|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Migające wskaźniki LED na układach CMOS. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / oświetlenie Adnotacja. Wskaźniki trybu pracy są najczęściej stosowane w urządzeniach elektronicznych, np. jako element systemu sygnalizacji włamania i napadu, lub w wykonaniu indywidualnym również do symulacji jego obecności. Taki wskaźnik może znaleźć zastosowanie w zabawkach elektronicznych do tworzenia efektów estetycznych lub jako sterownik do sterowania lampami ostrzegawczymi w pojazdach specjalnego przeznaczenia. Jako elementy emitujące światło wskazane jest stosowanie superjasnych diod LED, które dzięki dużej obciążalności mikroukładów CMOS serii KR1554 i KR1564 można podłączyć bezpośrednio do ich wyjść, bez kluczowych tranzystorów.
Zasada działania. Jako podstawowe rozwiązania obwodów wskaźników LED stosowane są najprostsze konstrukcje na dwóch i trzech mikroukładach CMOS odpowiednio standardowej logiki serii KR1554, omówione w [1] i [2]. Pierwsza wersja (rys. 1) urządzenia generuje dwa błyski każdej diody LED przy cyklu roboczym wynoszącym cztery. Oznacza to, że czas błysku diody LED wynosi 25% okresu błysku, co subiektywnie odpowiada najczystszemu błyskowi diod LED. Ponadto taki cykl pracy podwaja żywotność ogniw o niskim poborze mocy, gdy urządzenie jest zasilane bateryjnie. Rozpatrzymy działanie urządzenia zakładając, że w chwili początkowej liczniki DD2.1 i DD2.2 są w stanie „zero”. Na elementach DD1.1, DD1.2 wykonany jest prostokątny generator impulsów o częstotliwości powtarzania około 10 Hz. Podczas przełączania elementu DD1.2 w stan przeciwny, napięcie po lewej stronie, zgodnie ze schematem, na okładce kondensatora C1, jest dodawane do poprzedniej wartości i osiąga prawie dwukrotną wartość napięcia zasilania. Dla wejściowych diod ochronnych elementu DD1.1 taki tryb pracy jest niedopuszczalny, dlatego do urządzenia wprowadza się rezystor R1, który ogranicza impulsy prądowe na poziomie 1 mA, co jest już całkiem akceptowalną wartością. Rezystor ten zapobiega awariom diod zabezpieczających, a tym samym znacznie zwiększa niezawodność urządzenia podczas długotrwałej pracy. Licznik DD2.1 jest wyzwalany ujemnymi zmianami impulsów zliczających, a po osiągnięciu stanu „trzeciego” generuje poziomy jednostek logicznych na wyjściach „1” i „2” (odpowiednio piny 11 i 10 ), które podane na wejścia elementu DD1.3 powodują pojawienie się na jego wyjściu poziomu „zero”. Ten poziom logiczny jest wprowadzany do elementu DD1.4 i odwrócenie ostatniego powoduje zaświecenie diody HL2.
Dzieje się tak, ponieważ licznik DD2.2, jak wspomniano powyżej, znajduje się w początkowym stanie „zero”, a na wyjściu elementu DD1.4 powstaje poziom logicznej „jedynki” (patrz czas schemat na ryc. 2). Przejście licznika DD2.1 do „czwartego” stanu prowadzi do wygaśnięcia diody HL2, a przejście do „siódmego” – do jej ponownego zapłonu. Ponadto ujemny spadek kolejnego impulsu zliczającego licznik DD2.1 przechodzi do stanu „ósmego”, a spadek ujemny z wyjścia jego „trzeciego” bitu (pin 4) prowadzi do wzrostu stanu licznik DD2.2 o jeden. Teraz, w momencie, gdy na wyjściu elementu DD1.3 pojawi się poziom logicznego „zero”, zapala się czerwona dioda HL1. W ten sposób są dwa kolejne błyski każdej diody LED. Częstotliwość błysków można zmienić za pomocą rezystora przycinającego R2, a górną granicę zakresu częstotliwości oscylatora można zmienić, wybierając rezystor R3. Jeśli chcesz uzyskać nie dwa, ale cztery błyski każdej diody LED, musisz zastosować impulsy zliczające na wejściu DD2.2 z wyjścia czwartego (pin 8), a nie trzeciego bitu (pin 9) licznika DD2.1.
Schemat obwodu elektrycznego wskaźnika trójdiodowego przedstawiono na rys. 4. Urządzenie generuje trzy kolejne błyski każdej diody, również przy cyklu roboczym równym cztery. W przeciwieństwie do pierwszej wersji urządzenia, licznik DD2.1 jest resetowany krótkim dodatnim impulsem z wyjścia elementu DD1.4 po osiągnięciu „dwunastego” stanu. Jeśli zerowanie nie zostanie wykonane, ale wejście resetowania „R” (pin 12) jest podłączone do „wspólnego” przewodu, nastąpią nie trzy, ale cztery błyski każdej diody LED. Impulsy zliczające z wyjścia cyfry wysokiego rzędu DD2.1 podawane są na wejście DD2.2, które generuje kombinacje kodów do wyboru jednej z trzech migających diod HL1...HL3. Współczynnik wypełnienia równy cztery uzyskuje się dzięki połączeniu sygnałów sterujących pochodzących z wyjść najmniej znaczących bitów licznika DD2.1 (piny 11 i 10) do odwrotnych wejść „zezwolenia” „V(&)” dekoder DD3 (piny 4 i 5). Jego bezpośrednie wejście „włącz” („V”, pin 6) jest podłączone do szyny zasilającej, zgodnie z logiką działania. W takim przypadku zapalenie jednej z trzech diod HL1...HL3 następuje tylko wtedy, gdy wejścia „V(&)” dekodera DD3 (piny 4 i 5) odpowiadają dwóm poziomom logicznego zera, zgodnie ze schematem czasowym na ryc. 5.
Każdy impuls zliczający otrzymany na wejściu licznika DD2.2 z wyjścia DD2.1 prowadzi do zwiększenia jego stanu o jeden. Po osiągnięciu „trzeciego” stanu, dzięki łańcuchowi VD1, VD2, R4 licznik DD2.2 jest resetowany, a następnie cykl urządzenia jest całkowicie powtarzany. Należy zaznaczyć, że wskazany łańcuch (VD1, VD2, R4) jest w pełni funkcjonalnym odpowiednikiem dwóch elementów połączonych szeregowo DD1.3, DD1.4, tj. realizuje funkcję logicznego „mnożenia” sygnałów.
Ulepszona wersja wskaźnika z trzema diodami LED jest pokazana na ryc. 7. Tutaj licznik DD2.2 nie jest zerowany, więc pracuje w trybie cyklicznym z pełnym zestawem stanów, co pozwala na generowanie ujemnych impulsów na czterech wyjściach dekodera DD3. Liczba diod nadal wynosi trzy, ale są one podłączone nie bezpośrednio do wyjść dekodera, ale poprzez elementy DD4.1 ... DD4.3. Na ich wyjściach pojawia się poziom logicznego zera, a co za tym idzie odpowiednia dioda LED zapala się, gdy określone elementy tego samego poziomu logicznego dotrą na którekolwiek z wejść, zgodnie ze schematem czasowym na rys. 8. Gdy licznik DD2.2 osiągnie stan „trzeci” (na wyjściach „1” i „2” – poziomy jednostek logicznych), na wyjściu „3” (pin 12) dekodera DD3 pojawi się ten sam poziom, ale tylko jeśli spełniony jest warunek zbiegu dwóch poziomów logicznych "zero" na wejściach jego rozdzielczości "V(&)" (piny 4 i 5). Tak więc, po trzech kolejnych błyskach każdej z trzech diod HL1 ... HL3, wszystkie diody zapalają się trzykrotnie jednocześnie. Wejścia elementu DD4.4 (niepokazane na schemacie) są podłączone do szyny zasilającej.
Znacząca zmiana algorytmu działania urządzenia stała się możliwa dzięki zastosowaniu w jednej obudowie mikroukładu zawierającego cztery identyczne przerzutniki RS z odwrotnymi wejściami sterującymi (rys. 10). Oznacza to, że przejście przerzutnika RS do odpowiedniego stanu następuje w zależności od poziomu logicznego „zera” dochodzącego do odpowiedniego wejścia „R” lub „S”. Jednocześnie poziomy jednostek logicznych muszą być wstępnie ustalone na określonych wejściach przed zastosowaniem aktywnego poziomu logicznego zera. Ten tryb pracy jest zapewniony przy użyciu dekodera DD3, którego aktywne wyjściowe poziomy logiczne są po prostu „zerowe”. W początkowej chwili liczniki DD2.1 i DD2.2 są w stanie „zero”, dlatego na wyjściu elementu DD1.3 powstaje poziom jednostki logicznej, który uniemożliwia dekodowanie stanów licznika DD2.2, którego wyjściowe poziomy logiczne podawane są na wejścia adresowe „1” i „2” dekodera DD3. W ten sposób na wszystkich jego wyjściach tworzą się poziomy jednostek logicznych, co odpowiada stanowi początkowemu urządzenia. Ponieważ na końcu poprzedniego cyklu na wyjściu elementu DD1.4 został wygenerowany krótki ujemny impuls, wszystkie przerzutniki RS zostały ustawione w stan „pojedynczy”, a więc wszystkie diody LED zgasły. Kiedy licznik DD2.1 przechodzi ze stanu „zero” do „pierwszego” stanu, poziom logicznego zera z wyjścia elementu DD1.3 umożliwia zdekodowanie stanów DD3 i na jego wyjściu „0” (pin 15) pojawia się poziom logicznego „zero”. Poziom ten przełącza pierwszy (górny na schemacie) przerzutnik RS, który jest częścią układu DD4, do stanu zerowego i jednocześnie trafia na anodę diody HL1. Ale zapłon diody LED w tym momencie jeszcze nie występuje, ponieważ różnica potencjałów na jej zaciskach wynosi zero. Gdy licznik DD2.1 osiągnie stan czwarty, dekodowanie stanów DD3 zostanie ponownie zabronione, a na jego wyjściu „0” (pin 15) zostanie utworzony poziom jednostki logicznej. Ponieważ na wyjściu „1Q” (pin 4) pierwszego, zgodnie ze schematem, RS-flip-flop DD4, powstał poziom „zero”, doprowadzi to do zapłonu diody HL1. Po tym nastąpią trzy błyski, z cyklem roboczym równym cztery, jak w poprzednich przypadkach, zgodnie ze schematem czasowym na ryc. 11. W tym przypadku ujemne impulsy na wyjściu „0” (pin 15) dekodera DD3 doprowadzić dokładnie do wygaszenia diody HL1, a więc podczas przejścia licznika DD2.2 od zera do pierwszego stanu, na wskazanym wyjściu „0” (pin 15) dekodera DD3, pojawia się stały (statyczny) poziom logiczny jednostka jest uformowana, a dioda LED HL1 pozostaje włączona. Każdy kolejny impuls zliczający z wyjścia generatora prowadzi do wzrostu stanów licznika DD2.1, a po nim i DD2.2. W takim przypadku występują trzy kolejne błyski diod HL2 ... HL4, po których następuje ich utrwalenie w stanie włączonym. Gdy licznik DD2.2 osiągnie „czwarty” stan, na jego wyjściu „4” (pin 9) generowany jest krótki impuls dodatni, który odwrócony przez element DD1.4 prowadzi do zainstalowania wszystkich RS-flip- flops DD4 w stanie "single" i diody gasną. Ponadto cykl działania urządzenia jest całkowicie powtarzany.
Udoskonalona wersja wskaźnika z czterema diodami LED jest pokazana na ryc. 13. W jego skład wprowadzono najprostszy timer, składający się z prostokątnego generatora impulsów zmontowanego na elementach DD2.1, DD2.2 i licznikach DD4.1, DD4.2. Timer znacznie rozszerza funkcjonalność wskaźnika LED i pozwala wybrać niemal dowolny czas trwania cyklu pracy urządzenia, począwszy od pojedynczego błysku diody HL1, a skończywszy na określonym opóźnieniu świecenia wszystkich diod LED po całym okresie pracy cykl minął.
Logika działania urządzenia jest w pełni zgodna z przebiegiem czasowym pokazanym na rys. 11, z tą różnicą, że sygnał do ustawienia przerzutników RS układu DD6 generowany jest przez licznik DD4.2 wprowadzonego dodatkowo timera. W przeciwieństwie do poprzedniego, w ulepszonej wersji urządzenia działają dwa niezależne prostokątne generatory impulsów, których częstotliwość jest ustawiana niezależnie. Pozwala to na osobną zmianę zarówno częstotliwości błysków diody (za pomocą R3), jak i czasu trwania całego cyklu pracy (za pomocą R6).
Budowa i detale. Wszystkie urządzenia wykonane są na płytkach drukowanych wykonanych z dwustronnej folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Wymiary PCB: pierwsza opcja (rys. 3): 35x50 mm; druga opcja: (rys. 6): 40x70 mm; trzecia opcja: (rys. 9): 40x70 mm; czwarta opcja: (ryc. 12): 40x75 mm; i piąta opcja: (ryc. 14): 50x90 mm.
W urządzeniach zastosowano rezystory stałe typu MLT-0,125, trymery SP3-38b w układzie poziomym, kondensatory niepolarne typu K10-17, kondensatory tlenkowe typu K50-35 lub importowane. Mikroukłady CMOS serii KR1554 mają wysoką obciążalność (do 24 mA), co pozwala na bezpośrednie podłączenie diod LED do ich wyjść, bez przełączania tranzystorów. Jeśli super jasne diody LED nie są dostępne, można również zastosować diody LED o standardowej jasności, ale w tym przypadku konieczne jest użycie tylko układów scalonych serii KR1554, których prąd wyjściowy może osiągnąć 24 mA. W obwodach prostokątnych generatorów impulsów zamiast KR1564LA3 (74HC00N) można zastosować również KR1564TL3 (74HC132N), który zawiera cztery wyzwalacze Schmitta. Ta opcja jest najbardziej preferowana dla urządzeń zasilanych bateryjnie, aby zwiększyć ich wydajność poprzez znaczne zmniejszenie prądów przejściowych podczas przełączania elementów logicznych. Ze względu na dużą obciążalność mikroukładów CMOS serii KR1564 i KR1554 możliwe jest łączenie układów CMOS (KR1564, KR1554, KR1594) i TTLSH (KR1533, K555), a nawet TTL (K155) w jednym urządzeniu. Tylko mikroukłady serii K561 i KR1561 nie mają zastosowania w urządzeniach, których obciążalność nie przekracza 1 mA, nawet w urządzeniach serii CD40xxBN. Na przykład zamiast DD1 (KR1564LA3) może działać jego w pełni funkcjonalny analog TTLSH typu KR1533LA3. Ponieważ prądy wejściowe mikroukładów serii TTLS są znacznie wyższe niż odpowiadające im wartości dla mikroukładów CMOS, konieczne jest zainstalowanie rezystora trymera (R2) o rezystancji 1 kOhm i zastąpienie stałych (R1 i R3 ) ze swetrami. W tym przypadku kondensator niepolarny C1 jest zastępowany pojemnością tlenkową do 100 μF w celu utrzymania stałej czasowej generatora. Przy zasilaniu urządzeń z elementów małej mocy o całkowitym napięciu 3 V należy wykluczyć zintegrowany stabilizator i diodę ochronną, a diody LED należy wybrać z najniższym możliwym napięciem roboczym jarzenia. Podczas korzystania z generatora chipów KR1564TL3 (74HC132N) na miejscu, żywotność baterii wystarczy na kilka miesięcy ciągłej pracy. Urządzenia zmontowane z części serwisowalnych i bez błędów nie wymagają regulacji i działają natychmiast po włączeniu. Literatura.
Autor: Odinets A.L.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Soczewki kontaktowe z kontrolą poziomu cukru we krwi ▪ Telefony komórkowe nie są związane z guzami mózgu ▪ Czujnik w łóżku monitoruje osobę starszą ▪ System rozpoznawania gestów oparty na falach radiowych 60 GHz
▪ sekcja serwisu Historie z życia radioamatorów. Wybór artykułów ▪ artykuł Permanentna rewolucja. Popularne wyrażenie ▪ artykuł W którym mieście nadal funkcjonuje system poczty pneumatycznej? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Rosichka pełzanie. Legendy, uprawa, metody aplikacji
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony