Елочная игрушка — крупная снежинка из матового оргстекла, либо сплетенная из светодиодов. Она сияет шестью лучами зеленого света, которые расходятся от её центра по её шести прожилкам-веточкам, постепенно увеличивая свою длину. Затем лучи гаснут и остается шесть точек в самом центре, и снова от них вытягиваются шесть лучей. Принципиальная схема автомата, переключающего светодиоды показана на рисунке выше. На схеме в коллекторной цепи каждого транзистора изображено, для простоты, по одному светодиоду, на самом деле — их шесть, включенных последовательно.


Схема состоит из задающего мультивибратора на элементах микросхемы D1, программного счетчика D2 и дешифратора-мультиплексора D3.

Работа этого узла не имеет особенностей. Импульсы поступают на вход счетчика, а тот их считает, по кругу. Двоичный код с его выхода поступает на управляющий вход мультиплексора, и тот поочередно свои выходы соединяет через свой вывод 3 с плюсом источника питания. В результате на каждом выходе D3 либо логическая единица, либо серый уровень.

В принципе такой автомат должен переключать светодиоды, поочередно открывая ключевые транзисторы VT1-VT8, но в данном случае требуется чтобы при включении следующего транзистора, все предыдущие оставались включенными, чтобы не перемещались шесть точек, а увеличивалась длина шести световых линий, составленных из светодиодов.

Чтобы этого добиться в схему введены диоды VD2-VD8. Все диоды, начиная от старшего включенного выхода D3 открываются и подают открывающие напряжения на предшествующие транзисторы. Например, в начале открывается транзистор VT8, затем открывается VT7, a VT8 должен закрыться, поскольку вывод 13 D3 при этом отключается от источника питания.

Рисунок 2 и 3
Но наличие напряжения высокого уровня на выводе 14 D3 приводит к открыванию диода VD8, и транзистор VT8 поддерживается в открытом состоянии. При следующем шаге счетчика D2 открывается транзистор VT6, но VT7 и VT8 остаются открытыми за счет того, что уже открыты два диода VD7 и VD8. И так далее пока не откроются все транзисторы.

В данной конструкции можно вместо светодиодов, которые могут быть, практически любого типа, использовать миниатюрные лампочки накаливания включив их последовательно. При этом резисторы в коллекторных цепях транзисторов исключаются, а напряжение питания должно быть равно сумме напряжений ламп, включенных в коллекторной цепи одного транзистора. Если это напряжение будет значительно больше 22В необходимо сопротивление R2 увеличить, так, чтобы ток через стабилитрон не был более 15 mА. Стабилитрон можно заменить на любой другой на 9-11 В.

Транзисторы КТ602 или КТ604 в пластмассовых корпусах, именно под них разработана печатная плата. Плата крепится к корпусу снежинки перпендикулярно и одновременно играет роль крепления к ветке елки (при помощи резинки для волос). Плата сделана миниатюрной, поэтому много деталей на ней расположены со стороны печатных проводников, они паяются непосредственно к выводам микросхем и транзисторов.

Улучшить эффектность снежинки можно если лучи будут не только постепенно увеличиваться в длине, но и после достижения максимальной длины, также постепенно укорачиваться. Это можно устроить, если каждый раз как счетчик D2 досчитывает до "0111" и переходит к "1000" инвертировать сигналы двоичного кода. Для этого нужен управляемый инвертор, инверсию которого можно включать и выключать превращая его то в инвертор, то в повторитель. Такой инвертор сделан на логических ключах микросхемы К176КТ1 (рисунок 4).

Когда на выводе 10 счетчика D2 имеется единица ключи работают как повторители, а когда на этом выводе 0 — как инверторы. Достигнуто это тем, что они подключают входы мультиплексора D3 к этому выводу D2, и таким образом передают либо нулевые либо единичные уровни. Для того, чтобы серый уровень, который будет на выходах закрытых ключей не искажал информацию, поступающую на входы мультиплексора, введены резисторы R19-R21 шунтирующие закрытые выходы ключей. На общую точку этих резисторов тоже подается попеременно нулевой или единичный уровень, но в обратном порядке чем на входы ключей.

Рисунок 4