Поворотник - бегущий огонь на тиристорах

Современные автомобили все чаще комплектуются светодиодными поворотниками с функцией «бегущий огонь» a la Audi, которые привлекают внимание участников дорожного движения лучше, чем просто мигающие «классические». Обзавестись такими, при их отсутствии на эксплуатируемом авто, желает немало владельцев.

Промышленно выпускаются светодиодные ленты на специализированных светодиодах, обеспечивающих фиксированную задержку включения каждого последующего от включившегося предыдущего [1], однако их стоимость ($13,52 / м и необходимость применения микроконтроллера (Ардуино) для управления сдерживает их широкое применение неспециалистами в электронике. Существуют также разработки поворотников «бегущий огонь» на микроконтроллерах (МК) [2], сдвиговых регистрах [3] и т.п. Их недостатки заключаются в необходимости программирования МК, а также неудобстве монтажа на машине довольно большой по размерам платы.

Наиболее рациональным вариантом представляется секционированные поворотники, составленная из одинаковых ячеек [4], аналогично светодиодной ленте WS2812, что обеспечивает любое разумное количество светодиодов в цепочке, не ограничиваясь разрядностью управляющей микросхемы.

Описываемая разработка представляет собой еще один вариант секционированной схемы, выполненной на тиристорах и МОП-транзисторах. Схема одной ячейки приведена на рис. 1.

Рис. 1 Схема принципиальная одной ячейки управления светодиодом

Она состоит всего из шести деталей, самой дорогостоящей из которых является конденсатор С1. Суммарная стоимость комплектации одной ячейки (без учета изготовления печатной платы) составляет около $0,30.

Необходимое количество таких ячеек собираются в одну цепочку (Рис. 2) и подключаются к штатному реле поворотов (К1.1).

Рис. 2  Схема принципиальная объединения светодиодных ячеек в цепочку

Работает данный поворотник следующим образом. При поступлении питающего напряжения через контакты реле К1.1, тиристор VS1.1 открывается сразу же резистором R1.1, зажигая светодиод HL1.1, однако все остальные тиристоры удерживаются в запертом состоянии током заряда конденсаторов С1 с предыдущих ячеек, а также транзисторами, открывшимися положительным напряжением на анодах тиристоров VS2VSn, поступающим на их затворы, за исключением транзистора VT1.1, который закрывается низким потенциалом на аноде тиристора VS1.1. Конденсатор С1.1 начинает заряжаться через резистор R2.1 до напряжения отпирания тиристора VS2.1, зажигающего светодиод HL2.1, после чего низкий потенциал на его аноде закрывает транзистор VT2.1. Начинает заряжаться конденсатор С2.1, формируя задержку зажигания следующей, третьей ячейки (не показана). Этот процесс волнообразно распространяется до последней ячейки n. После размыкания контактов К1.1 вся цепочка обесточивается и светодиоды гаснут до следующей подачи напряжения. Тиристоры при этом, естественно, запираются.

Может сложиться ложное впечатление, что в данной схеме тиристоры работают на постоянном токе, однако это не так. Они работают на пульсирующем токе, что никак не нарушает принцип их работы.

Конструктивно ячейки выполнены на сверхярких светодиодах «пиранья» и SMD-компонентах, благодаря тому, что тиристоры MCR100 выпускаются и в корпусах SOT-23. Ток через светодиоды выбран величиной 35 мА, для чего сопротивление резистора R2 составляет 330 Ом. Вторая величина (680 Ом) указана для «обычных» светодиодов с максимальным током 20 мА.

Чертеж одной ячейки печатной платы (ПП) размерами 19 х 12 мм показан на Рис. 3. Светодиод впаян с лицевой стороны трухольно (through hole — сквозь отверстия), остальные компоненты размещены с тыльной стороны. В последней ячейке конденсатор С1 и транзистор VT1 можно не устанавливать.

Рис. 3 Чертеж печатной платы одной из ячеек поворотника

На чертеже показан еще один резистор R3, отсутствующий на схеме по Рис. 1. Он установлен параллельно тиристору (Рис. 4) и предназначен для слабой фоновой подсветки всех светодиодов при подаче напряжения на цепочку. Если такая функция не востребована, его можно не устанавливать.

Рис. 4 Вариант выполнения ячейки с фоновой подсветкой

Этот вариант повышает надежность индикации поворотов в случае выхода из строя какого-то участка цепочки. Хотя функция «бегущий огонь» и нарушится, но поворотник будет по-прежнему работать, хотя и с ограниченной функциональностью. Всё-таки безопасность дорожного движения стоит на первом месте по сравнению с визуальными эффектами.

Ячейки могут быть выполнены как на единой плате, так и в виде отдельных «бусин», соединенных между собой тремя гибкими проводниками, за счет чего их цепочку можно изгибать, приспосабливая к форме места крепления на автомобиле.

Ссылки

1. Alax Бегущие поворотники на ленте WS2812 и Arduino // Alax.— Блог AliExpress.— https://mysku.ru/blog/aliexpress/49477.html
2. Ghostgkd777 Поворотник бегущий огонь // Ghostgkd777.— https://www.drive2.ru/b/2106319/
3. В.Патлах Бегущие огни // Патлах В.В.— Энциклопедия технологий и методик.— http://patlah.ru/etm/etm-10/spec-effekt/ogni_beg/ogni_beg.htm
4. АлександрЛ Бегущий поворот на 555 и 74CH595 // АлександрЛ.— Форум «Радиокот».— https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=3345871#p3345871 https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=3345902

Теги:

• Светодиод