DIY набор для пайки

DIY набор “Светодиодная волна” или по другому “Бегущий огонь” представляет собой электронное устройство, демонстрирующее визуальный эффект в виде бегущей точки красного цвета, состоящее из 10 светоизлучающих диодов, на которых и создается визуальный эффект. 

Для обеспечения работы устройства необходимы дополнительные электронные компоненты, которые поставляются в комплекте для сборки устройства. Конструктивно DIY набор для сборки “Бегущий огонь” выполнен в виде сборки компонентов на печатной плате.

Назначение DIY набора для пайки

DIY конструктор предназначен для самостоятельной сборки. Это позволяет изучить общие принципы работы электронных компонентов, получить навыки пайки электронных устройств.

Устройство содержит в себе следующий набор элементов:

• печатная плата, 
• две микросхемы,
• 10 светодиодов,
• дополнительные пассивные элементы.

Изучим более подробно работу двух микросхем, входящих в состав diy набора для сборки “Светодиодная волна”.

Микросхема NE555

Микросхема NE555 – одна из самых популярных и универсальных микросхем, используемых в радиолюбительских и учебных проектах. Она служит для формирования прямоугольных импульсов – сигналов, которые периодически включают и выключают ток. NE555 задает точный ритм для мигания светодиодов.

Основой работы микросхемы является процесс заряда и разряда конденсатора. Когда питание подается, конденсатор начинает заряжаться через резистор, и напряжение на нём постепенно растёт. Как только оно достигает определенного уровня (около 2/3 напряжения питания), внутренняя схема NE555 срабатывает и переключает состояние выхода, одновременно открывая разрядный транзистор. В этот момент конденсатор начинает разряжаться, и напряжение на нём падает. Когда оно опускается примерно до 1/3 напряжения питания, схема снова меняет состояние — конденсатор снова заряжается. Этот цикл повторяется непрерывно, создавая стабильную последовательность импульсов.

Частота импульсов (скорость мигания светодиода) зависит от номиналов резисторов и ёмкости конденсатора. Если уменьшить сопротивление – ток через цепь потечет быстрее, конденсатор будет быстрее заряжаться и разряжаться, а значит, частота импульсов возрастает. Напротив, при большем сопротивлении процесс замедляется, и мигание становится реже. Именно этим принципом удобно пользоваться при настройке схемы: изменяя сопротивление всего одного резистора, можно плавно регулировать частоту генерации.

Благодаря простоте принципа и надежной работе NE555 применяется в самых разных устройствах – от простых мигалок до генераторов звуковых сигналов и блоков питания. Особенно наглядно её работа демонстрируется в DIY-наборе «Светодиодная волна», где микросхема управляет скоростью и последовательностью включения светодиодов. В результате создается эффект плавного движения светового потока, напоминающий бегущую волну. Такая схема помогает начинающим радиолюбителям понять основы работы таймеров и генераторов импульсов.

Схема NE555 таймер

Счетчик CD4017

В diy наборе “Бегущий огонь”, микросхема NE555 работает в паре с цифровым счетчиком-делителем CD4017, создавая эффект плавно бегущего света. В этой связке: 

• NE555 генерирует импульсы
• CD4017 последовательно переключает выходы при каждом поступающем импульсе 

Каждый импульс с выхода NE555 воспринимается CD4017 как команда «сдвинуться на один шаг вперёд».

Внутри микросхемы стандартной логики CD4017 находится десятичный счётчик с десятью выходами. При подаче первого импульса активируется первый выход, затем второй, третий и до десятого. Затем счетчик автоматически возвращается к первому выходу, цикл повторяется. Подключив к каждому выходу по светодиоду, можно увидеть, как они загораются по очереди, создавая визуальный эффект «волны» или «бегущего огня».

Такое сочетание микросхем демонстрирует, как простая генерация импульсов (NE555) и логическая обработка сигналов (CD4017) совместно формируют динамическое световое шоу. Изменяя частоту NE555, можно регулировать скорость движения световой волны. 

Благодаря простоте схемы и наглядности результата, diy набор «Светодиодная волна» является одним из самых популярных обучающих наборов для начинающих радиолюбителей.

Выводы микросхемы серии CD4017

Для управления микросхемой счётчика используется несколько основных выводов

Carry-out – вывод переполнения счётчика, применяется для каскадирования

Clock Enable – вход разрешения работы счётчика

Clock Input – вход тактовых импульсов с генератора

Reset – сброс счетчика в начальное состояние

Компоненты DIY набора

В качестве индикаторов в DIY наборе “Светодиодная волна” применены светодиоды красного цвета. Светодиод является нелинейным элементом, для ограничения тока в цепи и для обеспечения рабочего режима светодиода применяется токоограничивающий резистор. Средний ток светодиода примерно 10 мА. 

Комплект поставки DIY набор “Светодиодная волна” состоит из следующих деталей:

Инструменты для сборки DIY набора

Для выполнения пайки конструктора рекомендуем применять следующие инструменты:

• Паяльная станция с жалом «топорик» с регулировкой температуры жала
• Термовоздушная паяльная станция Quick 857DW+, с насадкой диаметром 6 или 8 мм, изогнутой под углом 45 градусов
• Микроскоп или увеличительное стекло
• Коврик силиконовый для пайки
• Пинцет с острыми губками для мелких компонентов 
• Кусачки для оплетки
• Мультиметр для проверки компонентов перед пайкой
• Зубная щетка, ветошь для отмывки платы
• Отвертка для изменения частоты импульсов
• Изопропиловый спирт для промывки после пайки
• Припой оловянно-свинцовый типа ПОС-61 с флюсом. Диаметр прутка рекомендуется 0,5 или 08 мм
• Флюс Martin или KINGBO RMA-218
• Оплетка S-line 1 или 2 мм

Последовательность пайки DIY набора Светодиодная волна

Рекомендуется соблюдать следующий порядок монтажа элементов на печатную плату:

• Перед пайкой компонентов DIY набора рекомендуется проверить их мультиметром или тестером транзисторов. Проверку конденсаторов выполняют по специализированной инструкции.
• Начните монтаж с самых небольших элементов конструктора. Сначала припаиваются SMD компоненты, резисторы и конденсаторы. При ручной пайке, рекомендуется припаивать резисторы и конденсаторы по одному элементу. Если сразу их все выставить на плату, то при монтаже феном возможно будет сдувать элементы. Они не имеют полярности, поэтому их можно устанавливать любой стороной.
• Подготовьте площадки. Для этого нанесите небольшое количество флюса, на контактные площадки, затем залудите одну из сторон — например, правую (для удобства правшей).
• Припаяйте компонент. Удерживая деталь пинцетом, закрепите на заранее залуженной стороне, после чего припаяйте вторую сторону.

DIY конструктор с установленными резисторами

• Монтаж микросхем. Установите микросхему (CD4017) по ключу, припаяв один вывод, затем последовательно припаивайте остальные. Ориентировка микросхем. Обратите внимание на метку (риску или точку) – она обозначает первый вывод. Нумерация ножек идёт против часовой стрелки, начиная с этого вывода.

Счетчик-делитель CD4017

• Выполните пайку микросхемы NE555 по ключу.

Припаянная NE555

• Припаяйте светодиоды. Они устанавливаются в последнюю очередь, чтобы не мешали пайке остальных деталей. При пайке светодиодов следует обратить внимание, что светодиоды пластиковые и возможно повреждение кристалла из-за перегрева. Не рекомендуется пайка вывода дольше 2-3 секунд.
• Светодиод является полярным элементом, при неправильном включении он не засветится, поэтому перед пайкой светодиода следует обратить внимание на его полярность. Ток через светодиод протекает от анода к катоду. Вывод анода всегда длиннее вывода катода. 

Установка светодиодов

• Припаяйте разъем. Обратите внимание, что он, как и светодиод, чувствителен к перегреву из-за пластиковой части. Не рекомендуется пайка разъёма дольше 2-3 секунд.
• Отмыть плату от остатков флюса.  Использовать для отмывки изопропиловый спирт и зубную щетку (ватную палочку)
• Просушить сборку протиркой ветошью. Убрать разводы на плате. Соблюдение такой последовательности обеспечивает аккуратный монтаж и надежные соединения компонентов с печатной платой. 
• Проверка работоспособности DIY набора “Бегущий огонь”. Для проверки, подключите провода от блока питания к разъему соблюдая полярность. Затем установите на ЛБП необходимое напряжение для работы DIY набора. Рабочее напряжение составляет от 5 до 12 вольт. Если всё спаяно правильно, то светодиоды начнут мигать. Изменение частоты мигания светодиодов проверьте вращением потенциометра. 

Пайка DIY наборов во время занятий

Схема для сборки DIY набора

Схема набора «Светодиодная волна» показывает, как соединены между собой светодиоды, резисторы, микросхема и другие элементы. На ней обозначены все дорожки печатной платы и контактные площадки, что помогает правильно расположить детали и избежать ошибок при монтаже. Обычно схема содержит пояснения к каждому элементу – его обозначение, номинал и полярность подключения.

Благодаря этой схеме сборка набора становится понятной даже для начинающих радиолюбителей. Она позволяет увидеть, как формируется эффект «волны» – плавного перемещения света от одного светодиода к другому. Следуя схеме, можно не только успешно собрать устройство, но и лучше понять принцип работы электронных цепей и основы светодиодной индикации.

Схема принципиальная DIY набора

Вопросы для самопроверки

Перед тем как приступить к сборке DIY конструктора ответьте самостоятельно на следующие вопросы:

1. Какой визуальный эффект создаёт собранный набор «Светодиодная волна»?
2. Какую роль выполняет микросхема NE555 в схеме устройства?
3. За счёт чего изменяется частота мигания светодиодов в данной конструкции?
4. Как взаимодействуют между собой микросхемы NE555 и CD4017?
5. Сколько светодиодов используется в наборе и каким образом они загораются?
6. Для чего в цепи светодиодов применяются токоограничивающие резисторы?
7. Какой элемент схемы отвечает за заряд и разряд, формируя импульсы таймера?
8. Почему при пайке важно соблюдать полярность светодиодов?
9. Какое напряжение питания рекомендуется для проверки работоспособности набора?
10. Что нужно сделать после завершения пайки, чтобы очистить плату и избежать коротких замыканий?