LOVE生日彩燈祝福盒子的製作方法及線路圖
我把作品電路分爲3個部分,這3個部分都是以我的實物爲依據的,你當然可以有更好的創意來改進它。
電源電路:
既然作品定位是禮物,所以電源一定要裝在裏面。CD4017工作電壓較高,加之彩燈使用環境是在室內的,所以我們考慮使用交流電源。3~5瓦的小型變壓器即足夠,要求變壓器次級輸出7~8V,這樣經整流濾波後可得到系統需要的9~10V直流電壓。
流水驅動電路:
在視頻中大家看得到心形中間的部分LED產生流動的效果,靠的是NE555和CD4017的組合。通俗點說NE555組成振盪電路,CD4017則是計數電路。我在下面爲初學者詳細講一下電路原理。
振盪電路由一塊時基集成電路NE555和C2、C3、R1、R2等組成(其中C2爲延時充電電容,C3爲抗干擾隔離電容,R1、R2爲延時充電電阻,而R2又爲放電電阻)。通電後,因電容C2兩端電壓不能突變,2腳的電壓爲低電平,集成塊NE555的內部觸發器被置位,3腳輸出高電平。同時,由於電源經電阻R1和R2向C2充電,使6腳和2腳的電壓不斷提高,當電位上升到VCC的2/3時,集成塊NE555的內部觸發器被複位,3腳的輸出電壓翻轉爲低電平。同時集成塊NE555內部的放電管導通,即7腳通過內部的放電管和1腳相通,C2上儲存的電荷就通過R2、7腳放電,使6腳和2腳的電壓不斷下降,當電位降低到VCC的1/3時,集成塊NE555的內部觸發器被置位。同時集成塊NE555內部的放電管截止,7腳被懸空,電源又通過R1、R2向C2充電,使6腳和2腳的電壓不斷提高……如此,周而復始,形成振盪。輸出端的高電平維持時間取決於電容C2的充電時間常數,輸出端的低電平維持時間取決於電容C2的放電時間常數。由於R2≥R1,故可以認爲f放≈f充,目的是減小彩燈熄亮交替的時間間隔的差異。如用作其他情況,課按需要調整R1、R2、C2的參數。綜上分析,3腳始終處於高電平和低電平的二進制變化狀態,故此電路又稱爲無穩態電路。
譯碼電路由一塊CD4017集成塊組成。該集成塊有3個輸入端(2個時鐘輸入端CP的14腳和EN的13腳與復位端Cr的15腳)。有10個輸出端Q0~Q9(依次爲3腳、2腳、4腳、7腳、10腳、1腳、5腳、6腳、9腳、11腳)。還有一個進位端CO,其功能是:當復位端Cr加上高電平和正脈衝時,輸出端Q0爲高電平,其餘9個輸出端Q0~Q9均爲低電平。時鐘輸出端CP對輸入時鐘脈衝的上升沿計數,EN則對時鐘脈衝的下降沿計數。Q0~Q9這10個輸出端的輸出狀態分別與輸入的時鐘個數相對應。如從0開始計數,則輸入到第1個時鐘脈衝時,Q1就變成高電平,輸入第2個時鐘脈衝時,Q2變成高電平……直到輸入第10個時鐘脈衝,Q0變爲高電平。同時,進位端C0就輸出一個進位脈衝,作爲下一級計數的時鐘信號。Cr爲復位端,也爲清零端。當Cr輸入高電平時,電路復位,即輸出端Q0爲高電平,Q1~Q9爲低電平。如此反覆,只要集成塊NE555的3腳送來的二進制信號不消失,CD4017將二進制信號轉換爲十進制信號的計碼工作就會反覆進行下去。
綜上可知:調節可變電阻R2便可改變振盪電路的頻率,反映在CD4017輸出端則是流動的速率。
LOVE型彩燈電路:
關於這個LOVE型彩燈部分我畫了一個直觀的圖,心形有30顆LED組成,但是CD4017只有10組輸出,所以我把心形的頂部5顆LED和底部5顆LED獨立開來,其他還有20顆LED則兩兩並聯後由CD4017驅動,形成流水燈效果,Q0~Q9直接接到CD4017的對應端(兩隻高亮LED並聯後工作電流在20mA以下,完全不必接三極管擴流驅動)。
頂部和底部獨立出來的2路LED,電路完全相同,它們是將5顆LED串聯後直接接在電源上,有朋友會問:那不是這兩路LED都靜止在那兒了?正因爲如此,所以我把LED1和LED30換成了多色自閃的LED(這也是高亮LED中的一種,市售價格會高一些,我記得當時買的是一塊錢一顆)。這樣處理之後,這兩顆LED總是在閃,發出七彩光,同時因爲它們在閃的過程中自身壓降總在忽高忽低的交替變化,使得分別所處的這兩條LED通路上的其他4顆LED的分壓也發生變化,導致支路中的其他4顆LED會呈現亮度高低起伏的效果,恰到好處地陪襯了兩顆閃爍的LED(見視頻)。
注意在下圖中,除LED1和LED30以外的LED顏色按個人喜好編排,但一定要保證左右對稱,不然會很醜。
數碼管顯示LOVE電路:
作品做出來後,發現心形彩燈的中間很空,看上去挺彆扭,於是想到用數碼管顯示LOVE,當時不知道怎麼樣驅動數碼管,所以直接將數碼管焊死了,即需要哪些筆畫亮就將其通電,當然這是最傻瓜的方法,但是對於初學者來說可能是達到預期效果的最好方法。該電路使用共陰數碼管.
硬件製作要點:
其實大家看過我的實物圖就可以有很好的體會,我現在稍作一些解釋:
1、我的實物是通過兩塊方形萬用板垂直拼接,我利用了剪斷的LED引腳,將他們依次焊在豎直的那塊板上,形成一排插針,然後插入平放的底板中再焊接,實現機械連接的同時又實現了電氣連接。在實物圖中可很清楚地看到。
2、作爲禮品,外觀至關重要。不管作品是否採用我的這種結構,製作時一定要考慮到方不方便製作、固定外殼。
3、電路中的可調電阻R2,不要使用微調的,要用帶手柄的(比如音量電位器那種),製作好之後不論是你自己調試還是禮品的主人,都可以調節LED流動速度。
實物圖片.
生日彩燈祝福盒子的製作方法
LOVE生日彩燈祝福盒子的製作方法
生日彩燈祝福盒子的製作方法及線路圖完成效果.
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