Логотип

Мигающий светодиод в качестве генератора импульсов

категория

Электронные устройства

материалы в категории

С. РЮМИК, г. Чернигов, Украина
Радио, 2000 год, №2

В каталогах зарубежных фирм, производящих полупроводниковые приборы и торгующих ими, появились так называемые "Blinking LED Lamps" — светодиоды, на вид обычные, но при подключении к источнику постоянного напряжения вспыхивающие и гаснущие примерно два раза в секунду. Эти приборы нередко можно приобрести на радиорынках. В предлагаемой статье описаны несколько простых устройств, в которых "мигающий" светодиод служит генератором не только световых, но и электрических импульсов.

Прежде всего ответим на вопрос, почему такой светодиод мигает? Внутри него, как показано на схеме (рис. 1), кроме собственно светоизлучающей полупроводниковой структуры HL1, находятся генератор импульсов и электронный ключ. Иногда предусмотрен гасящий резистор R1, в других случаях его функции выполняет внутреннее сопротивление ключа. Диод VD1 защищает устройство от подачи питающего напряжения обратной полярности.

Кстати, именно этот диод бывает причиной выхода прибора из строя. Часто случается, что, проверяя светодиод, сравнительно мощную батарею напряжением 9 В подключают к нему, перепутав полярность. В результате ток силой в сотни миллиампер разогревает защитный диод до температуры, опасной не только для него самого, но и для других компонентов прибора. Поэтому при проверке светодиода последовательно с ним необходимо включить резистор сопротивлением 100...200 Ом. В процессе эксплуатации, когда приложенное к светодиоду напряжение имеет правильную полярность и находится в допустимых пределах, дополнительный резистор не нужен.

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

Наиболее распространены "мигающие" светодиоды серий V621, V622, V623 (фирмы Diverse); LTL 4213,LTL 4223, LTL 4233 (Lite On Opto); TLBG5410, TLBR5410, TLBY5410 (Temic Telefunken); L-36, L-56, L-616, L-796, L-816 (Kingbright Reinhold). По внешнему виду они напоминают обычный АЛ307БМ, имеют корпус диаметром 3...10 мм, угол обзора 40...1400, цвет свечения — красный, оранжевый, желтый или зеленый. Типичные их параметры следующие: рабочее напряжение — 3,5... 13 В, максимальный прямой ток — 60...70 мА, максимальная рассеиваемая мощность — 200 мВт, частота вспышек — 1,5...2,5 (иногда до 5 Гц), яркость — 1,3... 1000 мкд.

В светящемся состоянии свойства "мигающего" светодиода подобны обыкновенному. Экспериментально снятый начальный участок его вольт-амперной характеристики показан на рис. 2 (кривая 1). В интервалах между вспышками "светодиодная" цепь разорвана и при том же напряжении ток, протекающий через прибор, значительно меньше, так как его потребляет только внутренний генератор. Этому состоянию соответствует кривая 2.

Если последовательно с "мигающим" светодиодом включить резистор, падение напряжения на нем будет изменяться в такт со вспышками. С помошью осциллографа можно убедиться, что генерация продолжается даже при увеличении сопротивления резистора до значения, при котором вспышек света уже не видно. Проведенная на рис. 2 нагрузочная прямая (3) соответствует резистору сопротивлением 33 кОм и напряжению питания 5 В. Разность падений напряжения на резисторе во время вспышки и паузы AU превышает 2 В. Этого достаточно, например, для срабатывания логического элемента.

Устройства, схемы которых приведены на рис. 3 и 4, по аналогии с RC-генераторами можно было бы назвать RHL-генераторами. Типы светодиодов и логических элементов на схемах не указаны, так как были проверены и устойчиво работали самые разные их комбинации. Длительность высокого логического уровня на выходе — 280...320, низкого — 340...370 мс. Эти значения в небольших пределах зависят от сопрогивления резистора R1 и типа применяемого логического элемента. В устройстве по схеме на рис. 3 интервал возможных сопротивлений резистора R1 в килоомах при использовании микросхем указанных в скобках серий составляет 0,1... 1,8 (К155). 0,1...5,6 (К555). 0,15...30 (КР1533) или 0,15...91 (К561). При приближении сопротивления к одному из граничных значений полному срыву колебаний часто предшествует "дребезг" — генерация пачек коротких импульсов на фронтах основных. В генераторе по схеме рис. 4 могут работать только микросхемы структуры КМОП (серии К561 и подобные), а сопротивление R1 должно находиться в пределах 0,8...300 кОм.

На рис. 5 показана схема экономичного генератора пачек импульсов, содержащего всего один логический элемент — триггер Шмитта. Во время вспышки "мигающего" светодиода HL1 уровень напряжения на входе 1 элемента DD1.1 соответствует логическому 0. В паузе между вспышками это напряжение увеличивается до уровня логической 1 и начинает работать RC-генератор. образованный элементами R2, C1, DD1.1. На выходе можно наблюдать пачки импульсов, следующие с частотой вспышек светодиода. Сигнал можно услышать, подключив к выходу генератора акустический преобразователь BF1, например, пьезоизлучатель ЗП - 1, ЗП - 19 или ЗП - 22. Указанным на схеме номиналам элементов соответствуют частота импульсов в пачке 2 кГц. период повторения пачек — 500. а длительность каждой из них — 230 мс. При увеличении сопротивления резистора R1 от 620 Ом до 150 кОм период повторения пачек возрастает с 450 до 600 мс, а частота их заполнения уменьшается с 2,2 до 1,5 кГц. Можно подобрать такое сопротивление (приблизительно 135 кОм). при котором генерируется последовательное мелодичное трезвучие. Поменяв местами R1 и HL1, подбором того же резистора добиваются такого интересного эффекта, как "глиссандо" — плавного изменения высоты звука.

Следует иметь в виду, что у всех рассмотренных здесь генераторов при больших номиналах нагрузочного резистора яркость световых импульсов уменьшается настолько, что они становятся невидимы. Однако генерация электрических импульсов продолжается.

Почта сайта