Гирлянда 8 режимов как работает

Обновлено: 07.07.2024

Блок управления гирляндами на 8 каналов через Bluetooth

С наступающим Новым годом всех. По случаю планомерно подкрадывающегося праздника хочу поделиться с вами частичкой праздничного настроения в виде данного проекта. Итак, идея сделать нечто подобное пришла еще в прошлом году, во время очередного ремонта/выкидывания китайских гирлянд. Вообще, эта операция уже стала чем-то вроде новогодней традиции. Каждая процедура украшения елки начинается с проверки чудесных китайских гирлянд. При этом каждый раз обнаруживаются как минимум оторванные провода, которые оторвались либо в прошлый раз, либо в этот (что обиднее всего, чаще всего гирлянда в этот момент уже на елке висит). Плюс ко всему на елку, как правило, одной китай-гирлянды мало, приходится вешать штуки 3, а значит где-то под елкой должен лежать тройник в кучей включенных в него гирлянд. Мало того, что это некрасиво и ненадежно, так еще и приходится каждый раз лезть под елку, чтобы все это дело включить/выключить. Что в принципе не особенно удобно. Ну а теперь к делу.

Итак, что планировалось сделать:

Спаять все гирлянды самому. Да, времени уйдет много, но результат того стоит.
Сделать блок управления всем этим делом, крайне желательно с удаленным управлением.
Придумать эффекты, штук 10, не меньше.
Если делать удаленное управление, то придумать, чем управлять.
Заставить это все работать

Гирлянд было решено сделать 8 штук, по две каждого цвета. Посчитал, вышло 40 светодиодов к каждой гирлянде. Очень даже неплохо. Решено, так решено. Полез на алиэкспресс и заказал 400 светодиодов, по 100 каждого цвета (красный, зеленый, синий, желтый), брал с широким углом, чтобы свет не бил лучом. И 400 резисторов к ним. Всего вышло около 700р учитывая падение рубля относительно вечнозеленой валюты.

Пока заказанные детали пробивались сквозь недра почты, занялся схемой. Немного экспериментов, и остановился на МК ATmega8. Для поставленной задачи его больше чем достаточно. Изначально для удаленного управления планировал использовать модули NRF24. Основное неудобство заключалось в том, что для управления нужен отдельный пульт. Управление по ИК каналу отбросил сразу, нет никакой гарантии, что схема не будет реагировать на команды, посылаемые бытовой технике. В итоге, уже подбирая корпус под пульт, я вспомнил про заказанные когда-то китайские Bluetooth модули HC-05 и HC-06. Основное их отличие друг от друга в том, что HC-05 может работать и в режиме мастера, и в режиме подчиненного. А вот HC-06 умеет быть только подчиненным. Иными словами он не может инициировать подключение, а может только ждать, когда подключатся к нему. Как раз то, что требуется. Вряд ли гирлянда должна будет сама искать bluetooth девайсы и просить поуправлять собой. Работа с такими модулями до предела проста, шлем данные по UART, а модуль их сам выплевывает в сеть. Ну очень удобно. Плюс управлять можно буквально с любого телефона и не только. В результате блок получил именно "синезубое" управление.

Теперь перейдем к схеме. Для удобства установки в корпус она разбита на два блока: цифровой и силовой. Схема цифровой части получилась довольно простой:

С силовой частью все также просто, достаточно поставить связку симистор + оптосимистор. В принципе наличие оптосимисторов не обязательно, но тогда возникнут проблемы при прошивке и отладке. Гальваническая связь с сетью 220В не шутки, во включенном состоянии к компу уже не подцепить.

Здесь же находится детектор нуля, также гальванически развязанный от цифровой части. Управление яркостью осуществляется при помощи фазоимпульсной модуляции (ФИМ). Смысл такого управления в том, чтобы включать нагрузку не в момент перехода переменного тока через 0, а с некоторым запаздыванием, равным части времени полупериода переменного тока. Соответственно, чем позже будет включена нагрузка, тем меньшую мощность она получит. Реализуется это очень легко. Для этого требуется лишь знать, когда случается переход переменного тока через ноль. Для этого служит схема детектора нуля. Сигнал с детектора нуля заводится на вход прерывания МК, по прерыванию запускается таймер, который выключает канал, отсчитывает некоторое время и при совпадении с необходимым нам значением включает канал. При этом таймер настроен таким образом, чтобы он "тикнул" несколько десятков раз за время одного периода переменного тока. Чем больше "тиков", тем плавнее можно изменять значение мощности на нагрузке.

Под обе схемы были сделаны платы в программе Altium Designer 3D. Выглядят они вот так:

Питание цифровой части осуществляется от маломощного ИИП, который извлечен из дешевого китайского ЗУ для телефона. Воооот такого:

Заряжать телефон таким устройством явно не стоит, а вот для питания различных самоделок оно вполне годится. Напряжение на выходе задавлено до уровня около 3.3В при помощи изменения номиналов цепи ОС. На всякий случай, для защиты от внезапностей китайской техники, по входу питания цифровой части стоит низкоомный резистор и стабилитрон.

Со схемой вроде разобрались, перейдем к функционалу. Всего в памяти блока хранится 12 эффектов:

бегущий огонь.
бегущий огонь, плавный.
бегущая тень.
бегущая тень, плавная.
резко зажигается, плавно гаснет,
рандомная бегущая тень с плавным нарастанием/гашением,
рандомно зажигаются, рандомно гаснут,
светят не на полную яркость, рандомно вспыхивают,
плавно загораются по очереди, ступенчато гаснут по кругу,
переливаются,
5 миганий каждой, после 5 пробежек бегущего огня
стробоскоп со случайным переключением гирлян.

При этом в каждом эффекте параметры меняются случайным образом. Это скорость переключения, скорость нарастания/спада яркости, порядок переключения гирлянд. Теперь перейдем непосредственно к работе самого блока.

Функционирование блока управления возможно в двух режимах: ручной и автоматический. В ручном режиме смена эффекта происходит по нажатию кнопки, а в автоматическом все происходит само собой. При этом время работы каждого эффекта выбирается случайным образом. Управление осуществляется двумя способами: непосредственным нажатием кнопки на блоки, либо по Bluetooth.

Сначала разберемся с первым вариантом. Для этого предусмотрено две кнопки "EFFECT" и "AUTO". Для включения/выключения блока необходимо нажать обе кнопки одновременно. При этом гашение гирлянд в момент выключения будет производиться плавно по одной. После включения выбирается необходимый режим работы. Тут возможно два варианта. Либо листать эффекты по кругу нажатием кнопки "EFFECT" и оставить наиболее приглянувшийся, либо перейти в режим автопереключения нажатием кнопки ""AUTO". При этом загорится светодиод "LED_Auto". Выключение этого режима осуществляется повторным нажатием кнопки "AUTO". Выбранные эффект, режим работы и вкл/выкл блока сохраняются с EEPROM и при последующем включении схема перейдет в тот режим, который был до отключения питания.

Второй вариант несколько интереснее и отличается большим набором функций. Для его осуществления понадобится телефон под управлением ОС Android не ниже 4.4.2. (под другие версии переделать не проблема, проект прикреплен в конце статьи). На телефон устанавливается специальное приложение для управления. При запуске которого будет произведен поиск блока и подключение к нему в случае нахождения в зоне действия связи. Само приложении выглядит следующим образом:

Создатель графики из меня неважный, поэтому получилось то, что получилось. Вроде достаточно функционально еще и работает. В исходном состоянии все кнопки красные, это означает, что они отключены. Если же удалось установить связь с блоком, то кнопка включения подсветится зеленым (если блок выключен и находится в режиме ожидания, иначе сразу отобразится текущий режим работы), после чего будет произведено считывание текущих параметров блока:

После нажатия на нее, блоку будет отправлена команда включения. Если блок команду принял, и ответил, активируются остальные кнопки. Подсветка сменится на зеленую, а у активных (нажатых) на синюю.

В верхней части окна расположены 4 кнопки:

AUTO - включение автоматического режима, если приложение не закрывать, то в авторежиме будет отображаться текущий номер эффекта;
TEST - тестирование гирлянд, все гирлянды включаются;
STOP - отключения авторежима/текущего эффекта/режима тестирования;
EXIT - выход из приложения

Ниже расположены 12 кнопок выбора режима работы. Нажатие на любую из них отключает авторежим. И в самом низу расположились кнопки выбора количества гирлянд от 3 до 8. Мало ли, какая елка будет в этом году, все 8 могут не влезть. Как было сказано выше, нажатая кнопка подсвечивается синим. При этом кнопка изменит вид только при получении положительного ответа от блока. Все настройки сохраняются в EEPROM микроконтроллера.

Приложение, как и прошивка, написано в среде Eclipse. Проверялось на Android 5 и 6. Работает и там и там абсолютно одинаково. Вся электроника упаковалась вот в такой корпус, размеры 100х35х70 мм.

С одной стороны разъем питания и индикатор его наличия, а с другой стороны разъемы для подключения гирлянд. Применил обычные пятилапые круглые разъемы. В каждом из них выведены 4 канала и один общий провод. Кнопки расположились на верхней крышке блока.

Гирлянды паял обычным проводом МГТФ В каждой из них 40 светодиодов и столько же резисторов. Количество резисторов отличается лишь в желтой и синей гирлянде. Времени на пайку ушло прилично, около трех недель при пайке по вечерам. Светодиоды очень порадовали, светят ярко и во все стороны. Китайцы не обманули.

Теперь немного о начальной настройке схемы. Обмен данными с Bluetooth модулем идет по USART на скорости 115200. Соответственно сам модуль надо настроить на эту скорость. Делается это через любой USART адаптер обычными AT командами:

ПИН код модуля по умолчанию "1234", имя ELKA. Кроме этого приложение на Android имеет жесткую привязку к MAC адресу модуля, MAC узнается средствами телефона/ПК с которым спарен модуль и вписывается в строку:

Которая находится в файле MainActivity.java. После этих манипуляций все готово для работы.

Ну и видео работы всего этого. Ведь, как известно, лучше один раз увидеть:

Умная гирлянда на весь год

Адресные светодиоды позволяют делать очень красивые ёлочные гирлянды, где каждый "огонёк" управляется независимо, меняя цвет и яркость. Эффекты и анимация такой гирлянды выглядят очень интересно.
Мне удалось найти в Москве готовые адресные гирлянды, которые можно использовать не только в новый год, но и в течение всего года.

Год назад я показывал видео работы первой адресной гирлянды Twinkly. Посмотрел, не появилось ли чего-то нового и интересного за год. В больших магазинах продают всё ту же Twinkly и цены варьируются от 6 до 14 тысяч рублей (а ещё появилось несколько мошеннических сайтов, где эту гирлянду якобы продают за 2000 руб).

Других готовых решений нет даже на Aliexpress. И тут я нашёл кустаря-одиночку в Москве, который разработал и выпустил свой контроллер и продаёт его и готовые гирлянды. Я познакомился с ним, купил у него четыре гирлянды и изучил их.

Общее представление об эффектах можно получить из этого видео:

Гирлянда с контроллером Kitls может состоять из 50-300 адресных светодиодов. Она управляется сенсорной кнопкой, ИК-пультом и по Wi-Fi со смартфона или компьютера. В контроллер "зашито" 30 эффектов, режим освещения, режим светового будильника. Можно включить циклическую смену всех эффектов или один любой эффект. Есть регулировка яркости и скорости смены эффектов.

Основная идея в том, что гирлянду можно использовать в качестве источника освещения и светового будильника в течение всего года, а на новогодние праздники она превращается в красивую ёлочную гирлянду.

Контроллер - маленькая коробочка с проводом, к которому подключается гирлянда, разъёмом питания, сенсорной кнопкой и датчиком пульта.

Внутри своя плата с модулем ESP8266.

Гирлянда в виде ленты может содержать 60 или 30 светодиодов на метр.

Гирлянда в виде отдельных светодиодов содержит 50 светодиодных модулей 12 мм (но можно подключить ещё 50, соединив разъёмами две гирлянды).

При включении после загрузки контроллера гирлянда один раз мигает жёлтым светом. Одиночное прикосновение к сенсору на корпусе контроллера включает режим жёлтой подсветки. Двойной клик по сенсору запускает режим циклической смены всех эффектов. Повторный двойной клик позволяет зафиксировать текущий эффект. Ещё один двойной клик продолжает перебор эффектов. Тройной клик включает режим белого света. Одинарный клик во время работы гирлянды выключает её.

Инфракрасный пульт даёт возможность расширенного управления.

Кнопки ON, R, G, B, W включают желтый, красный, зелёный и белый цвет соответственно.
Кнопки яркости меняют яркость гирлянды во всех режимах.
Кнопка FLASH включает режим перебора всех эффектов.
Кнопка OFF выключает гирлянду.
Остальные 15 кнопок включают 15 разных эффектов.

Ещё большие возможности управления появляются при управлении со смартфона или компьютера. Контроллер создаёт временную Wi-Fi сеть Kitls_LED1. К ней нужно подключиться смартфоном (пароль kitls111) и зайти по адресу 1.1.1.1 (лучше это делать в режиме "инкогнито" браузера, чтобы он не пытался открыть кешированную страницу). Здесь можно только включить гирлянду в один из двух режимов и выбрать цвет и яркость. Но главное - можно нажать "Set network" и подключиться к домашней wi-fi сети, выбрав её из списка и введя пароль.

После перезагрузки контроллер подключится к домашней сети (признаком этого является исчезновение Wi-Fi сети Kitls_LED1). Управлять им можно с помощью браузера на любом устройстве (смартфоне, планшете или компьютере).

Вводим в строке адреса 192.168.1.222 и попадаем на экран выбора эффектов. Здесь можно настроить яркость и скорость смены эффектов, включить режим освещения (Static) и выбрать его цвет, включить режим перебора эффектов (DEMO) или выбрать один из тридцати эффектов.

Кнопка "Set page" открывает страницу настроек. Здесь можно обновить прошивку, настроить тип подключенной гирлянды (количество светодиодов, тип управления, и время работы каждого эффекта при их смене в режиме DEMO). В режиме настройки светового будильника задаётся время и дни срабатывания будильника, время "рассвета" (плавного нарастания яркости перед сигналом), включение сигнала и выбор мелодии.

Видео работы гирлянд от создателя контроллера Kitls.

Две независимые гирлянды на лентах на одной ёлке.

Гирлянда из 50 отдельных светодиодов.

Гирлянда из ленты на окне.

На мой взгляд выглядит очень здорово.

Конечно, адресные гирлянды и ленты есть и на Aliexpress (например, вот гирлянда из 50 отдельных управляемых светодиодов за $6.66 , вот множество лент от $1.30 за дешёвую метровую ленту с 30 светодиодами), а вот с контроллерами всё сложнее. На Али есть много дешёвых контроллеров, но все они не учитывают количество светодиодов. Из-за этого такие эффекты, как бегающий туда-сюда огонёк невозможны, да и в целом эффекты гораздо примитивнее. Контроллера, где было бы одновременно управление пультом и по Wi-Fi просто нет. Функции светового будильника разумеется тоже нет.

Контроллер Kitls продаётся и отдельно, поэтому желающие сэкономить могут купить ленту или гирлянды на Али, а контроллер в Москве, но до нового года успеть уже не получится.

Конечно, у Kitls есть и недостатки. Прежде всего, очень не хватает опции запуска режима DEMO при включении питания. Сейчас нужно нажать кнопку на пульте, дважды кликнуть сенсор на контроллере или дать команду со смартфона или компьютера.

Сейчас можно или перебирать эффекты вручную или включить последовательный перебор всех эффектов. Я бы сделал возможность формировать свою последовательность эффектов и сделал бы несколько пресетов-последовательностей (плавные эффекты, быстрые эффекты, эффекты движения).

У меня возникли сложности с подключением контроллера к моему роутеру RV6699 от МГТС (возможно виноват не сам роутер, а мои настройки), но с роутером Keenetic всё работает.

Надеюсь, в новых прошивках появятся новые возможности, а проблемы будут устранены.

Сейчас у создателя контроллера Kitls остались комплекты с лентой 60 LED/метр. Такой комплект с двухметровой лентой (контроллер, лента 120 LED 2 метра в плетёной оболочке, адаптер питания 2А) стоит 2300 рублей (с пультом - 2500 рублей). Контроллер отдельно стоит 1200 рублей.

Мои гирлянды больше не "мигают" при включении, отключить очень просто.

Наш дом, украшенный гирляндами, оживает яркими красками и сразу появляется праздничное настроение.

В этом году решили нарядить окна занавесками из лампочек. Оказывается выпускают специальные гирлянды для установки на окна, бывают разной длины и ширины, но всегда неизменным остается дурацкий алгоритм свечения. При включении в розетку, все лампочки начинают перемигиваться, это жутко утомляет, хочется сразу постоянного свечения, которое потом можно переключить на мигание, а не наоборот.

Ну какой гений это придумал?

Причем это стандартная схема кочует много лет по всем видам гирлянд, даже уже наизусть запомнил, сколько раз надо нажать на кнопку, чтобы включить постоянный режим.

Стандартный блок управления гирляндой - 8 режимов. Стандартный блок управления гирляндой - 8 режимов.

Вот так каждый день, после включения праздничной иллюминации, ходим и переключаем режим на постоянный, причем в некоторых случаях приходится лезть под потолок, так получилось, блок управления остался высоко.

Украшение на лестнице. Украшение на лестнице.

Мне все это в конец надоело, пора разобраться с этими блоками. Конечно изменить алгоритм не получится, а вот заблокировать на постоянное свечение очень даже можно.

Разбираю блок управления.

Мигание происходит с помощью двух тиристоров (слева), которыми управляет микросхема (вертикальная микро плата).

Смотрим схему с обратной стороны.

Задача простая - закоротить тиристоры, их два потому что в гирлянде два отдельных контура свечения.

Красные полоски - разрезать дорожки (управление тиристорами), желтые - закоротить перемычкой.

По схеме резать дорожки не обязательно, должно и так работать, но лучше отключить на всякий случай

Как устроены новогодние гирлянды

Новогодние праздники наступают как всегда неожиданно и приносят с собой много приятных хлопот. Пора задуматься о подарках, в первую очередь детям, для взрослых накрыть стол, подобрать хорошую музыку и обязательно поставить елку, которую нарядить, чтобы гостям было весело и уютно. И первое, что предстоит повесить на елку это, конечно, елочные гирлянды. Все остальные игрушки, как правило, вешаются после гирлянд. Далее будет рассказано об устройстве самых разных самых разных новогодних гирлянд - старых и современных.

В давние времена, когда не было электричества, а Новый год уже праздновали, на елке зажигали специальные новогодние свечи. Такое украшение было очень пожароопасным. Но эти времена уже прошли, все стали пользоваться электрическими гирляндами.

Это были обычные маленькие лампочки от карманного фонаря или от подсветки шкалы в радиоприемнике, соединенные последовательно. Из таких лампочек гирлянды делались энтузиастами преимущественно своими руками. Просто брали в руки паяльник, кто, конечно, умел им пользоваться, брали провод и лампочки, и через некоторое время новогодняя гирлянда уже висела на елке.

Несколько позже новогодние гирлянды стали выпускаться промышленным способом. В ход пошли различной конструкции малогабаритные патроны для ламп и цветные плафоны разной формы. Иногда плафоны делались прозрачными, а окрашивались сами лампы.

Мигалки и моргалки

Но спокойно смотреть на светящуюся новогоднюю гирлянду как-то невесело, хочется, чтобы душа развернулась. Видимо, этому способствует какое-то мигание гирлянды. В целом мигающая гирлянда привлекает своей красотой, и даже ожиданием какого-то чуда или сюрприза. Если же гирлянд будет несколько, то возможно получить различные световые эффекты, например, бегущий огонь, бегущая тень, бегущие двойки и тройки, а также много других интересных эффектов.

Когда-то такие конструкции разрабатывали радиолюбители, эти схемы публиковались в радиолюбительских журналах, как правило, в ноябрьских номерах. Но журналы эти в условиях социалистической бесхозяйственности приходили с опозданием чуть не на целый месяц, поэтому к Новому году удавалось сделать только прошлогоднюю мигалку.

В качестве элементной базы использовались микросхемы малой степени интеграции, в первую очередь К155 и К561 и их разновидности. В качестве примеров можно привести схему из журнала «Радио» №11 2002г.

В этом журнале автор И. Потачин опубликовал сразу несколько схем для управления гирляндами. Наиболее интересна схема с названием «Музыкальные гирлянды».

Так вот в данной схеме выходной звуковой сигнал используется еще и для тактирования счетчика. Можно только догадываться, как будут выглядеть картины, порожденные светодиодами на фоне этого звука. Естественно, что музыка тоже звучит через динамик.

Далее в том же журнале, в той же статье опубликовано еще несколько схем того же автора, но уже с использованием мигающих светодиодов. Здесь же приводятся расчеты светодиодных гирлянд.

В журнале «Радио» №11 1995 г., опубликована схема под названием «Автомат плавного управления гирляндой» автор А.Чумаков. Схема обеспечивает поочередное плавное зажигание и гашение гирлянды со скоростью, задаваемой блоком управления. Схема устройства показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема автомата плавного управления гирляндой

Если присмотреться внимательней, схема представляет симисторный регулятор мощности, выполненный на двухбазовом транзисторе КТ117А. Только скорость заряда конденсатора меняется не вручную с помощью переменного резистора, а переключением отдельных резисторов с помощью счетчика – дешифратора К561ИЕ8. Для сравнения на рисунке 2 приведена схема фазового регулятора мощности с использованием двухбазового транзистора КТ117.

Рисунок 2. Схема фазового регулятора мощности

Микроконтроллерное управление новогодней гирляндой

По мере появления в радиолюбительском творчестве конструкций на микроконтроллерах, елочные мигалки, или как их уважительно называют «автоматы световых эффектов» также стали разрабатываться на микроконтроллерах. Наиболее экзотичная конструкция была опубликована в журнале «Радио» №11, 2012, стр. 37 под названием «Сотовый телефон управляет ёлочной гирляндой», автор А. Пахомов.

За основу конструкции была взята плата от неисправной китайской гирлянды. Автор пишет, что его привлекла оригинальность выходного каскада, управляемого непосредственно от МК. Он вспоминает те мигалки, которые строились на микросхемах серии К155, мощных тиристорах КУ202 (других просто не было), и в целом на такую мигалку можно было ставить саму елку.

А тут достаточно было на неисправной плате поменять контроллер, написать программу со световыми эффектами и дополнить каким-нибудь пультом управления. Вот этим пультом и стал валявшийся без дела старенький телефон Siemens C60. В качестве управляющего был применен микроконтроллер AT89C51. Что из этого получилось, показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема микроконтроллерного управления новогодней гирляндой (для увеличения нажмите на рисунок)

Хотя этот контроллер уже устарел и снят с производства, он является одной из лучших разработок фирмы Intel, в дальнейшем выпускаемый фирмой Atmel. Конструкции на этом МК никогда не зависают, им не требуется сторожевой таймер. Система команд настолько хороша, что до сих пор остается без изменений, несмотря на появление новых моделей семейства MSC-51.

Простая светодиодная мигалка

Чуть выше статьи А. Пахомова в том же журнале «Радио» №11, 2012 опубликована статья И. Нечаева «Из деталей КЛЛ. Светодиодная мигалка для новогодней игрушки». Схема выполнена на трехцветном светодиоде и трех симметричных динисторах DB-3 «добытых» из плат от неисправных энергосберегающих ламп.

Рисунок 4. Схема простой светодиодной новогодней гирлянды

Каждый канал трехцветного светодиода управляется от своего релаксационного генератора, собранного на DB-3. Рассмотрим работу схемы на примере одного канала, например красного.

Конденсатор C1 через резистор R3 заряжается от выпрямителя R1, VD1 до напряжения пробоя динистора VS1 (32В). Как только динистор откроется, конденсатор C1 разряжается через красный элемент трехцветного светодиода, резистор R4, и динистор VS1. Далее цикл повторяется.

Красный, зеленый и синий элементы трехцветного светодиода имеют свои генераторы и работают независимо друг от друга. При этом, частота каждого генератора отлична от другого, поэтому вспышки происходят с разным периодом. Конструкция помещена в прозрачный корпус и может использоваться, например, в качестве елочной верхушки. Если в схему добавить белый светодиод HL2, то цветные вспышки будут происходить на белом фоне.

Можно было бы привести еще немало описаний конструкций отечественных радиолюбителей старых или новых, плохих или хороших, но все они были сделаны практически в единичных экземплярах. Современные же магазины сплошь завалены электроникой, сделанной в Китае. Даже новогодние гирлянды и те китайские, к тому же они сейчас ничего и не стоят. Давайте, посмотрим, что же там спрятано внутри.

Контроллер китайской новогодней гирлянды

Внешне все выглядит очень просто. Маленькая пластмассовая коробочка с одной кнопкой, в которую входит сетевой шнур с вилкой, и выходят четыре гирлянды. При включении в розетку гирлянды сразу начинают поочередно показывать все световые эффекты. Всего этих эффектов 8, о чем говорят надписи под кнопкой. Нажатием кнопки можно просто сразу переключаться на желаемую световую картину.

Если коробочку открыть, то внутри тоже все достаточно просто, как показано на рисунке 5.

Здесь можно рассмотреть все детали. Микроконтроллер, как всегда, выполнен в виде капли черного компаунда, около него кнопка управления, электролитический конденсатор, единственный диод и три выходных тиристора.

На плате есть место и для четвертого тиристора, и если его запаять, то получится еще один дополнительный канал. В контроллере этот канал, как правило, тоже прошит. Просто наши китайские друзья сэкономили на один тиристор. Те, кому доводилось вскрывать подобные блоки управления, уверяют, что в некоторых коробочках запаяно всего по два тиристора. Экономика должна быть экономной! Наш, еще советский лозунг.

Несмотря на столь малые размеры, тиристоры PCR406 имеют обратное напряжение 400В, а прямой ток 0,8А. Если предположить, что нагрузка потребляет ток всего 25% от максимального, то при напряжении 220В можно коммутировать мощность 220 * 0,2 = 44(Вт).

На рисунке 6 показан печатный монтаж, по которому можно срисовать принципиальную схему, что и было сделано неоднократно. Здесь можно рассмотреть отверстия для четвертого тиристора, как раз того, на котором сэкономили.

Экономия также коснулась диодного моста: вместо четырех диодов на этой плате используется только один. А все остальное соответствует схеме, показанной на рисунке 7.

Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1…VD4 и через гасящий резистор R1 подается на 10 вывод микроконтроллера. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения сюда же подключен электролитический конденсатор C1. Потребление тока у микроконтроллера совсем незначительное, поэтому в дальнейшем вместо моста из четырех диодов китайцы решили обойтись одним.

Небольшое замечание по поводу увеличения надежности всей схемы в целом. Если параллельно конденсатору C1 подпаять стабилитрон с напряжением стабилизации 9…12В, то вероятность выхода из строя микроконтроллер или просто взрывов тиристоров уменьшится намного.

Заслуживает особого внимания резистор R7 подключенный к выводу 1 микроконтроллера прямо от сетевого провода. Это сделано для синхронизации с сетью, чтобы осуществлять фазовое регулирование мощности. Именно это работает в то время, когда лампы гирлянд плавно зажигаются или гаснут.

На правой стороне микроконтроллера расположены выходы управления тиристорами и кнопка управления, про которую было рассказано выше. Тиристоры включаются в момент, когда на соответствующем выходе МК появляется высокий уровень, тогда и зажигается соответствующая гирлянда.

Иногда требуются новогодине гирлянды большой мощности, от нескольких сотен ватт и выше. В этом случае рассмотренную схему можно использовать в качестве «мозгов», достаточно просто дополнить ее мощными симисторными ключами. Как это сделать, показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема новогодней гирлянды бильшой мощности (для увеличения нажмите на рисунок)

Тут следует обратить внимание на то, что питание МК осуществляется от отдельного источника гальванически развязанного с сетью.

Светодиодные гирлянды

В них используется тот же самый контроллер с одной кнопкой, те же тиристоры, только вместо лампочек гирлянды составляются из светодиодов трех или четырех цветов. Каждая гирлянда содержит не менее 20 светодиодов с токоограничивающими резисторами.

Причем конструкция такой гирлянды, просто китайская загадка: в первой половине гирлянды к каждому светодиоду припаян резистор, а остальные десять штук, просто соединены последовательно. Опять же экономия сразу в десять резисторов.

Такую конструкцию можно, видимо, объяснить технологией производства. Например, на одной линии собирают первую половину, которая с резисторами, а на другой линии без резисторов. Потом останется только соединить две половины в одно целое. Но это только догадка.

Остается надеяться, что все у Вас в порядке, по крайней мере с новогодними гирляндами. Поэтому, наряжайте елку, накрывайте праздничный стол, приглашайте гостей, встречайте Новый год. С Новым годом, товарищи, друзья, господа! Это кому как больше нравится.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Как сделать мощную новогоднюю гирлянду с китайскими мозгами

Вот и Новый год скоро! На прилавках магазинов рядом с мандаринами, конфетами и шампанским появляются елочные игрушки: разноцветные шары, мишура, всевозможные флажки, бусы и, конечно же, электрические гирлянды.

Обычную гирлянду из разноцветных лампочек, пожалуй, и не купить. Зато различных мигалок, в основном китайского производства, просто не счесть. Микроскопические лампочки могут располагаться на куске картона или вплетаются в ковер из проводов, которым можно украсить сразу целое окно.

Елочные гирлянды тоже отличаются большим разнообразием, прежде всего внешним оформлением, дизайном. Стоимость подобных гирлянд невелика, как, собственно, и мощность лампочек.

Большинство гирлянд имеют маленькую пластмассовую коробочку с одной кнопкой, шнуром с сетевой вилкой и проводами, идущими на гирлянду разноцветных лампочек. Оформление гирлянды может быть самым разнообразным.

Самый простой, и дешевый вариант состоит из микроскопических лампочек, вставленных в термоусадочную трубку. На обратной стороне упаковочной коробки написана инструкция по замене лампочек и правила техники безопасности, хотя запасных лампочек не прилагается. Именно такие гирлянды продаются в сети магазинов «Все по 38», правда, в последнее время уже по сорок рублей.

Рисунок 1. Гирлянда за сорок рублей

Гирлянды другого фасона имеют на лампочках небольшие пластиковые плафончики, например, в виде прозрачных цветков с лепестками. Но коробочка с кнопкой остается той, же самой, хотя цена гирлянды доходит рублей до двухсот. Попробуем открыть коробочку, и посмотреть, что же там внутри.

Рисунок 2. Внешний вид контроллера гирлянды с тремя тиристорами

В нижней части рисунка показаны два провода, это как раз подключение устройства к сети. Здесь же находится кнопка, с помощью которой переключаются режимы работы. В верхней части можно увидеть три тиристора и провода, отходящие к гирляндам.

В середине платы находится микроконтроллер в бескорпусной микросхеме, - такая черная капля, установленная на маленькой печатной плате. Плата имеет контактные площадки, с помощью которых контроллер впаивается в основную плату.

Сколько тиристоров на плате

К выходам микроконтроллера подключаются управляющие электроды тиристоров, которые включают гирлянды лампочек. Микроконтроллер имеет четыре выхода, но часто, вместо четырех тиристоров на плате установлено только три, а в некоторых случаях всего два.

Необходимый визуальный эффект достигается подключением гирлянд и расположением лампочек: в одной гирлянде запаяны лампочки двух, а то и трех цветов. Как раз такая плата и показана на рисунке 2.

Если посмотреть на эту плату со стороны печатного монтажа, то можно увидеть, что три тиристора запаяны, а под четвертый имеются отверстия с залуженными контактными площадками, как показано на рисунке 3. В некоторых случаях отверстия даже не просверлены, мол, кому заблагорассудится, просверлит сам.

Рисунок 3. Плата контроллера гирлянды. Свободное место для тиристора

Здесь следует заметить такую особенность: если выход контроллера никуда не подключен, это вовсе не означает, что он нерабочий. Программа во всех контроллерах прошита, видимо, одна и та же, все выходы контроллера задействованы.

В этом легко убедиться с помощью стрелочного тестера. Если померить постоянное напряжение на свободной ноге, то стрелка будет скакать, дергаться и отклоняться вместе с миганием других гирлянд. Достаточно просто запаять в плату недостающий тиристор, и, пожалуйста, получаем полноценную четырехканальную гирлянду.

Тиристор можно взять со старой неисправной платы (бывает, что в негодность приходит контроллер) или за сорок рублей купить дополнительную гирлянду и оттуда извлечь тиристор. Для хорошего дела расходы крайне незначительны!

Принципиальная схема гирлянды

По печатной плате несложно составить принципиальную схему. Существуют две разновидности схем, несколько отличающиеся друг от друга. Первый, наиболее совершенный вариант показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 1

Питание всей схемы осуществляется через диодный мост VD1…VD4. Гирлянды питаются пульсирующим напряжением и включаются контроллером через тиристоры VS1…VS4. Резистор R1 и микроконтроллер DD1 образуют делитель напряжения, на выходе которого получается напряжение 12В.

Конденсатор C1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Через резистор R7 сетевое напряжение подается на вход контроллера 1 для синхронизации схемы с частотой сети 220В, что позволяет осуществлять фазовое управление тиристорами. Эта синхронизация позволяет осуществлять плавное зажигание и угасание гирлянд. Именно такие платы можно встретить в дорогих гирляндах.

Плата, показанная на рисунке 3, собрана по несколько упрощенной схеме, которая показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 2

Сразу бросается в глаза, что тиристоров всего три штуки, а от выпрямительного моста остался всего один диод. Также исчезли резисторы из управляющих электродов тиристоров. Но, в целом, потребительские свойства остались теми же, что и в предыдущей схеме, несмотря на то, что лампочки зажигаются только тогда, когда на верхнем проводе схемы присутствует положительный полупериод сетевого напряжения. Без выпрямительного моста получается однополупериодное выпрямление.

Этот вариант схемотехнического решения присущ тем гирляндам, которые «все по сорок». Вот, собственно, и все, что можно сказать о схемотехнике китайских елочных гирлянд.

Как подключить мощные лампы

Мощность гирлянд невелика, лампочки просто микроскопические, кроме домашней елки вряд ли куда еще подойдут. Но иногда требуется подключить гирлянду с мощными лампами накаливания, например для декоративной подсветки фасадов зданий. Такая доработка уже была приведена в статье «Как устроены новогодние гирлянды». Схема доработанной гирлянды показана на рисунке 8 в упомянутой статье.

Недостатком схемы можно считать необходимость дополнительного источника питания 12В, а также переделку самой платы контроллера: тиристоры предлагается заменить транзисторами КТ3102.

Если не хочется переделывать плату

Гораздо проще обойтись без переделки платы контроллера. Все, что придется сделать, это изготовить четыре мощных выходных ключа с оптронными развязками и присоединить их вместо маломощных гирлянд. Схема силового ключа показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Мощный силовой ключ с оптронной развязкой

Собственно, схема типовая, работает безотказно, никаких подводных камней в себе не содержит. Как только засвечивается светодиод оптрона MOC3021, открывается маломощный оптронный тиристор и через выводы 4, 6 и резистор R1 соединяются управляющий электрод и анод симистора BTA16-600. Симистор открывается и включает нагрузку, в данном случае гирлянду.

Оптрон следует применить без встроенной схемы CrossZero (детектор перехода сетевого напряжения через ноль), например, MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023. Если оптрон имеет узел CrossZero, то схема РАБОТАТЬ НЕ БУДЕТ! Об этом забывать не следует.

Симистор BTA16-600 обладает следующими параметрами: прямой ток 16А, обратное напряжение 600В. При токе 5А и напряжении 220В мощность нагрузки уже целый киловатт. Правда, потребуется установить симистор на радиатор.

Металлическая подложка изолирована от кристалла, о чем говорит буква А в маркировке симистора. Это дает возможность устанавливать симисторы на радиатор без слюдяных прокладок и изоляторов для винта. Кстати, именно эти симисторы стоят в регуляторах мощности бытовых пылесосов, при этом радиатор обдувается потоком воздуха на выходе пылесоса.

Если мощность нагрузки не более 400Вт, то можно обойтись и без радиатора. Цоколевка симистора показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Цоколевка симистора BTA16-600

Этот рисунок будет совсем не лишним при сборке схемы силового ключа. Все четыре силовых ключа, лучше всего, собрать на общей печатной плате. Резистор R лучше собрать из двух резисторов мощностью по 2Вт, что позволит избежать их чрезмерного нагрева. Максимальный ток входного светодиода оптрона 50мА, поэтому ток в 20…30мА обеспечит его долговременную безотказную работу.

Итак, будем считать, что силовые ключи изготовлены, остается только подключить их согласно схеме, показанной на рисунке 8.

Рисунок 8. Подключение силовых ключей к плате контроллера

В целом все понятно и просто. От контроллера отпаиваются гирлянды, а вместо них запаиваются входные цепи силовых ключей. При этом не требуется никакого вмешательства в печатный монтаж контроллера. Исключение составляет только запаивание дополнительного тиристора, при условии, что его удастся найти. Также придется несколько умощнить сетевой шнур с вилкой, поскольку оригинальный имеет очень маленькое сечение.

При правильном монтаже и исправных деталях схема не нуждается в настройке. Конструкция устройства произвольная, лучше всего в металлическом корпусе, подходящих размеров, который будет выполнять роль радиатора для симисторов.

С целью обеспечения электробезопасности устройство следует включать через автоматический выключатель, или хотя бы плавкий предохранитель.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

Всем привет! Хотите создать праздничное настроение в квартире, доме или на улице?! Вот самый простой и бюджетный вариант это сделать - купить светодиодную гирлянду с защитой от влаги.

Магазин: stargirl Official Store
Доставка: чуть больше месяца.
Трек-номер отслеживался частично.
Упаковка продавца: почтовая картонная коробка.
Упаковка производителя: прозрачный пакет на липучке.

У продавца можно выбрать:
1) Цвет огоньков: 9 вариантов
Я взяла теплый белый;
2) метраж и длину свисающих "нитей".
Я взяла 3М*3М (300 светодиодов).

Гирлянда состоит из 3-х метровой полосы на которой равномерно расположены свисающие "нити" медной проволоки, каждая по 3 метра со светодиодными лампочками. Изделие заканчивается блоком питания с USB портом. На самом блоке имеется кнопка для ручного управления режимами свечения.
Интенсивность свечения можно регулировать также при помощи пультика, который идёт в комплекте (батарейка не в комплекте). Используя пульт можно настроить автоматическую смену режимов мерцания (имеется кнопка "таймер " )

Гирлянда имеет 8 режимов свечения. На пульте для каждого режима имеется своя кнопка. На блоке питания переключение между режимами мерцания - последовательное при нажатии синей кнопки.

Гирлянда классная! Пришла в хорошем состоянии, все лампочки горят и светят ярко. Понравилось, что "нити " со светодиодами сделаны из медной проволоки , которая очень тонкая, и её практически не видно на расстоянии. Кроме того проволоке можно придать различную форму : полностью выпрямить , оставить спиральками, обернуть вокруг различных предметов. Ограничение - только ваша фантазия. Гирлянда очень легкс и компактная.

Такую гирлянду можно использовать не только дома, но и на улице. Например украсить деревья или беседку в саду. Романтическая атмосфера обеспечена! Изделие имеет защиту от воды, дождь ей не страшен. У меня всё 💋

Читайте также: