд конденсатора, примерно до 10В, после чего транзистор на мгновение открывается с отдачей накопленной энергии в нагрузку, что проявляется в виде мигания светодиода. Недостаток схемы заключается в необходимости наличия источника напряжения 12В.
Вторая схема собрана по принципу транзисторного мультивибратора и считается более надёжной. Для её реализации потребуется:
- два транзистора КТ3102 (или их аналога);
- два полярных конденсатора на 16В емкостью 10 мкФ;
- два резистора (R1 и R4) по 300 Ом для ограничения тока нагрузки;
- два резистора (R2 и R3) по 27 кОм для задания тока базы транзистора;
- два светодиода любого цвета.
В данном случае на элементы подаётся постоянное напряжение 5В. Схема работает по принципу поочередного заряда-разряда конденсаторов С1 и С2, что приводит к открыванию соответствующего транзистора. Пока VT1 сбрасывает накопленную энергию С1 через открытый переход коллектор-эмиттер, светится первый светодиод. В это время происходит плавный заряд С2, что способствует уменьшению тока базы VT1. В определённый момент VT1 закрывается, а VT2 открывается и светится второй светодиод.
Вторая схема имеет сразу несколько преимуществ:
- Она может работать в широком диапазоне напряжений начиная от 3В. Подавая на вход более 5В, придётся пересчитать номиналы резисторов, чтобы не пробить светодиод и не превысить максимальный ток базы транзистора.
- В нагрузку можно включать 2–3 светодиода параллельно или последовательно, пересчитав номиналы резисторов.
- Равное увеличение ёмкости конденсаторов ведёт к увеличению длительности свечения.
- Изменив ёмкость одного конденсатора, получим несимметричный мультивибратор, в котором время свечения будет различным.
В обоих вариантах можно применить транзисторы pnp проводимости, но с коррекцией схемы подключения.
Иногда вместо мигающих светодиодов радиолюбитель наблюдает обычное свечение, то есть оба транзистора частично приоткрыты. В таком случае нужно либо заменить транзисторы, либо запаять резисторы R2 и R3 с меньшим номиналом, увеличив, тем самым, ток базы.
Следует помнить, что питания от 3В будет недостаточно, чтобы зажечь светодиод с высоким значением прямого напряжения. Например, для светодиода белого, синего или зелёного цвета потребуется большее напряжение.
Кроме рассмотренных принципиальных схем, существует великое множество других несложных решений, которые вызывают мигание светодиода. Начинающим радиолюбителям стоит обратить внимание на недорогую и широко распространенную микросхему NE555, на которой также можно реализовать данный эффект. Её многофункциональность поможет собирать и другие интересные схемы.
Область применения
Мигающие светодиоды со встроенным генератором нашли применение в построении новогодних гирлянд. Собирая их в последовательную цепь и устанавливая резисторы с небольшим отличием по номиналу, добиваются сдвига в мигании каждого отдельного элемента цепи. В итоге получается прекрасный световой эффект, не требующий сложного блока управления. Достаточно только подключить гирлянду через диодный мост.
Мигающие светоизлучающие диоды, управляемые током, применяются в качестве индикаторов в электронной технике, когда каждому цвету соответствует определённое состояние (вкл./выкл. уровень заряда и пр.). Также из них собирают электронные табло, рекламные вывески, детские игрушки и прочие товары, в которых разноцветное мигание вызывает интерес у людей.
Умение собирать простые мигалки станет стимулом к построению схем на более мощных транзисторах. Если приложить немного усилий, то с помощью мигающих светодиодов можно создать множество интересных эффектов, например – бегущую волну.
Читайте так же
Простые схемы мигающих устройств (мигалок) для светодиодов или лампочек, построенные на основе симметричного мультивибратора. Используются широкодоступные детали, схемы предельно доступны к повторению начинающим радиолюбителям и аматорам в радиоэлектронике.
Подобные схемы мигающих устройств отлично подойдут для оснащения какой-либо игрушки, например для игрушечного автомобиля - прикрепив красный и синий светодиоды сверху и поместив их в небольшой колпачок из органического стекла или прозрачного пластика, таким образом мы превратим простую и скучную машинку в интерактивную игрушку - иммитатора полицейской машины.
Как еще можно использовать мигалку на основе мультивибратора и светодиодов? - все упирается в вашу фантазию, можете сделать какой-то сигнализатор, или же присоединить данную схему к какому-то другому устройству, не ленитесь думать и творить!
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.
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.
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.
Мигалка на трех танзисторах со светодиодами
Приведенная ниже схема мигалки может быть использована в качестве гирлянды к новогодней елке или же для "оживления" какой-то игрушки.
Рис. 3. Принципиальная схема мигалки на транзисторах и светодиодах.
Вместо транзисторов КТ342 можно использовать большинство маломощных резисторов, например подойдут те же КТ315. Можно использовать также и КТ361, в этом случае придется изменить на схеме полярность включения батареи питания, электролитических конденсаторов и светодиодов.
Схема мигалки для светодиодных лент
Рис. 4. Схема мигалки для светодиодных лент, простой мультивибратор на транзисторах.
Схема повторяет приведенную на рисунке 1, только оан умощнена полевыми транзисторами для питания светодиодных лент.
Заключение
Представленные здесь схемы мигающих устройств (мигалок) очень просты в изготовлении, содержат минимум деталей, которые можно без проблем заменить на другие с похожими параметрами. Собрав такую мигалку можно позабавить малышей, добавить интерактивности к какой-то игрушке, а у кого-то это может стать первой конструкцией и первым шагом в мир радиоэлектроники.
Лишены возможности купить готовый мигающий светодиод, где внутрь колбы встроены необходимые элементы для осуществления нужной функции (осталось подключить батарейку) — попробуйте собрать авторскую схему. Понадобится немногое: рассчитать резистор светодиода, задающий совместно с конденсатором период колебаний в цепи, ограничить ток, выбрать тип ключа. По некоторым причинам экономика страны работает на добывающую отрасль, электроника закопана глубоко в землю. С элементной базой напряг.
Принцип действия светодиода
Подключая светодиод, узнайте минимум теории — портал ВашТехник готов помочь. Район p-n перехода за счет существования дырочной и электронной проводимости образует зону несвойственных толще основного кристалла энергетических уровней. Рекомбинируя, носители заряда высвобождают энергию, если величина равна кванту света, спай двух материалов начинает лучиться. Оттенок определен некоторыми величинами, соотношение выглядит так:
E = h c / λ; h = 6,6 х 10-34 – постоянная Планка, с = 3 х 108 – скорость света, греческой буквой лямбда обозначается длина волны (м).
Из утверждения следует: может быть создан диод, где разница энергетических уровней присутствует. Так изготавливаются светодиоды. В зависимости от разницы уровней, цвет синий, красный, зелёный. Редкие светодиоды обладают одинаковым КПД. Слабыми считают синие, которые исторически появились последними. КПД светодиодов сравнительно мал (для полупроводниковой техники), редко достигает 45%. Удельное превращение электрической энергии в полезную световую просто потрясающее. Каждый Вт энергии дает фотонов в 6-7 раз больше, нежели спираль накала в эквивалентных условиях потребления. Объясняет, почему светодиоды сегодня занимают прочную позицию в осветительной технике.
Создание мигалки на основе полупроводниковых элементов несравненно проще. Хватит сравнительно малых напряжений, схема начнет работать. Остальное сводится к правильному подбору ключевых и пассивных элементов для создания пилообразного или импульсного напряжения нужной конфигурации:
- Амплитуда.
- Скважность.
- Частота следования.
Очевидно, подключение светодиода к сети 230 вольт выглядит негодной идеей. Присутствуют подобные схемы, но заставить мигать сложно, элементная база отсутствует. Светодиоды работают от гораздо более низких питающих напряжений. Самыми доступными считаются:
- Напряжение +5 В присутствует в устройствах заряда телефонных аккумуляторов, iPad и других гаджетов. Правда, выходной ток невелик, и не нужно. Вдобавок, +5 В нетрудно найти на шине блока питания персонального компьютера. С ограничением тока проблемы устраним. Провод красного цвета, землю ищите на черном.
- Напряжение +7…+9 Встречается на зарядных устройствах ручных радиостанций, в обиходе называемых рациями. Великое множество фирм, у каждой стандарты. Здесь бессильные дать конкретные рекомендации. Рации чаще выходят из строя в силу особенностей использования, лишние зарядные устройства обычно можно достать сравнительно дешево.
- Схема подключения светодиода будет лучше работать от +12 вольт. Стандартное напряжение микроэлектроники, встретим во многих местах. Компьютерный блок содержит вольтаж -12 вольт. Изоляция жилы синяя, сам провод оставлен для совместимости со старыми приводами. В нашем случае может понадобиться, не окажись под рукой элементной базы питания +12 вольт. Комплементарные транзисторы найти, включить вместо исходных сложно. Номиналы пассивных элементов остаются. Светодиод включается обратной стороной.
- Номинал -3,3 вольт на первый взгляд кажется невостребованным. Посчастливится достать на aliexpress RGB светодиоды SMD0603 4 рубля штука. Однако! Падение напряжения в прямом направлении не превышает 3 вольта (обратное включение не понадобится, но в случае неправильной полярности максимальный вольтаж составляет 5).
Устройство светодиода понятно, условия горения известны, приступим к реализации задумки. Заставим элемент мигать.
Тестирование мигающих RGB светодиодов
Компьютерный блок питания выступает идеальным вариантом тестирования светодиодов SMD0603. Нужно просто поставить резистивный делитель. Согласно схеме технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении, заручившись помощью тестера. Прямое измерение здесь невозможно. Соберем схему, показанную ниже:
Провод +3,3 В блока питания компьютера оранжевой изоляции, схемную землю берем с черного. Обратите внимание: опасно включать модуль без нагрузки. Идеально подключить DVD-привод или другое устройство. Допускается при наличии умения обращения с приборами под током снять боковую крышку, извлечь оттуда нужные контакты, не снимать блок питания. Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Измерили сопротивление на параллельном подключении светодиодов и остановились?
Поясняем: в рабочем состоянии светодиодов понадобится включить несколько, проделаем аналогичную настройку. Напряжение питания на микросхеме составит 2,5 вольта. Обратите внимание, светодиоды мигающие, показания неточные. Максимальное не превыше 2,5 вольта. Индикация успешной работы схемы выражается миганием светодиодов. Чтобы часть мерцала, уберем питание с ненужных. Допускается собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.
Номиналы нужно брать весомые, не забывать: значительно ограничим ток, идущий через светодиоды. Фактически потребуется продумать вопрос согласно ситуации.
Обычный светодиод мигает
Схема мигающего светодиода
Схема, изображенная рисунком, использует для работы лавинный пробой транзистора. КТ315Б, используемый в качестве ключа, имеет максимальное обратное напряжения между коллектором и базой 20 вольт. Опасного в таком включении мало. У модификации КТ315Ж параметр составляет 15 вольт, гораздо ближе выбранному напряжению питания +12 вольт. Транзистор использовать не стоит.
Лавинный пробой нештатный режим p-n перехода. За счет превышения обратного напряжения между коллектором и базой происходит ионизация атомов ударами разогнавшихся носителей заряда. Образуется масса свободных заряженных частиц, увлекаемых полем. Очевидцы утверждают: для пробоя транзистора КТ315 требуется обратное напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером, амплитудой 8-9 В.
Пара слов о работе схемы. В первоначальный момент времени начинает заряжаться конденсатор. Подключен на +12 вольт, остальная часть схемы оборвана — закрыт транзисторный ключ. Постепенно разница потенциалов повышается, достигает напряжения лавинного пробоя транзистора. Напряжение конденсатора резко падает, параллельно подключены два открытых p-n перехода:
- Транзисторный находится в режиме пробоя.
- Светодиод открыт за счет прямого включения.
В сумме напряжение составит порядка 1 вольта, конденсатор начинает разряжаться через открытые p-n переходы, только напряжение падает ниже 7-8 вольт, везение кончается. Транзисторный ключ закрывается, процесс повторяется заново. Схеме присущ гистерезис. Транзистор открывается при более высоком напряжении, нежели закрывается. Обусловлено инерционностью процессов. Видим, как работает светодиод.
Номиналы резистора, ёмкости определяют период колебаний. Конденсатор можно взять значительно меньше, включив меж коллектором транзистора и светодиодом небольшое сопротивление. Например, 50 Ом. Постоянная разряда резко увеличится, проверить светодиод визуально будет проще (возрастет время горения). Понятно, ток не должен быть слишком большим, максимальные значения берутся из справочников. Не рекомендуется вести подключение светодиодных светильников из-за низкой термостабильности системы и наличия нештатного режима транзистора. Надеемся, обзор получился интересным, картинки доходчивыми, объяснения ясными.
