Чтобы получить возможно большее разнообразие световых эффектов, создаваемых
гирляндами или гирляндой электрических ламп, приходится значительно усложнять
конструкцию автомата, вводить в него дефицитные микросхемы. В то же время автомат
самых разнообразных световых эффектов можно построить на микросхемах, содержащих
D-триггеры. Примером тому может служить приведенная на рис.1 схема. Отличительная
особенность предлагаемого автомата в том, что в нем 36 осветительных ламп, из которых
составлено панно или гирлянда. Каждая лампа может зажигаться самостоятельно,
благодаря чему нетрудно получать самую разнообразную световую мозаику.
Лампы подключены к блоку управления, состоящему из двух генераторов тактовых
импульсов, двух кольцевых сдвигающих регистров - вертикального и горизонтального
(условно - по расположению ламп на схеме) - и транзисторных ключей. Генераторы
тактовых импульсов выполнены по одинаковым схемам на двух элементах 2И-НЕ и транзисторе.
Частоту следования импульсов можно изменять вручную переменными резисторами R3 и R6.
В регистре вертикального управления (или просто в вертикальном регистре) работают
микросхемы DD3 и DD2, в регистре горизонтального управления - DD4 и DD5.
Электронные ключи вертикального регистра выполнены на транзисторах VT3-VT14,
горизонтального - на транзисторах VT15-VT26. Питается блок управления от
двух источников: стабилизированного постоянного тока, выполненного на
диодах VD12-VD15, стабилитроне VD7 и транзисторе VT27 (питание микросхем),
и пульсирующего напряжения - на диодах VD8-VD11 (питание электронных ключей и ламп).
Каждый регистр состоит из шести триггеров, входящих в состав микросхем К155ТМ8
(в каждой микросхеме 4 триггера). Прямые выходы триггеров соединены с электронными
ключами, подключающими лампы к источнику питания. Развязывающие диоды VD1.1-VD6.6
обеспечивают избирательное включение ламп EL1.1-EL6.6. Кнопочным выключателем SB1
устанавливают триггеры регистров в нулевое состояние, а переключателями SA1 и SA3
подают сигналы с прямого или инверсного выходов триггеров на входы D1 соответствующих
регистров. Горизонтальный регистр управляется тактовыми импульсами, поступающими
с генератора на элементах DD1.3, DD1.4, а вертикальный регистр - импульсами,
поступающими (в зависимости от положения подвижного контакта переключателя SA2)
либо со "своего" генератора (независимое управление), либо с генератора горизонтального
регистра (параллельное управление), либо с прямого выхода первого триггера
горизонтального регистра (последовательное управление). Рассмотрим работу
автомата в режиме параллельного управления, для которого на схеме показано
положение подвижного контакта переключателя SA2. После включения питания и
нажатия на кнопку SB1 все триггеры устанавливаются в нулевое состояние - на их
прямых выходах уровень логического 0. Электронные ключи закрыты, лампы погашены.
Поскольку входы D1 регистров соединены с прямыми выходами триггеров
(через переключатели SA1 и SA3), то и на них будет уровень логического 0,
а значит, тактовые импульсы, поступающие на вход С, не изменят состояния триггеров
регистров. Если входы D1 обоих регистров подключить к инверсным выходам
микросхем DD3 и DD5, то на них окажется уровень логической 1. Теперь с приходом
тактового импульса первые триггеры обоих регистров изменят свое состояние,
и на их прямых выходах установится уровень логической 1, который откроет
электронные ключи на транзисторах VT8, VT14 и VT21, VT15. Зажжется лампа EL1.1.
Следующий тактовый импульс переведет вторые триггеры регистров в единичное
состояние, и включатся лампы EL1.2, EL2.2, EL2.1. Лампа EL1.1 при этом продолжает
светиться, потому что первые триггеры сохраняют прежнее состояние. С приходом
последующего импульса зажигаются лампы EL1.3, EL2.3, EL3.3, EL3.2, EL3.1 и т. д.
После шестого тактового импульса засветятся все лампы, а на инверсных выходах
последних триггеров регистров, а значит, и на входах D1 регистров установится
уровень логического 0. Последующие тактовые импульсы теперь будут поочередно переводить
триггеры в нулевое состояние, и лампы, начиная с EL1.1, будут выключаться, а затем
описанный цикл повторится.
Рис. 1
А если после перехода, к примеру, двух триггеров каждого регистра в единичное
состояние установить переключатели SA1 и SA3 в исходное положение, показанное на схеме?
Тогда сохранившийся на прямых выходах регистров уровень логического 0 окажется и на
входах D1 регистров, и. очередной тактовый импульс переведет первые триггеры в нулевое
состояние. Вторые триггеры сохранят единичное состояние, в такое же состояние перейдут
и третьи триггеры. Будет светиться своеобразный квадрат из ламп EL2.2, EL2.3, EL3.3, EL3.2.
С каждым последующим тактовым импульсом световой квадрат будет "перемещаться" по
диагонали в правый верхний угол (по схеме). Когда пятый и шестой триггеры обоих
регистров окажутся в единичном состоянии, при последующем тактовом импульсе вспыхнут
"угловые" лампы EL1.1, EL1.6, EL6.1 и EL6.6. Далее вновь появится квадрат из ламп EL1.1,
EL1.2, EL2.2 и EL2.1. Цикл повторится. В режиме последовательного управления
(когда подвижный контакт переключателя SA2 находится в верхнем по схеме положении)
тактовые импульсы на вертикальный регистр поступают с прямого выхода первого триггера
горизонтального регистра (вывод 2 микросхемы DD4). Рассмотрим один из возможных
световых "рисунков" в этом режиме - эффект одиночного бегущего огня. Установим
переменным резистором R6 минимальную частоту следования импульсов (движок резистора
в крайнем правом по схеме положении), а кнопкой SB1 - нулевое состояние триггеров.
Переключателями SA1 и SА3 подадим на входы D1 обоих регистров уровень логической 1
с инверсных выходов триггеров. После этого первый тактовый импульс переключит первый
триггер горизонтального регистра в единичное состояние. Уровень логической 1 на его
прямом выходе переведет первый триггер вертикального регистра тоже в единичное состояние.
Зажжется лампа EL1.1. Если после этого перевести переключатели SA1 и SA3 в исходное
положение (показанное на схеме), на входы D1 обоих регистров снова будет подан уровень
логического 0 и очередной тактовый импульс с выхода элемента DD1.4 переведет второй
триггер горизонтального регистра в единичное состояние, а первый - в нулевое, т. е.
на его прямом выходе, а значит, и на входе С микросхем DD2, DD3 вместо уровня
логической 1 появится уровень логического 0. Такой перепад, как известно
триггеры микросхемы K155TM8 изменяют свое состояние по фронту импульса,
т. е. когда уровень логического 0 на входе С переходит в уровень логической 1),
на состояние триггеров вертикального регистра не повлияет. Лампа EL1.1 погаснет,
и загорится EL2.1. Затем поочередно будут зажигаться и гаснуть лампы нижнего по
схеме ряда. Когда шестой триггер горизонтального регистра окажется в единичном
состоянии, с его прямого выхода (вывод 10 микросхемы DD5) уровень логической 1
поступит через переключатель SA3 на вход D1 микросхемы DD4. С приходом очередного
тактового импульса начнут поочередно зажигаться и гаснуть лампы второго ряда.
Аналогично будут вспыхивать лампы остальных рядов, после чего цикл повторится.
Нетрудно самостоятельно разобрать работу автомата в режиме независимого
управления вертикальным регистром, т. е. когда тактовые импульсы поступают
на входы С регистра с элемента DD1.2. Манипулируя переключателями
автомата, можно "записать" в регистры различные "рисунки", а переменными резисторами
R3 и R6 установить желаемую скорость их "перемещения". Вместо указанных на схеме
микросхем серии K155 можно использовать аналогичные серии К133. При отсутствии К155ТМ8
подойдут К155ТМ2 (К133ТМ2), но в каждом регистре придется использовать по три, а не
по две микросхемы. Кроме того, все входы С микросхем регистра нужно соединить вместе,
а неиспользуемые входы S подключить через резистор сопротивлением 1...5,1 кОм к плюсу
источника питания. Чертеж печатной платы при такой замене придется немного изменить.
Транзисторы могут быть любые другие указанных серий. Вместо транзисторов серии КТ315
подойдут КТ503, вместо КТ814 - КТ816, вместо КТ815 - КТ817. При монтаже транзистор VT27
стабилизатора напряжения устанавливают на теплоотвод - алюминиевую пластину толщиной
1,5...2 мм и размерами 30x30 мм. Диоды VD8-VD11 - любые, рассчитанные на
выпрямленный ток не менее суммарного тока потребления всех ламп,
a VD12-VD15 - рассчитанные на ток не менее 300 мА. При замене диодов VD1.1-VD6.6
следует помнить, что значение максимального выпрямленного тока диода должно
превышать ток, потребляемый одной лампой. Постоянные резисторы - МЛТ-0,125,
их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 10 %. Переменные
резисторы - СП-1. Конденсаторы С1-С3, С6 - К50-6; С4, С5 - керамические,
например, КМ. Переключатели - любой конструкции. Трансформатор Т1 - готовый
или самодельный мощностью не менее 85 Вт. Обмотка II должна быть рассчитана на
напряжение 8...10 В при токе нагрузки до 300 мА, обмотка III - на напряжение
13...15 В при токе не менее 6 А для ламп с током потребления 0,16 А
(использованы лампы на напряжение 13,5 В от елочных гирлянд). Большинство
деталей блока управления смонтировано на печатной плате из одностороннего
фольгированного стеклотекстолита. Диоды VD1.1-VD6.6 размещены на шести планках
из такого же материала (рис.2). Планки располагают вблизи соответствующих групп
ламп гирлянды и соединяют их с лампами и блоком управления проводами в изоляции,
свитыми в жгуты. Как правило, налаживания устройство не требует и при
правильном монтаже начинает работать сразу.