Раз, два, три! Елочка, гори!

Однажды при подготовке к экзамену по дисциплине “Схемотехника аналоговых электронных устройств”, когда я читал литературу по аналоговым электронным ключам, мне пришла в голову идея о том, как сделать оригинальную подсветку корпуса компьютера.

Идея
Подсветка представляет собой набор из трех цепочек с диодами разного цвета, по шесть в каждой. Цепочки включаются и выключаются поочередно. Если расположить диоды разных цепочек один за другим, то будет складываться впечатление, что огоньки перебегают с одной стороны на другую. Идея стара как мир, точно такую же иллюминацию можно было наблюдать на машинке под названием “CIT” из фильма “Рыцарь дорог”; не знаю, для чего она там была сделана, но мне понравилось. Очень похоже на елочную гирлянду, но немного по-другому — по елке бегает один огонек, а у нас три и почти одновременно. Остается одна проблема, самая важная — как все это реализовать? У меня было два варианта: купить гирлянду на рынке вместе с электронной начинкой или же сделать гирлянду и разработать схему управления подсветкой самостоятельно. Я решил остановиться на втором.

Структура
Структура аппарата проста. Он состоит из устройства управления (электронная схема), индикационного устройства (набор гирлянд), источника питания (блок питания компьютера), устройства регулирования (переменное сопротивление).

Схема
Схема включает в себя генератор тактовых импульсов (собран на микросхеме К176ЛА7, переменном сопротивлении и электролитическом конденсаторе), три RS-триггера (первый триггер управляет вторым, второй — третьим, третий — первым, микросхемы К176ТМ2) и три транзистора, работающих в ключевом режиме (режим D — либо открыт, либо закрыт).
Триггер — это устройство, которое находится в устойчивом состоянии сколь угодно большой промежуток времени, пока не будет переведено в другое состояние внешним воздействием, конечно, если подается напряжение питания. У наших RS-триггеров возможны состояния 0 и 1.
Как работает схема? Тактовые импульсы с генератора поступают на счетные входы триггеров, сначала включается первый (на инвертирующем выходе наблюдается 1, не инвертирующий выход подключен к синхронизирующему входу второго триггера, на нем наблюдается уровень логического 0), затем второй и третий. После того как включится третий триггер, происходит обратный процесс — триггеры начинают поочередно выключаться. Цепочки из диодов подключены к коллекторам транзисторов, которые управляются триггерами (их инвертирующими или инверсными выходами), то есть начинают поочередно включаться и выключаться.

Электроника
Все сие изделие состоит из трех микросхем серии 176 (К176ЛА7 и две К176ТМ2), трех транзисторов КТ817, трех постоянных резисторов на 10 кОм, переменного сопротивления на 47 кОм и конденсатора на 2 мкФ. Принципиальная электрическая схема приведена на рис. 1. Детали можно купить в любом магазине радиотоваров. Стоит одна микросхема около трех рублей, транзисторы примерно столько же. Стои­мость сопротивлений измеряется в копейках, где-то ближе к 30.

Рисунок 1

Плата
Плату устройства я выполнил из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. Есть несколько способов получения образа дорожек на текстолите. Я выбрал вырезание. Для него нам понадобится полотно от ножовки по металлу, наждак и дрель с сверлом диаметром в 0.9-1 мм.
Сначала сделаем резак из пилки по металлу: затачиваем ее (пилку) в виде плоского крючка на наждаке. Само острие немного сужаем, примерно до 0.7-0.8 мм и заостряем. Инструмент готов!
Вторым этапом является нанесение положения отверстий и их высверливание. Для нанесения можно использовать карандаш, шило — в общем, любое приспособление.
ВАЖНО! Расстояния между отверстия­ми должны совпадать с расстояниями между выводами микросхемы (ножки транзисторов, микросхем и сопротивлений при необходимости подгибаем — в разумных пределах, конечно же).
После того, как вы нанесли расположение всех дырочек на фольгу текстолита, начинаете их высверливать. Я, например, предварительно произвожу кернение (делаю углубление керном или толстым шилом на месте отверстия, чтобы сверло не «гуляло» по фольге текстолита во время сверления). Берем дрель, желательно ручную, твердо держим ее в руках и, несильно нажимая, начинаем сверлить отверстия. Под плату желательно подложить деревяшку, кусочек оргстекла или что-нибудь еще, иначе можно просверлить не только текстолит, но и опору, на которой вы расположили свой мод.
Все отверстия сделаны, теперь аккуратно, не спеша, прорезаем фольгу платы монотонными твердыми движениями руки. Как надо резать? Слегка прижимаем резак к плате, ведем его по прямой линии (от точки А к точке Б). Потом еще раз и еще раз, пока не прорежем фольгу. Процесс очень нудный и кропотливый, так что наберитесь терпения и, собрав всю свою волю в кулак, завершите начатое до конца. Дорожки не должны быть слишком толстыми, около 1-1.5 мм — нормально. Если вы перерезали одну или несколько дорожек — не расстраивайтесь, у вас есть паяльник, провода и припой с флюсом. Устраняем разрыв посредством припаивания медной проволоки к оборванным концам дорожки.

Сборка
Подготовим плату к сборке. Необходимо покрыть тонким слоем олова фольгу вокруг каждого отверстия. Предварительно фольга зачищается чем-либо, например, наждачной бумагой. Только потом можно вставлять детали. Если этого не сделать, то будет сложно подпаивать выводы. Это возможно, но работа будет выглядеть очень топорно и грубо.
Детали вставляются твердым, но несильным движением руки, так, чтобы плюсовые и минусовые выводы питания микросхемы совпали с соответствующими дорожками на плате, аналогично и для транзистора. При необходимости выводы транзисторов, микросхем и сопротивлений подгибаются. Только не переусердствуйте, иначе можно обломить контакт и желание созидать дальше потихоньку испарится. Микросхемы греть дольше 5 секунд нежелательно — могут перегреться и сгореть (нарушится внутренняя микроструктура, отпадет микросварка…). Да, не перепутайте их местами — К176ЛА7 и К176ТМ2 абсолютно разные! Когда все детали окажутся на своих местах, их выводы надо припаять к дрожкам платы. Осторожно! Случайно вы можете спаять друг с другом две дорожки или вывода. Разделять их будет не очень удобно. Я советую использовать нож или лезвие. Нагреваем место случайной пайки до расплава олова, а затем ножом отделяем токоведущие элементы друг от друга. Используйте флюсы (канифоль и подобные) — они обеспечи­вают лучшую смачиваемость поверхности металла припоем и защищают от окисления, а некоторые даже удаляют оксидную пленку.

Гирлянды
Нам понадобятся 18 светодиодов, можно разных цветов, можно одного. Максимальное напряжение питания гирлянды — 12 В, поэтому придется сделать 6 цепочек, по три диода в каждой. Далее соединяем параллельно по две цепочки, получаем три гирлянды. Последовательно с каждой гирляндой надо включить сопротивление, около 70 Ом, ибо диоды могут сгореть от повышенного напряжения — без сопротивления будет по 4 В на каждом. Положительные выводы (плюс диода, анод) всех цепочек объединяются в один, а минусовые (минус диода, катод) подключаются к разъему или впаиваются в плату. Электрическая схема одной гирлянды показана на рис. 2.

Рисунок 4

Свершилось!
Ура! Можно приступить к установке всей системы в ПК. Для этого мы достаем его из шкафа (из-под стола, со стола…), и начинаем думать о том, куда можно прикрутить цепочки. Если есть колесики, то однозначно — на днище. Если же нет, то на верхнюю крышку, по контуру, внутрь блока, на лицевую панель и так далее. Тут уже вам думать. Я прикрутил на днище, рядом с ножками. В качестве крепежа использовались полоски из нержавеющей стали толщиной 0.5 мм, шириной 5 мм и длиной около 5 см. Диоды зажи­маются между полоской, выгнутой так, как показано на рис. 3, и корпусом. Выводы диодов должны быть заизолированы, я использовал термически укладываемую трубку. Сначала прикручиваем диодики одной цепочки, затем другой, затем третьей. Они должны располагаться друг за другом. Саму плату можно расположить на этом же днище, изнутри, или на боковой стенке корпуса, или в пустом 5-дюймовом отсеке — тут тоже вам фантазировать. Переменный резистор для регулировки частоты мерцания лучше поставить на лицевой панели, в заглушку. Следует сделать экран и выключатель, ибо эта маленькая системка дает ужасные наводки. Продумайте, как будет подходить питание к плате и как лучше проложить провода, чтобы подключить гирлянды. При необходимости можно сделать отверстие в стенке корпуса для протягивания проводов.

рисунок 5

Немного советов
• Сопротивления, которые включаются последовательно с диодами, можно рассчитать по формуле

, где

U — номинальное напряжение питания диода. Я его несколько понижаю: вместо 3.8 беру 3.3;
I — ток диода при подключении его на напряжение U. Измерить можно с помощью тестера.
• Если вы делаете плату в первый раз, то, скорее всего, получится очень топорно или не получится вообще. У меня самого так было когда-то. Качество изготовления возрастает с числом вырезанных вами плат.
• Жало паяльника лучше заточить на конус — намного легче будет паять.
• Прозвоните тестером дорожки до сборки. Между ними не должно быть контакта! Если контакт есть — устраняем, прорезая еще раз пространство между дорожками.

Что понадобится
• К176ЛА7 (1 шт.) и К176ТМ2 (2 шт.). Можно использовать микросхемы серий К561, К564. КМ561, КЭ561, КМ564, КЭ564, КМ176, КЭ176. Цена — около 3 руб. за штуку.
• Три транзистора КТ817А (Б, В и так далее — с любым индексом), 3 руб. за штуку, в сумме около 10 руб.
• 18 светодиодов примерно по 15 руб. за штуку. В сумме — около 270 руб.
• Три сопротивления 10 кОм, 3 сопротивления 20-100 Ом. Около 30 коп. за штуку, в сумме 1.5-2 руб.
• Переменное сопротивление около 30-50 кОм — примерно 10 руб.
• Провода. Двух метров хватит. Стоимость — до 5 руб.
Итого: около 300-350 руб. на мод. Если сэкономить на диодах и взять не сверхъяркие за 15 руб., а просто яркие за 5, то получим 100-150 руб.
• Знания, огромное желание, старание, аккуратность, голова, руки…

Результат
Подсветка смотрится очень эффектно, любой гость (гостья?), который зайдет в ваш дом, не сможет не выразить свой восторг обладателю компьютера. Обычно это сопровождается минутой молчания и словами: “Это что такое? А это что такое? А это?..”
P.S. Статья ознакомительная, я намеренно пропустил некоторые моменты, например, принцип работы схемы, систему обозначений элементов, нумерацию выводов микросхем и так далее. Если вы захотите создать что-либо подобное, вам помогут книги по электронике, интернет и все выше написанное.


Рекомендуем почитать: