06_01d.pdf

2012

Generator został zbudowany w najprost−

szy sposób z dwóch bramek NAND − 4011.

Częstotliwość pracy tego generatora okreś−

lona jest przez pojemność C1 i wypadkową

rezystancję R1 + PR1 i może być w szero−

kich granicach regulowana za pomocą

potencjometru PR1. Doświadczalnie ustalo−

no, że optymalna powinna być częstotliwość

uzyskiwana przy rezystancji ok. 100k W .

Funkcje zapalania się coraz większej

ilości diod w linijce zrealizowano z wyko−

rzystaniem dwóch czterobitowych rejest−

rów przesuwnych typu 4015. Czym jest

rejestr przesuwny? Jest to element, któ−

ry podaną na jego wejście informację

przesuwa za każdym taktem zegara do

kolejnych wyjść rejestru. Budowane są re−

jestry przesuwne rozmaitej długości, my

wykorzystamy połączone szeregowo dwa

rejestry czterowyjściowe (czterobitowe).

Ponieważ, jak się za chwilę okaże, ostat−

nie wyjście (najstarszy bit) rejestrów wy−

korzystamy do zerowania układu, pozo−

stanie nam do sterowania diodami 7

wyjść. Wydaje się to być ilością całkowi−

cie wystarczającą, ale pamiętajmy, że

opisaną niżej metodą możemy konstruo−

wać rejestry o praktycznie dowolnej dłu−

gości. Ta informacja może być użyteczna

przy projektowaniu własnych urządzeń

do generowania efektów świetlnych.

Przeanalizujmy teraz najważniejszą

część układu. Załóżmy, że układ rejestru

jest wyzerowany i na wszystkich jego

wyjściach mamy stan logiczny “0”. Na

wejście danych pierwszego rejestru −

U1A − na stałe podany jest stan wysoki

przez dołączenie go do plusa zasilania.

Po nadejściu najbliższego impulsu zega−

rowego stan ten zostanie przepisany na

Linijka

świetlna

Do czego to służy?

Układy służące generowaniu cieka−

wych efektów świetlnych zawsze cieszy−

ły się, a należy przypuszczać, że cieszą

się nadal, wielkim zainteresowaniem

Czytelników. Proponowany układ wytwa−

rza efekt “rozbiegania się” dwóch pro−

mieni świetlnych. Dzięki prostej i zwartej

konstrukcji mechanicznej urządzenie można

zastosować do dekoracji samochodu

w stylu amerykańskich ciężarówek. Na−

sze urządzenie może znaleźć zastoso−

wanie także do wykonywania wszelkiego

rodzaju reklam świetlnych i dekoracji. Na−

zwa zawarta w tytule artykułu nie jest zbyt

ścisła: z naszej linijki będziemy mogli bo−

wiem tworzyć także wieloramienne gwiazdy

lub inne figury geometryczne.

Jak to działa?

Schemat elektryczny urządzenia

przedstawiony został na rys. 1 . Jak wi−

dać, układ do skomplikowanych nie na−

leży: trzy układy scalone i trochę ele−

mentów dyskretnych. Zrozumienie zasa−

dy jego działania także nie będzie trudne.

Dla ułatwienia analizy pracy układu po−

dzielimy go na trzy funkcjonalnie różne częś−

ci: generator taktujący, układ realizujący fun−

kcję “rosnącej” linijki świetlnej i część wyko−

nawczą, sterującą czternastoma LEDami.

Rys. 1. Schemat ideowy linijki świetlnej.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

Rys. 2. Układ diod świecących.

pierwsze wyjście rejestru − Q A . Impul−

sy zegarowe przekazywane są także na

wejście zegarowe drugiego rejestru, ale

na jego wejściu danych utrzymuje się

stan niski podawany z ostatniego wy−

jścia U1A. Tak więc na kolejne wyjścia

U1B wpisywany jest stan niski, co nie

zmienia stanu tych wyjść.

Nadejście kolejnego impulsu zegaro−

wego spowoduje przesunięcie informacji

z wyjścia Q A U1A na wyjście Q B . Jed−

nocześnie na wyjście Q A ponownie zo−

stanie wpisany logiczny stan wysoki (na

wejściu danych stale mamy “1”). Sytua−

cja taka powtórzy się jeszcze dwukrotnie

i po czterech impulsach zegarowych

będziemy mieli stan wysoki na wszyst−

kich wyjściach pierwszego rejestru. Na−

dejście piątego impulsu zegarowego nic

już nie zmieni na wyjściach U1A. Nato−

miast zauważmy, że na wejściu danych

U1B jest już teraz stan wysoki, wymu−

szony wpisaniem “1” na wyjście Q D U1A.

A zatem, piąty impuls zegarowy spowo−

duje przepisanie informacji z tego wej−

ścia na wyjście Q A U1B. Kolejne dwa im−

pulsy zegarowe “zapełniają jedynkami”

kolejne wyjścia U1B, aż do momentu na−

dejścia ósmego impulsu, kiedy to stan wy−

soki pojawi się także na wyjściu Q D . Wy−

jście to połączone jest z wejściami ze−

rującymi rejestrów, aktywnymi właśnie

w stanie wysokim. Podanie na te wejś−

cia logicznej “1” spowoduje natychmias−

towe wyzerowanie wszystkich wyjść re−

jestrów i powrót układu do stanu po−

czątkowego. Tak więc osiągnęliśmy swój

cel: zapełniane kolejno “jedynkami” wy−

jścia rejestrów doskonale nadają się do

sterowania diodami świecącymi. Jed−

nakże zasilanie tych diod bezpośrednio

z tych wyjść znacznie ograniczyłoby

maksymalny prąd płynący przez diody

i w efekcie siłę ich świecenia. Dlatego

też zastosowaliśmy jeszcze jeden ele−

ment: układ scalony ULN2003. Kostka ta

ma nieskomplikowaną budowę i zawiera

w swojej strukturze siedem tranzysto−

rów w układzie Darlingtona. Powszechnie

stosuje się ją jako driver do sterowania seg−

mentami wyświetlaczy siedmiosegmento−

wych w systemie wyświetlania multiplekso−

wego. Do naszych celów nadaje się więc

idealnie.

Każdy z driverów sterowanych z wyjść

rejestrów zasila parę diod świecących.

Dla większej jasności, sposób połączenia

diod pokazany został na rys. 2 . Oczywiste

jest teraz, w jaki sposób uzyskamy efekt roz−

szerzającego się promienia świetlnego.

Kondensatory C2 i C3 pełnią w ukła−

dzie rolę odsprzęgania zasilania i zwie−

rają do masy ewentualne impulsy zmien−

noprądowe.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 3 pokazano rozmiesz−

czenie elementów na dwóch, identycz−

nych wymiarowo, płytkach drukowanych.

Płytki zostały wykonane z laminatu jedno−

stronnego, co spowodowało konieczność

zastosowania kilku zworek. Od nich właśnie

rozpoczniemy montaż naszego dzieła. Po

wlutowaniu zworek wmontujemy rezystory i

koniecznie podstawki pod układy scalone,

szczególnie potrzebne w przypadku za−

stosowania naszego układu w samocho−

dzie. Pamiętajmy, że elektryczna instala−

cja samochodowa jest szczególnie “za−

śmiecona” wszelkimi zakłóceniami i łat−

wo w takiej sytuacji o uszkodzenie wraż−

liwego układu CMOS.

Cd. na str. 48

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

PR1: 470k W

R1: 10k W

R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8:

330 W /0,5W

R9, R10, R11, R12, R13, R14:

10k W

Kondensatory

C1: 1µF/MKT

C2: 470µF

C3: 100nF

Półprzewodniki

D1...D14: diody LED, najlepiej

o podwyższonej jasności

D15: 1N4001 lub odpowiednik 1A

U1: CMOS 4015

U2: CMOS 4011

U3: ULN2003

Różne

Z1: ARK2

szereg prostych goldpinów (8)

gniazdo do pinów (8)

Rys. 3. Płytka drukowana.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R2: 220k W

PR1: 47k W

Kondensatory

C1: 2,2nF

C2: 22µF/25V

C3: 220nF

Półprzewodniki

D1: dioda LED o podwyższonej

światłości i kącie promieniowania 30 o

U1: CMOS 4093

Różne

Q1: przetwornik piezo typu

PCA−100−08 produkcji CERADu

JP1: 3 goldpiny i jumper

L1: dławik 5mH

S1: włącznik

obudowa typu KM−26

2 łączówki baterii 6F22

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej.

ci ok. 5mm. Jest to dość trudne. Na

początek musimy znaznaczyć linię

cięcia. Przetwornik kładziemy na stole

“twarzą w dół”. Na czymś o wysokości

ok. 5mm opieramy iglę krawiecką i,

obracając sygnalizator, obrysowujemy

go dookoła igłą. Teraz pozostaje już

tylko wykonanie przecięcia za pomocą

brzeszczota od piłki do metalu. Tę

czynność wykonujemy z ogromną

uwagą, aby nie uszkodzić delikatnej

membrany sygnalizatora.

Obudowa KM−26 przeznaczona jest

do umieszczenia w niej jednej baterii 9V,

ale po usunięciu niektórych elementów

okazało się, że swobodnie mieszczą się

w niej dwie takie baterie. Zastosowanie

tego typu baterii było podyktowane jedy−

nie ich powszechną dostępnością. Po−

bór prądu przez układ jest tak mały, że

z powodzeniem możemy zastosować

mniejsze baterie, np. trzy 6V stosowane

w aparatach fotograficznych.

Zbigniew Raabe

Warunek pierwszy został spełniony

przez producenta przetwornika: płytka

piezo przyklejona jest do dużej membra−

ny, a ta z kolei przymocowana jest do

sztywnej obudowy. Warunek trzeci speł−

niliśmy stosując zasilanie najwyższym

dopuszczalnym dla układów CMOS na−

pięciem. Pozostało nam jedynie dostroić

generator sygnalizatora do częstotliwoś−

ci rezonansowej przetwornika piezo,

czyli do ok. 3,5kHz. Czynność tą wyko−

namy za pomocą potencjometru monta−

żowego PR1 “na słuch”, kierując się

maksymalną siłą dźwięku.

Układ modelowy umieszczony został

w obudowie typu KM−26. Obudowę

przetwornika należy obciąć do wysokoś−

zamocowanie płytki przetwornika.

2. Zasilanie elementu piezo sygnałem

o właściwej, ściśle dobranej częstotliwości.

3. Doprowadzenie do przetwornika syg−

nału o możliwie dużej amplitudzie.

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako "kit szkolny" AVT−2094.

Rys. 4.

dziemy musieli zrezygnować z dwóch

diod w każdej z nich. Sposób wykona−

nia gwiazd składających się z jednej

płytki sterownika (AVT2012/A) i dwóch,

trzech lub czterech płytek z diodami

(AVT2012/B) ukazuje rys. 4 .

W przypadku wykonywania opisa−

nych gwiazd stosujemy jedną płytkę ste−

rującą i odpowiednią ilość płytek z dioda−

mi. Dodatkowe połączenia musimy wy−

konać za pomocą przewodów taśmo−

wych. Przy zastosowaniu dwóch i trzech li−

nijek nie ma problemu z jasnością świe−

cenia diod, szczególnie jeżeli zastosuje−

my diody o podwyższonej jasności. Na−

tomiast przy czterech linijkach jasność

diod może okazać się niewystarczająca.

Zmniejszenie wartości rezystorów szere−

gowych zasilających diody może grozić

przegrzaniem układu U3. W takim wy−

padku należy rozważyć możliwość zmniej−

szenia wartości tych rezystorów (należy

wtedy zastosować rezystory 0,5W)

z jednoczesną wymianą U3 na sześć

tranzystorów Darlingtona średniej mocy.

Pamiętajmy jeszcze o jednej sprawie:

możemy diody stosować dowolnego koloru,

ale te podłączone do wspólnego rezystora

muszą być tego samego typu i producenta.

Zbigniew Raabe

Cd. ze str. 46

tek od siebie. Dioda D15 służy zabezpie−

czeniu układu przed skutkami odwrotnego

włączenia zasilania i jeżeli nie należymy do

osób roztargnionych, to możemy jej nie

montować.

W ten sposób zrobiliśmy całkiem

ładnie wyglądający pakiecik. O nabyciu

gotowej obudowy szkoda nawet marzyć,

więc albo zrezygnujemy w ogóle z obu−

dowywania układu albo będziemy mu−

sieli obudowę wykonać sami (np. z pas−

ków czarnego polistyrenu).

Poprawnie zmontowany układ nie wy−

maga uruchamiania a jedynie regulacji

częstotliwości pracy zegara sterującego.

Na zakończenie podamy jeszcze

ważną informację o możliwości rozbudo−

wania naszego urządzenia i utworzenia

z niego gwiazdy cztero, sześcioramien−

nej lub nawet ośmioramiennej. Niestety,

budując taką konstrukcję składającą się

z dwóch, trzech lub czterech linijek bę−

Po zmontowaniu obydwóch płytek na−

leży podjąć decyzję, w jaki sposób je po−

łączyć ze sobą. Najprostszą i najlepszą

metodą jest zastosowanie prostego złą−

cza składającego się z szeregu 8−u gol−

dpinów i odpowiedniego wtyku. Goldpiny

należy oczywiście przylutować od strony

druku. Aby sobie tę czynność ułatwić,

cały szereg goldpinów przekładamy

przez płytkę od strony elementów i lutu−

jemy. Pozostająca od strony elementów

plastykowa łączówka nie przeszkadza w

niczym i nie psuje widoku płytki. Następ−

nie składamy razem płytki i skręcamy je

trzema śrubami M3 za pośrednictwem

tulejek dystansowych. Jeżeli takich tule−

jek nie posiadamy, to możemy użyć po trzy

nakrętki na każdą śrubę. Drugi sposób wy−

daje się być nawet lepszy, ponieważ umożli−

wia precyzyjne ustawienie odległości pły−

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako "kit szkolny" AVT−2012.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: