Wyjście Spis treści Poprzedni Następny
Prezentowane materiały są przeznaczone dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych. Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek Konsultacja: Wojciech Grodowski, mgr inż. Janusz Wałaszek |
©2015 mgr
Jerzy Wałaszek
|
Tematy pokrewne | Podrozdziały | |
(w budowie) |
Lutowanie elementów Kilka prostych projektów |
Proste projekty |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poniżej zebraliśmy kilka prostych projektów z
układami cyfrowymi, które proponujemy ci wykonać wg opisanej
powyżej metody. Mamy nadzieję, że będziesz się dobrze bawił przy
ich budowie. Będzie to dobry wstęp do konstrukcji układów z
mikrokontrolerami.
Projekt nr 6 – tester poziomów TTLW warsztacie elektronika cyfrowego nie powinno zabraknąć prostego testera poziomów logicznych. Można się bez niego obejść i używać zwykłego multimetru, jednak dedykowany tester jest bardziej poręczny. Najprostszy tester zbudujesz z dwóch tranzystorów: npn i pnp. Schemat jest następujący:
Działanie tego układu jest następujące. Jeśli do wejścia WE nie jest przyłożone żadne napięcie, to bazy obu tranzystorów nie są wysterowane i tranzystory nie przewodzą prądu. W tym stanie obie diody LED są zgaszone. Jeśli do wejścia WE przyłożymy napięcie co najmniej 2,4V (poziom wysoki 1), to otrzymamy następujący rozkład napięć:
Przy napięciu 1,8V dioda czerwona zacznie przewodzić i na złączu baza-emiter tranzystora BC547 odłoży się napięcie około 0,6V (opornik 4,7k ogranicza prąd baza-emiter tranzystora BC547 a opornik 470 ogranicza prąd diody, gdy napięcie wejściowe jest wyższe od 2,4V). Tranzystor BC547 też zacznie przewodzić na złączu kolektor-emiter i przez diodę czerwoną zacznie płynąć prąd. Dioda zaświeci na czerwono. Na diodzie niebieskiej i złączu baza-emiter tranzystora BC557 odłoży się napięcie 2,6V. Dioda niebieska wymaga napięcia co najmniej 3,2V, aby zaczęła świecić. Zatem nie przewodzi prądu i tranzystor BC557 jest zatkany. W efekcie po podaniu napięcia poziomu logicznego 1 zapala się dioda czerwona. Dioda niebieska jest zgaszona. Podajemy teraz na wejście napięcie 0,8V lub niższe (możemy zewrzeć WE do masy). Napięcia rozłożą się następująco:
Na diodzie LED niebieskiej i oporniku odłoży się napięcie ponad 3,2V. Dioda zacznie przewodzić, co wysteruje złącze baza-emiter tranzystora BC557 napięciem około 0,6V. Tranzystor zacznie przewodzić i przez diodę niebieską popłynie prąd. Dioda zaświeci. Zatem po podaniu na wejście WE napięcia o poziomie logicznym 0 zaświeci dioda niebieska, a czerwona będzie zgaszona. Jeśli na wejście WE podamy ciąg impulsów 0 1, to diody będą świecić naprzemiennie. Przy dużej częstotliwości tych impulsów mruganie naprzemienne diod zleje się w naszych oczach w światło ciągłe (człowiek widzi światło mrugające jako ciągłe, jeśli częstotliwość mrugania jest większa od około 30 Hz) i obie diody będą świeciły. Podsumowując:
Przed budową testera wypróbujemy go na płytce stykowej. Wykorzystamy układ SN7404 do budowy dwóch generatorów oraz do podawania napięć o poziomie 0 i 1. Schemat układu testującego będzie następujący:
Za pomocą przewodu podłączasz wejście WE do zaznaczonych wyjść bramek i sprawdzasz, czy układ zachowuje się zgodnie z podaną tabelką.
W zależności od punktu, do którego podłączysz wejście WE testera, otrzymasz:
Jeśli ci się spodobał nasz tester, wykonaj dla niego płytkę PCB wg metody opisanej dla sygnalizatora. Płytka może posiadać taki kształt, aby można ją było umieścić w jakimś małym pojemniku, np. w długopisie. Z jednego końca płytki wychodzi elektroda pomiarowa (przylutowany do płytki kawałek prostego drutu). Z drugiej strony wychodzą dwa przewody z końcówkami goldpin, które podłączamy do zasilania. Gdyby ci się nie udało stworzyć własnego projektu, poniżej masz przykładowe rozwiązanie.
Uwaga: w projekcie jest ważna dioda niebieska LED. Jeśli zastosujesz inną (zieloną lub żółtą), to dioda czerwona będzie lekko świeciła przy braku sygnału (w pozostałych sytuacjach tester działa prawidłowo wg opisu). Powodem tego są upływy prądowe. W sumie tak też może być, jeśli się przyzwyczaisz (ja właśnie użyłem diody zielonej z braku niebieskiej i zauważyłem ten efekt). Tester musi być podłączony do tego samego napięcia, które zasila badany układ.
Projekt nr 7 – zasilacz do płytki stykowejZbudowaliśmy już kilka zasilaczy bateryjnych, jeden akumulatorkowy oraz jeden ze starego zasilacza ATX. W pracowni elektronika zasilaczy nigdy za wiele. Proponujemy zatem wykonanie prostego zasilacza, który podłączać będziemy bezpośrednio do płytki stykowej. Warunkiem powodzenia całego projektu jest posiadanie dowolnego zasilacza sieciowego o napięciu około 9V.
Omówmy najpierw składniki zasilacza. Pierwszym z nich będzie prostownik mostkowy. Zbudowany jest z 4 diod prostowniczych połączonych ze sobą w sposób następujący: Do nóżek oznaczonych jako ~ podłączamy w dowolny sposób wyjście zasilacza zewnętrznego. Na nóżce + otrzymujemy + zasilania, a na nóżce - będzie masa. Z prostownika można zrezygnować, jeśli posiadany zasilacz daje na wyjściu napięcie stałe (ang. DC). Jednakże w takim przypadku należy poprawnie podłączyć bieguny zasilania do układu. Prostownik to eliminuje, a dodatkowo pozwala wykorzystywać zasilacze dające napięcie naprzemienne (ang. AC). Drugim elementem będzie układ scalony 7805. Jest to gotowy stabilizator napięcia 5V, który używa się w bardzo prosty sposób:
Układ 7805 posiada trzy końcówki. Do końcówki 1 podłączamy plus zasilania (co najmniej 7V). Do końcówki 2 podłączamy masę. Napięcie +5V otrzymujemy na końcówce 3. Wewnętrznie układ jest dosyć skomplikowany i składa się z wielu tranzystorów. Posiada zabezpieczenie przed zwarciem oraz przeciążeniem (gdy osiągnie zbyt wysoką temperaturę, to się wyłączy, dlatego układ lepiej pracuje przykręcony do radiatora, czyli jakiejś blaszki wypromieniowującej ciepło – do tego celu służy otwór w obudowie), co jest dla nas bardzo dobrą wiadomością. Aby otrzymać pełny schemat zasilacza, dodajemy jeszcze kilka kondensatorów wygładzających napięcie wejściowe i wyjściowe:
Projektując ten układ na płytce, należy tak rozstawić goldpiny masy i 5V, aby pasowały w otwory linii zasilania na płytce stykowej. Jeśli nie chcesz walczyć z płytkami PCB, to podobny zasilacz kupisz bez problemu w serwisie Allegro za około 7zł z przesyłką. Jednak rzecz zrobiona samodzielnie bardziej cieszy. Poniżej masz linki do projektu Eagle.
Projekt nr 8 – migacz diodowyKolejny projekt zawiera ciekawy element – dzielnik częstotliwości przez 2 zbudowany z dwóch bramek NAND. Schemat tego dzielnika jest następujący:
Przy każdym opadającym zboczu sygnału T przerzutnik zmienia swój stan na przeciwny. Umożliwia to sprzężenie pojemnościowo-oporowe. Stan niski sygnału T powoduje przeładowanie kondensatorów, co przełącza przerzutnik SR w stan przeciwny. Układ jest o tyle ciekawy, że funkcję tę realizujemy tylko na dwóch bramkach NAND. Kondensatory mogą posiadać pojemność od 10 do 100 nF. Układ ten do testów zbuduj na płytce stykowej. Stan wyjść badaj testerem poziomów z poprzedniego projektu: SN7400 – cztery 2–wejściowe bramki uniwersalne NAND
Każde naciśnięcie przycisku W zmienia stan przerzutnika na przeciwny. Czasami się tak nie stanie. Jest to spowodowane drganiami styku przycisku (przerzutnik zmieni swój stan na przeciwny, lecz drganie styków przycisku powoduje, że na wejściu pojawi się kolejny impuls, co z kolei przywróci poprzedni stan przerzutnika). Omawialiśmy ten problem wcześniej. W naszym układzie dodamy generator na 2 bramkach NAND, który będzie generował impulsy z częstotliwością około 1...2 s (jeśli chcesz zwiększyć częstotliwość, zastosuj kondensator C o mniejszej pojemności, np. 470µF). Sygnał z generatora doprowadzimy do naszego dzielnika przez 2. Układ taki pozwala na dołączenie w odpowiedni sposób 4 diod LED, tak aby w danej chwili świeciła tylko jedna z nich. Przyjrzyjmy się dokładniej schematowi tego układu:
Dioda LED podłączona do wyjść bramek świeci tylko wtedy, gdy na jej anodzie panuje poziom logiczny 1, a na katodzie panuje poziom logiczny 0. W trakcie pracy układu w punktach A, B, C i D pojawiają się następujące stany logiczne:
Dioda D1 świeci, gdy w punkcie C jest poziom wysoki (anoda D1), a w punkcie B jest poziom niski (katoda D1). Podobnie, D2 świeci, gdy w punkcie C jest poziom wysoki, a w punkcie A jest poziom niski. Dzięki dzielnikowi każda dioda zapala się jeden raz w cyklu. Diody można ułożyć w różny sposób i uzyskać w ten sposób różne efekty świetlne. Pozostawiam to już twojej inwencji. Poniżej przykładowy projekt Eagle:
|
I Liceum Ogólnokształcące |
Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl
W artykułach serwisu są używane cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać,
zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe