Схема новогодней гирлянды на микроконтроллере авр. Новогодняя эффектная гирлянда на WS2812 и ATMega8

Всем нам хорошо знакомы елочные гирлянды, состоящие из разноцветных лампочек. Однако в последнее время большую популярность приобретают изделия на основе led светодиодов.

Как они устроены, какую имеют схему подключения и что делать, если гирлянда перестала светиться, подробно рассмотрим в данной статье.

Из чего состоит елочная гирлянда

Что же из себя представляет гирлянда из светодиодов, хуже она или лучше обычной?

Внешне это почти то же самое изделие, что и раньше — провода, лампочки (светодиодные), блок управления.

Самый главный элемент — это конечно блок управления. Маленькая пластиковая коробочка, на которой указаны всевозможные режимы работы подсветки.

Меняются они простым нажатием кнопки. Сам блок может быть с довольно хорошо защищенным уровнем влаго и пылезащиты IP44.

Что у него внутри? Чтобы его вскрыть, острым кончиком ножа или тонкой отверткой поддеваете защелки снизу и скидываете защитную крышку.

Кстати, иногда она бывает приклеена, а не просто сидеть на защелках.

Первым делом, внутри увидите припаянные к плате провода. Более толстый провод, это как правило сетевой, подающий напряжение 220В.

На плате припаяны:

контроллер, который и создает все световые эффекты

тиристоры, каждый из них идет на отдельный канал гирлянды

резисторы

конденсатор

и диодные мосты

Количество элементов платы, зависит в первую очередь от числа световых каналов гирлянды. В более дорогих моделях может присутствовать предохранитель.

Схема светодиодной гирлянды

Сетевое переменное напряжение через резисторы и диодный мост, уже в выпрямленном виде и сглаженное через конденсатор, подается на питающий контроллер.

При этом данное напряжение поступает через кнопку, разомкнутую в нормальном состоянии. Когда вы ее замыкаете, происходит переключение режимов контроллера.

Контроллер в свою очередь управляет тиристорами. Их число зависит от количества каналов подсветки. И уже после тиристоров выходное питание идет непосредственно на светодиоды в гирлянде.

Чем больше таких выходов, тем разнообразнее цветовых расцветок может иметь изделие. Если их всего два, это означает, что только две части (или половинки) гирлянды будут работать в различных режимах - одни лампочки тухнуть, другие загораться и т.д.

Фактически эти две линейки диодов будут подключены по двум каналам последовательно. Соединяться они будут между собой в конечной точке - последнем светодиоде.

Если вас по какой-то причине раздражает мигание гирлянды и вы захотите, чтобы она ровно светилась только одним цветом, достаточно на обратной стороне платы, с помощью пайки закоротить катод и анод тиристора.

Чем более дорогая гирлянда у вас в распоряжении, тем больше отходящих каналов и проводков будут уходить от платы управления.

При этом, если проследить по дорожкам платы, один из выводов сетевого напряжения, всегда подается напрямую на конечный светодиод гирлянды, минуя все элементы схемы.

Причины неисправности

Ситуации с неисправностями гирлянды бывают самыми разнообразными.

При этом запомните, что самый главный элемент - микросхема на плате, "горит" очень-очень редко.

Примерно в 5-10% всех случаев.

Плохой контакт на проводах

Светодиод в одной из лампочек

Конденсатор

Сопротивления

Один из диодов

Один из тиристоров

Микросхема контроллера

Плохая пайка

Если у вас вдруг перестала работать подсветка, в первую очередь всегда проверяйте именно пайку питающих и отходящих проводов. Вполне возможно, что весь контакт держался только за счет термоклея.

Стоит пошевелить проводок и контакта как ни бывало.

Самая распространенная проблема китайских гирлянд - это использование очень тонких проводков, которые просто отламываются в местах пайки на плате.

Чтобы такого не происходило, все контакты после припаивания должны быть залиты толстым слоем термоклея.

А еще при зачистке таких жил, советуют использовать не нож, а зажигалку. Вместо состругивания изоляции лезвием, слегка нагрейте и расплавьте ее огнем зажигалки.

После чего, ногтями просто снимите внешний слой, не повреждая сами жилы.

Повреждение светодиода

Если контакты проводов в порядке и вы грешите на один из диодов, как можно проверить его неисправность? И самое главное, как его найти среди всей череды лампочек?

Прежде всего выключаете гирлянду из розетки. Начинаете с последнего диода. На него напрямую с блока управления приходит провод питания.

К этой же ножке припаян отходящий проводник. Он идет на следующую ветку светового канала. Вам же нужно тестировать диод между его двумя проводами питания (вход-выход).

Понадобится мультиметр и его несколько модернизированные щупы.

К кончикам щупов тестера, ниткой плотно приматываете тонкие иголки так, чтобы их острие выступало максимум на 5-8мм.

Сверху все заматываете плотным слоем изоленты.

Так как светодиоды припаяны, то просто вытащить их из лампочки как в обычных гирляндах здесь не получится.

Поэтому придется протыкать изоляцию жил, чтобы добраться до медных жил проводков. Переключаете мультиметр в режим прозвонки диодов.

И начинаете последовательно протыкать питающие провода возле каждого подозрительного диода.

Если у вас гирлянда не 220В, а 12В или 24В, которая подключается вот от такого блока питания:

то исправный светодиод от батарейки мультиметра должен загореться.

Если это подсветка 220V, то сверяете показания мультиметра.

На рабочих элементах они будут примерно одинаковыми, а вот неисправный покажет обрыв.

Метод конечно варварский и повреждающий изоляцию, зато вполне рабочий. Правда уличные гирлянды после таких проколов, лучше вне помещений уже не использовать.

Хаотичное моргание

Бывает ситуация, когда вы включаете гирлянду и она у вас начинает хаотически мигать, то ярче, то тусклее. Сама собой перебирает каналы.

В общем складывается впечатление, что это не какой-то заводской эффект, а как будто гирлянда "сошла с ума".

Чаще всего проблема здесь заключается в электролитическом конденсаторе. Он немного может вздуться, вспухнуть, причем это будет хорошо заметно даже не вооруженным глазом.

Все решается его заменой. Номинал указан на корпусе, так что без труда можно приобрести и подобрать аналогичный в магазинах радиодеталей.

Если поменяли конденсатор, а эффекта это не дало, где искать далее? Скорее всего сгорел один из резисторов (пробит). Пробой визуально определить довольно проблематично. Понадобится тестер.

Делаете замеры сопротивления, предварительно по маркировке узнав его номинальное (нормальное) значение. Если не соответствует - меняете.

Не светит часть гирлянды

Когда полностью не работает какой-либо из каналов на гирлянде, причины может быть две.

Например, пробой на одном из тиристоров или диодов отвечающих за него.
Чтобы убедиться в этом наверняка, просто отпаиваете проводок этого канала на плате со своего места и подключаете туда соседний канал, заведомо рабочий.

И если при этом другой канал, также перестает работать, то значит проблема не в самой гирлянде, а в компонентах его платы - тиристоре или диоде.

Проверяете их мультиметром, находите подходящие по параметрам и меняете.

Гирлянда тускло светит

Попадаются и не совсем очевидные аварии, когда светодиоды отдельного канала, вроде бы и горят, но довольно тускло по сравнению с остальными.

Что это значит? Схема контролера работает нормально. При нажатии кнопки, все режимы переключаются.

Прозвонка тестером параметров диодного моста и сопротивлений также не выявляет проблем. В этом случае остается грешить только на провода. Они и так довольно хилые, а при надрыве такого многожильного провода его сечение уменьшается еще больше.

В итоге гирлянда просто не способна запустить светодиоды в номинальном режиме яркости, так как им элементарно не хватает напряжения. Как найти в длинной гирлянде эту надорванную жилку?

Для этого вам придется ручками пройтись вдоль всей линии. Включаете гирлянду и начинаете шевелить проводки возле каждого светодиода, пока вся подсветка не загорится в полную силу.

По закону Мерфи, это может быть самый последний отрезок гирлянды, так что наберитесь терпения.

Как только находите этот участок, берете в руки паяльник и разбираете провода на светодиоде. Зачищаете их зажигалкой и заново все паяете.

После чего изолируете место пайки термоусадкой.

Среди множества световых приборов, используемых для оформления новогодних елок, особое место занимает схема китайской гирлянды. Она, как и все аналогичные китайские изделия, отличается простотой и дешевизной. Возникает много споров о надежности подобных гирлянд, однако, большинство потребителей использует именно их.

Схема классической китайской гирлянды

Данная конструкция оснащена плавным управлением яркостью. Для этого используется фазовое управление, регулирующее угол открывания тиристоров. Автоматика использует целых восемь программ, обеспечивающих большое разнообразие алгоритмов управления. Благодаря своим качествам, прибор очень дешев, поэтому и расходится миллионными тиражами.

В основе контроллера лежит плата небольшого размера, где предусмотрено место . Здесь же располагается и микроконтроллер с четырьмя выходами. Он представляет собой небольшой кусочек генитакса, где с помощью эпоксидной смолы крепится микрочип. Через выходы микроконтроллера, с помощью токоограничительных резисторов, осуществляется управление четырьмя тиристорами. Данное устройство рассчитано на анодное напряжение до 600 вольт и ток в пределах 0,6-0,8 ампер. В отдельных конструкциях дешевых гирлянд, вместо входного диодного мостика остается один диод. В то же время, подключение электродов, управляющих тиристорами, осуществляется напрямую к выходам микроконтроллера, без , ограничивающих ток.

Как правило, мощность микроконтроллера очень маленькая, поэтому, он не в состоянии контролировать работу мощных симисторов. Для того, чтобы решить эту проблему, необходимо использовать отдельный маломощный источник питания, имеющий гальваническую развязку от общей сети. В этих целях можно использовать адаптер малой мощности, например, такой, который питает усилитель телевизионной антенны, содержащий в своей схеме стабилизатор.

Другие пути решения проблем

Чтобы совместить маломощный микроконтроллер с мощными симисторами, практикуется применение транзисторных ключей, где используются транзисторы с высоким коэффициентом усиления тока. Таким образом, схема китайской гирлянды не перегружает выходы микроконтроллера. Чтобы обеспечить гальваническую развязку, применяются специальные микросхемы, на входе которых содержится светодиод, а на выходе установлен маломощный симистор.

Для того, чтобы китайская гирлянда нормально работала, ее нужно синхронизировать с сетью с помощью сигнала. С этой целью, на вход микроконтроллера подается фаза, номиналом 220 вольт через установленный резистор. Нейтральный провод сети, соединяется с общим проводом всего устройства.

Замена блока управления Китайской гирлянды

С наступающим вас дорогие пользователи. И к предстоящему празднику электронный портал сайт решил порадовать вас схемой-новогодняя гирлянда на PIC-микроконтроллере. Перейдем к просмотру данного устройства.

Она содержит четыре канала, к которым подключаются последовательно соединённые светодиоды, изображенные на рисунке ниже:

Ядром схемы является микроконтроллер PIC16F628A. Код программы написан на языке ассемблер, смотреть листинг Garland16F628ATEMP.ASM. Полный цикл внутрисхемного программирования и отладки микроконтроллера PIC16F628A был осуществлён при помощи MPLAB IDE v8.15 (интегрированная среде разработки), компилятор MPASM v5.22 (входит в MPLAB IDE v8.15) и MPLAB ICD 2 (внутрисхемный отладчик - «Дебагер»). Для тех, кто не располагает средствами приведёнными выше, а имеет свою программу для работы с HEX файлами и иной программатор, можно в соответствующем проекте найти файл 16F628ATEMP.HEX.

Микроконтроллер DD1 имеет функциональные выходы RB4 - RB7, к которым подключаются усиливающие полевые MOSFET транзисторы VT1 - VT4. Техническую спецификацию транзисторов можно найти на сайте . Стоки транзисторов подключены к нажимным клеммникам X2 - X5. Напряжение питание нагрузки задаётся источником питания схемы, который подключают к разъёму X1. Максимальный коммутируемый ток на канал составляет 0.5 А. Микроконтроллер DD1 не имеет функции принудительного сброса, вывод для сброса подключен через резистор R1 к положительному потенциалу питания. Для генерации тактовой частоты в микроконтроллере используется встроенный генератор тактовой частоты на кристалле. Прибор может эксплуатироваться в диапазоне температур от - 40 °С до +85 °С.

Прибор запитывается от переменного или постоянного источника напряжения, подключаемого к разъему X1. Номинальное напряжение источника питания 12 В. Номинальный ток источника питания зависит от нагрузки и составляет 0.5 - 2 А. Для стабилизации питания используется обычная схема из диодного моста VD1, линейного стабилизатора DA1, фильтрующих конденсаторов C1 - C4.

В микроконтроллер запрограммированы 3 световых эффекта в основе лежит эффект «бегущие огни»:

Гирлянды поочерёдно загораются и гаснут в одну и так же повторяют в другую сторону.
Гирлянды поочерёдно загораются и когда все четыре гирлянды горят, начинают поочерёдно гаснуть в том же направлении, так же повторяется и в обратном порядке.
1 и 2, 3 и 4 гирлянды поочерёдно перемигиваются между собой.

Микроконтроллер запрограммирован таким образом, что выполняет заранее установленное число повторов светового эффекта. Стоить отметить, что интервал времени между загораниями гирлянд меняется (нарастает, достигая пика, а затем падает), то есть виден эффект «временной раскачки». Для лучшей демонстрации световых эффектов гирлянды (так как они пронумерованы на схеме) следует располагать по порядку в одной плоскости. В данном случае украшение ели от корней до верхушки (по вертикали, разбив ель на четыре сектора для гирлянд), от 1 до 4 гирлянды, соответственно.

Питание гирлянд связано с источником питания подключаемым к разъёму X1, следовательно нужно рассчитывать последовательно соединённые светоизлучающие элементы (светодиоды, лампы накаливания). Общее напряжение питания находится из суммы напряжений последовательно соединённых светоизлучающих элементов. Так например, последовательно соединённых ярких светодиодов рассчитанных на напряжение 2 - 2,5 В будет 6 штук в одной гирлянде. Так как светодиоды потребляют 20 мА, не исключено параллельного подключения последовательно соединённых светодиодов в ряды.

В данном устройстве можно заменить следующие детали. Микроконтроллер DD1 из серии PIC16F628A-I/P-xxx с рабочей тактовой частотой 20 МГц в корпусе DIP18. Стабилизатор напряжения DA1 отечественный КР142ЕН5А (5 В, 1.5 А). Полевые MOSFET транзисторы и VT1 - VT4 (N-канал) в корпусе I-Pak (TO-251AA), подойдут аналоги номиналов указанных на схеме. Диодный мост VD1 на рабочее напряжение не меньше 25 В и ток не меньше 2 А. Разъём питания X1 аналогичный указанному на схеме с центральным контактом d=2.1 мм. Неполярные конденсаторы С1 и С2 номиналом 0.01 - 0.47 µF x 50 V. Электролитические конденсаторы С3 и С4 ёмкостной номинал тот же, а напряжение не ниже указанного на схеме. Разноцветные светодиоды VD1 - VD6 на напряжение 2 - 2.5 В.

C этой схемой также часто просматривают:

Данный проект светодиодной гирлянды на микроконтроллере хорошо подходит для начинающих. Схема отличается своей простотой и содержит минимум элементов.

Данное устройство управляет 13 светодиодами, подключенными к портам микроконтроллера. В качестве микроконтроллера используется МК фирмы ATMEL: . Благодаря использованию внутреннего генератора, выводы 4 и 5 задействованы как дополнительные порты микроконтроллера PA0,PA1. Схема обеспечивает выполнение 12 про- грамм эффектов, 11 из которых - индивидуальные комбинации, а 12-тая про- грамма – последовательный однократный повтор предыдущих эффектов. Переключение на другую программу осуществляется нажатием на кнопку SB1. Программы эффектов включают в себя и бегущий одинарный огонь, и нарастание огня, и бегущую тень и многое другое.

Устройство имеет возможность регулировки скорости смены комбинаций при выполнении программы, которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – увеличение скорости и SB3 – уменьшение скорости при условии, что переключатель SA1 находиться в положении “Скорость программы”. Также имеется возможность регулировать частоту горения светодиода (от стабилизированного свечения до легкого мерцания), которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – уменьшение (до мерцания) и SB3- увеличение при условии, что переключатель SA1 находиться в положении “Частота мерцания”. У переключателя SA2 замкнутое положение соответствует режиму регулировки скорости выполнения программ, а разомкнутое - режиму регулировки частоты горения светодиодов.

Порядок нумерации светодиодов в схеме соответствует их порядку зажигания при выполнении программы. При необходимости вывод RESET может быть использован для сброса, а в качестве порта PA2 он не задействован. В устройстве выбрано при программировании тактовая частота 8 МГц от внутреннего генератора (фузы CKSEL3..0 - 0100).Хотя возможно использование частоты в 4 МГц(фузы CKSEL3..0 - 0010) с соответствующими изменениями временных интервалов работы схемы.

Тип светодиодов, указанный на схеме использовался в опытном образце, для схемы подойдут любые светодиоды с напряжением питания 2-3 вольта, резисторами R1-R17 можно регулировать яркость свечения светодиодов.

Прошивку HEX, а также файлы программы на ассемблере вы можете скачать ниже

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
DD1	МК AVR 8-бит	ATtiny2313	1	В блокнот
С1	Электролитический конденсатор	100 мкФ 10 В	1	В блокнот
R1-R17	Резистор	1 кОм	17	В блокнот
LED1-LED13	Светодиод	LD571	13	В блокнот
SB1-SB3	Кнопка		3	В блокнот
SA1	Выключатель		1

Кто не любит Новый год с его особой атмосферой входящего в жизнь волшебства, чудес и праздника? Китайские гирлянды для украшения дома как внутри, так и снаружи пользуются большим спросом благодаря своей низкой цене. Но их качество не всегда позволяет беззаботно встретить новогодние праздники - иногда перестает гореть один или несколько лампочек, а то и вообще вся гирлянда. Чтобы подобное происшествие не испортило торжество, можно попробовать починить светодиодное устройство своими руками.

Состав изделия

Светодиодная гирлянда, будь то китайская или отечественная, неизменно состоит из одних и тех же элементов, позволяющих украсить к празднику любое помещение. Обычно отличия продукции разных производителей заключаются только в качестве деталей, гарантии и долговечности изделия. Состоит гирлянда из следующих компонентов:

Кроме того, в блок управления обязательно входит кнопка переключения световых режимов.

Анализ повреждений

Когда что-то в доме перестает работать, как полагается, это всегда не радует, но поломка гирлянды больше всего сулит расстройство, так как к празднованию уже почти все готово, а тут такая неожиданность. Покупая китайскую гирлянду, следует помнить, что в отличие от механизмов других производителей, она весьма ненадежна и может выйти из строя в любой момент. Основные слабые места ее следующие:

Крайне тонкие провода. Они многожильные, каждая жила без преувеличения толщиной в волос, следовательно, соединять их очень трудно и неудобно. Равно как и припаивать.
Часто выходящие из строя тиристоры. Они отвечают за смену режимов мигания, что, собственно, и создает праздничное настроение.
Лампочки. Независимо от их вида - обычные они или светодиодные, лампы могут перегореть. Если гирлянда перестала мигать, например, зеленым светом, в то время как остальные в порядке, то, скорее всего, пришла в негодность зеленая лампочка. Но может быть и отсоединение провода от ножек светодиода определенного цвета.

Для обнаружения неисправности нужно осмотреть гирлянду. Если причина кроется в поломке какой-то детали, придется искать ее отечественные аналоги. Хотя лучше будет переделать всю схему - так механизм станет надежней и сможет прослужить не один год.

Устранение неисправностей

Учитывая все особенности китайской продукции, для исправления поломки не понадобится много времени. Но в будущем все-таки лучше проверять праздничные атрибуты заранее, чтобы неприятные сюрпризы не заставали врасплох накануне праздника.

Перед началом ремонта необходимо убедиться, что изделие отключено от сети. А также нужно заранее подготовить необходимые материалы - изоленту, мультиметр, кусачки, нож и другие (конкретнее можно будет сказать после диагностики повреждения).

Соединение проводов

Разрыв провода найти довольно просто. Необходимо тщательно просмотреть гирлянду по всей ее длине , соблюдая аккуратность, чтобы не добавить новых повреждений. Если провод оторвался от лампочки с одной стороны, можно не мучиться с пайкой и отсоединить его и с другого контакта, а потом просто скрутить два конца вместе. При общем количестве в 100−500 лампочек отсутствие одной останется незамеченным. И хотя напряжение на остальные элементы возрастет, так как в последовательной цепи оно делится поровну, разница все же будет незначительной и на ускорение износа деталей гирлянды не повлияет.

Чтобы соединить два конца, надо сперва их зачистить от изоляции. Вот тут может быть проблема. Дело в том что провод имеет несколько очень тонких жил, которые практически впаяны в изоляцию. Счищать ножом нужно очень осторожно, чтобы не повредить их, хотя все равно одна-две обязательно оторвутся или срежутся. Но это не критично, без них гирлянда тоже будет отлично работать.

Зачищенные концы скручивают вместе и обматывают изолентой. Можно спаять и заизолировать, главное, добиться относительной надежности крепления.

Замена лампочки

Перегоревший светодиод можно вычислить при помощи мультиметра. Замену ему можно как купить отдельно , так и снять со старой нерабочей гирлянды, если такая имеется. После этого новая деталь припаивается на свободное место, а контакты изолируются.

Если провода и лампочки проверены, все исправно, а гирлянда до сих пор не работает или работает некорректно, то проблема в блоке управления. Возможно, там отломились контакты или пришла в негодность какая-то деталь. При отсутствии предохранителя - в самых дешевых моделях - детали могли перегореть при скачках напряжения.

Ремонт микросхемы

В любом случае необходимо проверить все детали мультиметром. При выходе из строя какой-то из них можно поступить двумя способами:

Подыскать в магазинах или интернете замену. Чтобы правильно подобрать деталь, нужно посмотреть маркировку на корпусе и купить соответствующую или аналогичную.
Собрать всю схему самостоятельно. Это предпочтительнее, так как своими руками можно спаять качественное изделие, которое сможет прослужить гораздо дольше китайского конвейерного продукта. Правда, этот вариант уже гораздо сложнее и для людей, не занимающихся электроникой, не подойдет.

Схема гирлянды на светодиодах выглядит примерно так. Ее можно усовершенствовать, а можно упростить. Но легче, конечно, купить новую гирлянду, если есть такая возможность.

При этом предпочтение лучше отдавать если и китайским производителям, то хотя бы выбирать не самый дешевый вариант. Изделия из Китая подороже имеют вполне высокое качество и гораздо менее подвержены поломкам.