ПРОСТИЙ НІЧНИК НА МІКРОСХЕМІ NE555

Send

Мікросхема серії 555 (NE555, SE555, NA555, SA555 і їх аналоги) являє собою доступний і дешевий таймер - пристрій для генерації імпульсів з певними часовими характеристиками. На базі цих мікросхем може бути побудовано безліч простих пристроїв - від регулятора обертів електродвигуна до реле часу і стабілізатора напруги.
У статті мова піде про один з найбільш поширених застосувань NE555 - диммери для регулювання яскравості світлодіодів, який можна пристосувати під саморобний нічник.

Частина 1. Електроніка.

Схема пристрою представлена нижче:

Діоди VD1 і VD2 можна брати будь-які, наприклад 1N4148. R1 регулює яскравість світлодіодів VD3-VD9. Змінний резистор можна взяти суміщений з вимикачем, такий варіант буде добре виглядати в стилізації під старі гасові лампи, в яких яскравість полум'я контролювалася спеціальною ручкою. Якщо ж ви не плануєте змінювати яскравість світильника, то підійде будь-який підлаштування резистор, виставлений на відповідне значення. Конденсатор C3 може бути і меншого номіналу, або його взагалі може не бути - схема все одно запуститься, однак в такому випадку диммер буде видавати ледь чутний писк.
Плата в зборі:

Світлодіоди розділені на дві групи по 4 і 3 світлодіода. Їх, звичайно ж, може бути більше або менше, але потрібно пам'ятати, що від кількості і потужності світлодіодів залежить вибір транзистора VT1. Для невеликої кількості малопотужних світлодіодів, як у мене, підійде будь-який NPN транзистор, навіть КТ315 або його зарубіжні аналоги. Для більш "ненажерливої" навантаження (наприклад, світлодіодним стрічки і потужних світлодіодів) краще вибрати транзистор типу EB13005, який можна знайти в будь-який енергозберігаючу лампу, або широко поширений польовий транзистор IRFZ44N.
NE555 має широкий діапазон напруги живлення, тому для схеми можна використовувати будь-який відповідний блок живлення (наприклад від ноутбука) або зарядку від телефону. Живити диммер від батарейок або акумуляторів не рекомендується, так як схема включення світлодіодів з обмежувальними резисторами не припускав досить високого ККД, і джерело живлення швидко розрядяться.
Від напруги буде залежати кількість світлодіодів і опір їх струмообмежувальні резисторів. Якщо ви знаєте, як воно розраховується, сміливо переходите до наступної частини, якщо немає - витратьте пару хвилин на прочитання короткого керівництва.
Отже, опір обчислюється за формулою:
R = Uпит - Uсв / Iсв, де
R - опір струмообмежувальні резистора;
Uпит - напруга живлення схеми;
Uсв - падіння напруги на світлодіоді;
Iсв - струм живлення світлодіода.
Значення Uсв і Iсв розрізняються залежно від кольору і потужності світлодіодів, його слід уточнювати в документації до конкретної моделі. Якщо ж документації немає (що норма для переважної більшості китайської продукції), то можна скористатися усередненими значеннями з таблиці:

Колір і тип	Падіння напруги на світлодіоді (вольт)	Струм живлення світлодіода (ампер)
Червоний 5 мм.	1.8-2.1	0.02
Жовтий 5 мм.	1.9-2.3	0.02
Синій 5 мм.	2.5-3.5	0.02
Зелений 5 мм.	2.5-3.5	0.02
Білий 5 мм.	2.5-3.5	0.02, 0.05-0.07**
Білий 1 Вт *	3.2-3.4	0.3
Білий 3 Вт *	3.2-3.4	0.7

* Для світлодіодів 1 Ватт і більше необхідний радіатор для охолодження.
** Струм в 0.05-0.07 А потрібно для надяскравих білих світлодіодів.
Представлені в таблиці параметри приблизні. Так, наприклад, у 5-міліметрових світлодіодів ток харчування може варіюватися в досить широкому діапазоні - від 5 до 35 мА, однак при мінімальному значенні вони будуть світитися тьмяно, а при максимальному швидко перегріються і вийдуть з ладу.
Тепер скористаємося наведеною вище формулою і розрахуємо опір резистора для ланцюжка з чотирьох послідовно з'єднаних світлодіодів: трьох жовтих і одного білого. Нехай напруга живлення схеми складає 12 вольт.
Для початку дізнаємося падіння напруги на всьому ланцюжку по формулі
Uсв = U1 + U2 + ... + Un, де
U1, U2, Un - напруга падіння на кожному светодиоде ланцюжка.
Uсв = 1.9 + 1.9 + 1.9 + 2.5 = 8.2 вольт.
Струм при послідовно з'єднуючи не змінюється, тобто на всіх елементах ланцюга його значення дорівнюватиме 0.02 А.
Переходимо до розрахунку опору:
R = 12 - 8.2 / 0.02 = 3.8 / 0.02 = 190 Ом.
Підбираємо зі стандартної лінійки резистор, близький до отриманого результату - 200 Ом.
Заодно непогано б розрахувати і мінімальну потужність резистора:
P = (Uпит - Uсв) * Iсв
P = (12 - 8.2) * 0.02 = 3.8 * 0.02 = 0.076 Вт
Найближчий за потужністю - 0.125 Вт, але можна вибрати і з запасом - 0.25 Вт.
Резистор може бути і більшого опору (в розумних межах). При складанні схеми я не знайшов у себе резистор в 300 Ом і замінив його на 470 Ом, обмеживши ток до 0.015 А. Завдяки тому, що співвідношення ток / яскравість у світлодіодів носить нелінійний характер, така заміна не сильно позначилася на кінцевому результаті.
Тепер ви знаєте, як самостійно розрахувати номінали, які підходять під ваші потреби. Комбінуючи різні кольори, можна отримати красиві поєднання і відтінки, які зроблять нічник більш "чарівним". Так поєднання помаранчевого і теплого білого дають приємний персиковий колір, а з жовтого і зеленого вийде м'який колір "зеленої галявини".

Частина 2. Зовнішній вигляд.

Як відомо, зібрана і робоча плата - це тільки половина пристрою. Не менш важливо і оформлення, а з ним часто виникають проблеми. Добре, якщо у вас є відповідний корпус від якого-небудь китайського нічника за $ 1, але якщо немає, не потрібно впадати у відчай, прості і оригінальні рішення можуть знайтися в самому несподіваному місці. Наприклад, у ванній.
Отже, нам знадобляться:
1. Порожня пластикова банку (наприклад, від кондиціонера для волосся) - 1 шт.
2. Кришки від цієї і ще однієї такої ж банки - 2 шт.
3. Матова самоклейка з малюнком.
4. Шматочок наждачного паперу.
5. Рідина для зняття лаку або ацетон.

1. Звільняємо банку від наклеєною папірці. За допомогою рідини для зняття лаку видаляємо залишки клею. Не забувайте добре провітрювати приміщення! Позбувшись від клею, промиваємо банку теплою водою з милом і висушуємо її.
2. Дрібної шкіркою матіруя поверхню банки. Відрізаємо шматочок самоклейки відповідної довжини і ширини, обклеюємо їм банку по колу. Підбирайте такий малюнок, який буде добре і красиво розсіювати світло.
3. Тепер приклеюємо одну кришку до нижньої частини банки - це буде "дно" лампи. Ви можете попередньо пофарбувати кришки з балончика, а можете залишити як є - тоді вони будуть просвічуватися світлодіодами, створюючи додатковий ефект.

4. У другій кришці свердлимо отвір під провід живлення (і, якщо потрібно, під змінний резистор). Їх розташування залежить від обраної конструкції: в підвісному світильнику отвір під провід краще розташовувати в центрі кришки, в настільному - збоку. Крім того, в настільному варіанті плату зручніше розташовувати внизу світильника, тобто приклеєне "дно" виявиться зверху, а прикручується кришка з платою всередині - знизу, так як непомітно лежить на столі провід виглядає естетичніше, ніж звисає звідкись зверху. Протягуємо дріт в отвір і припаюємо його до плати. Не забудьте також про роз'єм для підключення до блоку живлення і вимикач, їх можна зробити навісними. Саму плату можна закріпити із зворотного боку кришки силіконовим клеєм.
скачати плату
5. Прикручуємо верхню кришку.