Стробоскоп на мощных светодиодах
Человеческий организм — очень интересное, и одновременно ещё не до конца изученное творение природы. Многие люди утверждают, что инфразвук очень пагубно влияет на их самочувствие и здоровье. Есть целые статьи, посвящённые тому, как колебания воздуха на низких частотах влияют на мозг и могут буквально свести человека с ума. Верить в пагубное влияние инфразвука, или не верить — каждый решает сам, а вот с тем фактом, что резкие вспышки света с небольшой частотой в несколько герц могут полностью дезориентировать человека — факт. Ведь не зря же многие фонарики полицейских имеют функцию стробоскопа — такие вспышки, особенно когда вокруг темнота и зрачок глаза максимально расширен, могут полностью обезоружить человека. Конечно, стробоскоп в качестве средства самообороны — не самый лучший вариант, однако это не единственное его применение. Мощный стробоскоп может выступать в роли световой установки на дискотеках и концертах, создавая непередаваемую атмосферу. Также с помощью мощного стробоскопа можно наблюдать интересные оптические иллюзии — например, если освещать стробоскопом маятник, частота колебаний которого примерно равна частоте вспышек стробоскопа, то визуально частота колебаний маятника будет совершенно другой. Происходит это из-за этого, что человеческий глаз будет «видеть» маятник только в те моменты, когда он освещён вспышкой. Для того, чтобы стробоскоп был не просто детской моргалкой, а именно стробоскопом, для его построения нужно использовать мощные светодиодные матрицы, рассчитанные на напряжение 220В. Для того, чтобы заставить матрицы не просто светится, а мигать, необходимо собрать схему, представленную ниже.
В левой части схемы видны контакты, обозначенные как «220» — сюда будем подавать переменное напряжение прямо из розетки. Далее по схеме можно увидеть, что к сети 220В подключаются диодный мост (выпрямитель напряжения из переменного в постоянное) и импульсный блок питания, на выходе которого 12В постоянного напряжения. Блок питания нужен для питания логической части схемы, которая собрана на микросхеме-таймере NE555. Эта микросхема потребляет небольшой ток, а потому к импульсному блоку питания не предъявляется больших требований — напряжение в пределах 10-14В, максимальный ток должен быть как минимум 100 мА. Здесь можно использовать, например, вот такие миниатюрные импульсные блоки питания, они не отнимут много места в корпусе будущего стробоскопа. Как правило, они имеют два контакта для подключения к сети 220 и два контакта для вывода готовых 12В. Основное место в таких блоках питания занимают трансформатор и конденсаторы. Более простой, но несколько менее надёжный вариант — использовать блок питания на гасящем конденсаторе, рассчитанный на то же самое напряжение.
По схеме видно, что к сети 220В, параллельно с блоком питания подключается диодный мост, который служит для превращения переменного напряжения в постоянное. После диодного моста подключаются матрицы таким образом, что аноды (плюсы) матриц соединяются непосредственно с плюсовым выходом диодного моста, а катоды (минусы) матриц подключаются через полевой транзистор, который управляется от логической части. При этом минус диодного моста соединяется с минусом импульсного блока питания. На фотографии ниже показано фото диодного моста. Важно хорошо изолировать все электрические части схемы, ведь замыкание сети 220В может привести к печальным последствиям.
Здесь можно использовать любой готовый диодный мост на напряжение как минимум 500В и ток 1А, либо можно собрать диодный мост самому, в соответствии со схемой. Подойдут для этого распространённые диоды 1N4007, рассчитанные на максимальный ток в 1А и напряжение 1000В. Для стробоскопа можно использовать как всего одну матрицу, так и несколько, соединённых параллельно, в этом случае эффект стробоскопа значительно усиливается.
Вся конструкция монтируется в просторном прямоугольном корпусе, при этом три большие светодиодные матрицы располагаются снаружи. Важно хорошо заизолировать контакты, через которые подводится питание к матрицам, иначе будет легко получить удар током при использовании стробоскопа. В обычном режиме работы, когда матрицы светят непрерывно, они довольно сильно нагреваются и требуют радиаторов для охлаждения, но в режиме стробосокопа они питаются импульсами напряжения, а потому и нагреваться будут в несколько раз меньше и даже не требуют радиатора. Допустим нагрев при длительной работе до 40-50°C без вреда для самих светодиодов. Также наружу корпуса выводится переменный резистор R3, который служит для регулировки частоты мерцаний стробоскопа. Здесь можно использовать любой потенциометр сопротивлением 1 МОм, характеристика линейная. На его ручки для красоты и удобства надевается пластиковая ручка. Сама схема генерации импульсов собирается на макетной плате и располагается внутри корпуса, вместе с диодным мостом и миниатюрным блоком питания. Сетевой шнур выводится из корпуса, при желании можно установить выключатель питания и установить разъём. Также не лишним в такой конструкции будет плавкий предохранитель в цепи 220В.
Источник
Светодиодный стробоскоп (светодиодный маяк) на TL494
Ещё в детстве я собирал стробоскоп на импульсной газоразрядной лампе ИФК-120.
Когда схема заработала, радости было немерено. С тех пор прошло уже лет 10, и вот решил я, так сказать, вспомнить былое, но уже «в современном стиле». В современном стиле — это на светодиодах. Преимущества светодиодов налицо — не боятся вибрации, долговечны, безопасны, и т.д. При непрерывном свечении срок службы светодиода составляет в среднем 50 тысяч часов. Ну а в режиме кратковременного свечения срок службы многократно увеличивается, ведь у светодиодов есть ещё одно неоспоримое преимущество — абсолютно не боятся включений-выключений.
Схема стробоскопа простая «как три рубля», собирается на деталях «с помойки».
Для сборки схемы стробоскопа достаточно найти нерабочий ATX блок питания от компьютера. В большинстве таких блоков питания «сердцем» является микросхема TL494, широко распространенный ШИМ-драйвер. Также стоит отметить, что данная микросхема продается практически в любом радиомагазине за бесценок, на ней и собран девайс. Резисторы и конденсаторы можно взять с того же блока питания. Полевой транзистор я использовал с нерабочей материнской платы, там их имеется около 10 штук, подходит любой N-канальный мощный полевик, например, AP15N03GH или IRLZ44NS. Подстроечными резисторами настраивается частота вспышек (VR2) и длительность вспышек (VR1). Светодиод VD1 (зеленого цвета) индицирует наличие питания, светодиод VD2 (красного цвета) показывает напряжение на выходе схемы. Резистор R6 ограничивает ток через мощный светодиод, сопротивление этого резистора подбирается опытным путём, до достижения оптимального тока через светодиод, также этот резистор должен быть мощностью 2. 5 ватт. Питание схемы может быть любым в диапазоне от 10 до 20 вольт, но при изменении питающего напряжения необходимо изменить сопротивление резистора R6, ограничивающего ток через мощный светодиод. Кроме светодиодов, можно подключать к схеме светодиодные ленты. При подключении к стробоскопу светодиодных лент, рассчитанных на питание напрямую от 12 вольт, вместо резистора R6 нужно установить перемычку, так как в составе лент уже имеются ограничительные резисторы, а также нужно запитать схему строго от 12 вольт. Если не хватает диапазона регулировки частоты вспышек, то нужно изменить номинал конденсатора C1. Увеличение ёмкости уменьшает частоту (вспышки происходят реже), уменьшение ёмкости увеличивает частоту (вспышки происходят чаще). При правильной сборке схема начинает работать сразу. Для проверки схемы нужно установить подстроечные резисторы VR1 и VR2 в среднее положение, и подать питание на схему. Я запитал схему от 12 вольт.
На печатной плате практически все SMD резисторы и конденсаторы типоразмера 1206, светодиоды типоразмера 0805, полевой транзистор в корпусе DPAK, подстроечные резисторы VR1 и VR2 должны быть многооборотные. Конденсаторы C2, C4 — керамические. Конденсаторы C1, C3 — любого типа.
Так как светодиод должен работать в режиме стробоскопа (давать короткие вспышки), то длительность вспышек должна быть установлена почти на минимальную (подстроечным резистором VR1). Подстроечным резистором VR2 настраивается частота вспышек «по вкусу».
Я использовал светодиод OSRAM OSTAR SMT RTDUW S2W, установленный на процессорный радиатор от старого компьютера.
Данный светодиод содержит 4 кристалла, по 700 мА (2,5 Вт) каждый. Все кристаллы разных цветов: Красный, Зелёный, Синий, Белый.
Если задействовать сразу все 4 кристалла (соединить их последовательно), то получится белый свет. Именно так я и сделал. Сопротивление резистора R6 при питании 12 вольт у меня получилось 5 Ом. Резистор R6 ограничивает ток через светодиод, так как светодиод нужно питать стабильным током. Вместо токоограничивающего резистора R6 можно использовать микросхему LM317, включенную по схеме стабилизации тока (микросхема + внешний резистор). В режиме стробоскопа LM317 может эксплуатироваться без радиатора, так как основную часть времени светодиод не светится. При использовании устройства в режиме маяка необходимо установить LM317 на радиатор.
Привожу несколько примеров подключения различных светодиодов к плате стробоскопа:
Фото платы стробоскопа:
Вид со стороны дорожек. Плата получилась не очень, но сойдёт:
Источник
Стробоскоп своими руками на 10 эффектов
Представляю автомобильный стробоскоп, хотя его можно не только на автомобиле применять, но и на мотоцикле, велосипеде, в общем везде, где пожелает душа и позволит фантазия. Представлено 2 варианта исполнения: более дешевый на биполярных транзисторах и более дорогой, но мощный вариант на полевых транзисторах. Главное различие, как указано, это допустимая мощность нагрузки. В первом случае у нас будет около 10 Вт допустимой нагрузки на канал, во втором 45 Вт и более (больше 45 Вт на канал не нагружал для проверки, но при такой нагрузке теплового нагрева ключевых элементов не было совсем).
Итак 2 схемы устройства:
Первая на полевых транзисторах:
И вторая на биполярных транзисторах:
Конструкция представляет собой микроконтроллер, управляющий силовыми ключами. Микроконтроллер можно использовать как в DIP корпусе, таки в SMD, однако на печатной плате предусмотрена установка только для SMD корпуса микроконтроллера. 1024 байта памяти микроконтроллера использованы полностью, поэтому количество эффектов ограничено 10, а жаль. В качестве силовых ключей можно использовать в первом варианте любые n-канальные полевые транзисторы с логическим управлением. Что это значит? У таких полевых транзисторов открывающие напряжения связаны с логическими уровнями, т.е. им достаточно на затвор подать 5 В, чтобы канал надежно открылся (пример выбора транзистора IRFZ44 и IRLZ44n: в данном случае IRLZ44n является полевым транзистором с логическим управлением, на что указывает буква l в названии, это то, что нам нужно для замены, IRFZ44 тоже подойдет, но будет чуть-чуть хуже, т.к. ему требуется подать большее напряжение для полного открытия, хотя работать тоже будет, просто сопротивление канала будет больше значения из даташита, а это значит, при бОльших токах больше будет греться). Чтобы ограничить ток заряда затвора, ставим ограничивающие резисторы R2, R3, чтобы не рисковать выбить вывод микроконтроллера. Резисторы R4, R5 необходимы, чтобы при отсутствии логической единицы прижимать затвор полевого транзистора к земле для надежного закрытия. Кнопку можно использовать абсолютно любую. На печатной плате кнопка дублируется двумя штырьками для возможности использования выносной внешней кнопки. Биполярные транзисторы можно использовать любый N-P-N структуры с запасом по мощности. Резистор R1 необходим для предотвращения сбоев работы микроконтроллера. Если не использовать этот резистор, на выводе reset могут появляться случайные помехи, из-за которых МК может презапускаться. Стабилизатор напряжения можно использовать любой на 5 В линейный (7805 или КР142ЕН5А) или заменить на импульсный преобразователь напряжения, при этом придется изменить немного и печатную плату (например MC34063 или LM2576 (LM2596)).
Чтобы прошить микроконтроллер, необходимо либо использовать отдельную планку для прошивки перед запаеванием на печатную плату, либо временно подпаяться к контактам на печатной плате стробоскопа. Программатор можно использовать любой, поддерживающий ISP программирование (например, USBasp или USBtiny). После прошивки устройство не требует никаких настроек или калибровок, работает сразу. Для прошивки необходимо установить fuse биты, новичкам советую использовать шестнадцатиричную форму (HIGH, LOW), чтобы не напортачить с галочками:
- 10 режимов: 1) горит 1 канал, 2) горит 2 канал, 3) горят оба канала (режим для ДХО), 4) моргают оба канала, 5) моргание 1 + 1, 6) 3 + 3, 7) 5 — пауза — 5, 8 ) короткое моргание обоих каналов, 9) бегущий огонь 2 канала в обе стороны, 10) быстрое непрерывное моргание каналов, 11) ничего не горит
- сохранение последнего использовавшегося режима перед выключением питания
- защита кнопки от дребезга и случайного и короткого нажатия (нужно удерживать кнопку примерно 0,85 секунды и смена эффекта происходит только после отпускания кнопки)
- напряжение питания 7,5 — 15 В
- малый размер печатной платы — примерно 3 х 3 см для варианта на биполярных транзисторах и 3 х 4 см для варианта на полевых
- простая и функциональная конструкция
- управление одной кнопкой
Сохранение последнего использовавшегося реализовано путем сохранения переменной, отвечающей за номер эффекта, в энергонезависимую память EEPROM микроконтроллера при выборе нужного эффекта. При подачи напряжения одним из первых дел считывается память EEPROM и определяется последнее состояние переменной:
Внешний вид готового устройства:
Конструкция и прошивка проверены в работе: багов и лагов не замечено. Любители китайской продукции в данном случае курят в сторонке, т.к. сравнительная стоимость данного устройства будет меньше и, что самое главное, более функциональная по сравнению с аналогами. Собрать такую схему у среднего радиолюбителя получится быстрее, чем сходить в магазин за китайским аналогом
К статье прилагаются файлы печатной платы, HEX файл прошивки микроконтроллера и проект Proteus, а также видео работы стробоскопа.
Источник