Мы давно привыкли к тому, что новогодние елки в наших домах перемигиваются разноцветными огоньками, создавая праздничное настроение. А вот бабушки и дедушки нынешнего поколения детей помнят — в их детстве было по-другому. Электрические гирлянды на домашней елке были собраны из ламп накаливания с постоянным свечением без всяких эффектов. Купить в магазине электронное устройство, чтобы лампочки на елке мигали, было непросто — советская промышленность такие переключатели гирлянд массово не выпускала. Да и те, что попадали в продажу, были очень примитивны. А детям и взрослым хотелось чуда — чтобы огоньки бежали, мигали, переливались.
Зато практически в каждой семье был дедушка, папа или старший брат, которые «шарят в электронике». Интернет тогда еще не придумали, поэтому схемы мигалок для новогодней елки публиковались во многих научно-технических журналах — «Юный техник», «Моделист-конструктор», «Радио» и других. Самые удачные схемы переходили из рук в руки, перерисовывались в школьные тетрадки, главное при этом было — не ошибиться. Затем, выбрав подходящую схему, нужно было найти зачастую дефицитные радиодетали — их выпаивали из старой аппаратуры, покупали на толкучке или выменивали у таких же радиолюбителей. И, наконец, приступали к главному таинству — пайке самого электронного устройства. Аромат хвои от елки в квартире смешивался с запахом разогретого паяльника и дыма от канифоли. Зато потом, на новогоднем вечере, можно было с гордостью заявить гостям: «А мигающую гирлянду мы сами спаяли!»
В 90-е годы на прилавки хлынули дешевые китайские гирлянды с уже готовыми световыми эффектами. Эпоха предновогоднего народного технического творчества постепенно сошла на нет. Но те, кто застал то время, до сих пор с теплотой вспоминают это мигание самодельных гирлянд, а главное — сам процесс их создания. Энтузиасты-электронщики и по сей день собирают собственные схемы мигалок для елочных гирлянд и различные устройства световых эффектов. Обычно для этого используют Arduino-совместимые платы и адресные светодиоды с уже встроенным микроконтроллером, который управляет цветом и яркостью свечения. Мы же предлагаем вам на выбор спаять один из двух проектов — миниатюрную новогоднюю елочку или игрушку «снеговик». В основе этих проектов лежит одна и та же электронная схема, которая не требует программирования — похожие мигалки собирали радиолюбители в 80-х годах прошлого века. Игрушки были разработаны руководителем школьного инженерного проекта Ardumakers Андреем Дмитриевичем Рожковым. Это открытый проект, его материалы распространяются на условиях лицензии Creative Commons, которая позволяет использовать их в некоммерческих целях. Вы сможете найти список требуемых компонентов и другие детали по ссылкам в конце статьи.
В схеме обеих игрушек используются две микросхемы — таймер NE555 и десятичный счетчик с дешифратором CD4017 (отечественный аналог К561ИЕ8). Первая микросхема используется в качестве генератора импульсов. Режим работы таймера задается внешними элементами: изменяя сопротивление переменного резистора RV1, а также емкость конденсатора C2, мы можем изменять продолжительность заряда и разряда конденсатора в единицу времени, а значит — и частоту колебаний на выходе таймера. Счетчик считает поступающие от таймера импульсы, в процессе этого счета поочередно появляется напряжение на выходах Q0 — Q9 счетчика. Обратите внимание, что номера выводов (так называемые «ножки» или «пины») микросхемы и номера выходов счетчика — это разная нумерация. Выводов у микросхемы — 16, а выходов счетчика — всего 10. Выводы микросхемы могут быть как входами, так и выходами, а также нужны для подачи питания. На принципиальной схеме нумерация выводов микросхемы указана снаружи прямоугольника, обозначающего счетчик.
К выводам микросхемы CD4017 подключены светодиоды. Они будут по очереди загораться, что создает эффект бегущего в одном направлении огонька. Так как в любой момент времени горит лишь один светодиод, достаточно использовать единственный общий резистор R3, который соединен с катодами светодиодов и минусом питания. Один светодиод в игрушках горит постоянно, он расположен на вершине елочки в звезде либо заменяет собой нос снеговика. Миниатюрная новогодняя елочка представляет собой печатную плату для выводного монтажа компонентов (THT) с питанием от батареи напряжением 9V типа «Крона». Держатель для батареи крепится винтами к обратной стороне платы, поэтому ее можно ставить на стол. Размеры в сборе примерно 140 х 92 мм. Печатную плату можно изготовить самостоятельно или заказать на производстве, вся необходимая для этого информация, включая техническую спецификацию, gerber-файлы, размещена на сайте ARDUMAKERS в разделе «Наборы для пайки» (и для мини-елочки, и для игрушки-снеговика). Новогодняя игрушка «Снеговик» также представляет собой печатную плату, но уже для поверхностного монтажа компонентов (SMT). Размеры в сборе 81 х 58 мм. Питание от двух батареек CR1220. Есть отверстие для петли, чтобы повесить на елку. В этом примере мы использовали только простые компоненты цифровой электроники. Если же вы готовы собрать новогоднюю гирлянду с использованием программируемого контроллера, вы можете воспользоваться готовой новогодней DIY-елкой с LED-гирляндой от «Амперки», инструкцию по сборке и программированию которой можно прочитать в вики компании.