|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Миготливі світлодіодні сигналізатори на мікросхемах КМОП. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення Анотація. Індикатори режиму роботи знаходять широке застосування в електронних пристроях, наприклад, у складі системи охоронної сигналізації, або, в індивідуальному виконанні, також для імітації її наявності. Такий індикатор може знайти застосування в електронних іграшках для створення естетичних ефектів або як контролер управління проблисковими маячками в автомобілях спеціального призначення. В якості світловипромінюючих елементів доцільно використовувати надяскраві світлодіоди, які, завдяки високій здатності навантаження КМОП-мікросхем серій КР1554 і КР1564, можна підключати до їх виходів безпосередньо, без ключових транзисторів.
Принцип роботи. Як базові схемотехнічні рішення світлодіодних індикаторів використовуються найпростіші конструкції на двох і трьох КМОП-мікросхемах стандартної логіки серії КР1554, відповідно, розглянуті в [1] і [2]. Перший варіант (рис. 1) пристрою формує по два спалахи кожного світлодіода зі шпаруватістю, що дорівнює чотирьом. Це означає, що час світла світлодіода становить 25% періоду спалаху, що суб'єктивно відповідає найбільш чіткому спалаху світлодіодів. Крім того, така шпаруватість удвічі продовжує термін служби малопотужних елементів при батарейному живленні пристрою. Розглянемо роботу пристрою, вважаючи, що в початковий момент часу лічильники DD2.1 і DD2.2 знаходяться в "нульовому" стані. На елементах DD1.1, DD1.2 виконаний генератор прямокутних імпульсів з частотою проходження близько 10 Гц. При перемиканні елемента DD1.2 у протилежний стан, напруга на лівій, за схемою, обкладкою конденсатора С1, підсумовується з попереднім значенням і досягає практично подвоєного значення напруги джерела живлення. Для вхідних захисних діодів елемента DD1.1 такий режим роботи неприпустимий, тому пристрій введений резистор R1, що обмежує імпульси струму на рівні 1 мА, що вже є цілком прийнятним значенням. Цей резистор запобігає виходу з ладу захисних діодів і тим самим значно підвищує надійність пристрою при тривалій експлуатації. Лічильник DD2.1 спрацьовує за негативними перепадами рахункових імпульсів, і, при досягненні "третього" стану, формує на виходах "1" і "2" (висновки 11 і 10, відповідно) рівні логічних одиниць, які надходять на входи елемента DD1.3. 1.4, викликають появу з його виході рівня " нуля " . Цей логічний рівень надходить на вхід елемента DD2 і, інвертуючи останнім, викликає запалення світлодіода HLXNUMX.
Відбувається це тому, що лічильник DD2.2, як зазначено вище, перебуває у вихідному " нульовому " стані, але в виході елемента DD1.4 формується рівень логічної " одиниці " (див. тимчасову діаграму на рис. 2). Перехід лічильника DD2.1 у "четверте" стан призводить до згасання світлодіода HL2, а перехід у "сьоме" - до його повторного запалювання. Далі, негативним перепадом чергового рахункового імпульсу, лічильник DD2.1 перетворюється на "восьме" стан, і, негативний перепад з виходу його "третього" розряду (висновок 4) призводить до збільшення стану лічильника DD2.2 на одиницю. Тепер, у моменти появи рівня логічного "нуля" на виході елемента DD1.3 відбувається запалення червоного світлодіода HL1. Таким чином, відбувається по два послідовні спалахи кожного світлодіода. Частоту спалахів можна змінювати підстроювальним резистором R2, а верхню межу частотного діапазону генератора можна змінити підбором резистора R3. Якщо потрібно отримати не по два, а по чотири спалахи кожного світлодіода, необхідно лічильні імпульси на вхід DD2.2 подати з виходу четвертого (висновок 8), а не третього розряду (висновок 9) лічильника DD2.1.
Схема електрична принципова трисвітлодіодного індикатора наведена на рис 4. Пристрій формує три послідовні спалахи кожного світлодіода також зі шпаруватістю рівною чотирьом. На відміну від першого варіанту пристрою, лічильник DD2.1 обнулюється коротким позитивним імпульсом з виходу елемента DD1.4 при досягненні "дванадцятого" стану. Якщо обнулення не виробляти, а з'єднати вхід скидання "R" (висновок 12) із "загальним" проводом, то відбуватиметься не по три, а по чотири спалахи кожного світлодіода. Рахункові імпульси з виходу старшого розряду DD2.1 надходять на вхід DD2.2, який формує кодові комбінації для вибору одного з трьох миготливих світлодіодів HL1…HL3. Добре, що дорівнює чотирьом, досягається завдяки комбінації управляючих сигналів, що надходять з виходів молодших розрядів лічильника DD2.1 (висновки 11 і 10) на інверсні входи "дозвіл" "V(&)" дешифратора DD3 (висновки 4 і 5). Його прямий вхід "дозвіл" ("V", висновок 6) підключений до шини живлення, згідно з логікою роботи. При цьому запалення одного з трьох світлодіодів HL1…HL3 відбувається лише при збігу на входах "V(&)" дешифратора DD3 (висновки 4 та 5) двох рівнів логічного нуля, згідно з часовою діаграмою на рис. 5.
Кожен лічильний імпульс, що надходить на вхід лічильника DD2.2 з виходу DD2.1 призводить до збільшення його стану на одиницю. При досягненні "третього" стану завдяки ланцюжку VD1, VD2, R4, лічильник DD2.2 обнулюється, і, далі, цикл роботи пристрою повністю повторюється. Слід зазначити, що зазначений ланцюжок (VD1, VD2, R4), є повнофункціональним еквівалентом двох послідовно включених елементів DD1.3, DD1.4, тобто. виконує функцію логічного "множення" сигналів.
Удосконалений варіант трисвітлодіодного індикатора наведено на рис. 7. Тут обнулення лічильника DD2.2 немає, тому він працює у циклічному режимі з повним набором станів, що дозволяє сформувати негативні імпульси чотирьох виходах дешифратора DD3. Кількість світлодіодів, як і дорівнює трьом, але підключені вони не до виходів дешифратора безпосередньо, а через елементи DD4.1…DD4.3. Рівень логічного нуля з'являється на їх виходах, і, отже, відбувається запалення відповідного світлодіода при вступі на будь-який із входів зазначених елементів такого ж логічного рівня, згідно з часовою діаграмою на рис. 8. При досягненні лічильником DD2.2 "третього" стану (на виходах "1" і "2" - рівні логічних одиниць), на виході "3" (висновок 12) дешифратора DD3 з'являється такий самий рівень, але тільки при виконанні умови збігу двох рівнів логічного "нуля" на входах його дозволу "V(&)" (висновки 4 та 5). Таким чином, після трьох послідовних спалахів кожного з трьох світлодіодів HL1…HL3 відбувається триразове одночасне запалювання всіх світлодіодів. Входи елемента DD4.4 (на схемі не показано) підключаються до шини живлення.
Істотно змінити алгоритм роботи пристрою стало можливим завдяки застосуванню мікросхеми, що містить в одному корпусі чотири однакові RS-тригери з інверсними входами управління (рис. 10). Це означає, що перехід RS-тригера у відповідний стан відбувається за рівнем логічного "нуля", що надходить на відповідний вхід "R" або "S". При цьому на вказаних входах перед подачею активного рівня логічного нуля повинні бути зафіксовані попередньо рівні логічних одиниць. Такий режим роботи забезпечується за допомогою дешифратора DD3, активні вихідні логічні рівні якого і є "нульовими". У початковий момент часу лічильники DD2.1 і DD2.2 знаходяться в "нульовому" стані, тому на виході елемента DD1.3 формується рівень логічної одиниці, який забороняє дешифрацію станів лічильника DD2.2, вихідні логічні рівні якого надходять на адресні входи " 1" та "2" дешифратора DD3. Таким чином, на всіх його виходах формуються рівні логічних одиниць, що відповідає початковому стану пристрою. Оскільки наприкінці попереднього циклу на виході елемента DD1.4 був сформований короткий негативний імпульс, всі RS-тригери були встановлені в одиничний стан, тому всі світлодіоди погашені. При переході лічильника DD2.1 з "нульового" в "перший" стан, рівнем логічного нуля з виходу елемента DD1.3 дозволяється дешифрація станів DD3 і його виході "0" (висновок 15) з'являється рівень логічного "нуля". Цей рівень перекидає перший (верхній за схемою) RS-тригер, що входить до складу мікросхеми DD4, в нульовий стан, і одночасно надходить на анод світлодіода HL1. Але запалення світлодіода в цей час ще не відбувається, оскільки різниця потенціалів на його висновках дорівнює нулю. При досягненні лічильником DD2.1 четвертого стану дешифрація станів DD3 буде знову заборонена, і на його виході "0" (висновок 15) сформується рівень логічної одиниці. Оскільки на виході "1Q" (висновок 4) першого за схемою RS-тригера DD4 був сформований рівень "нуля", це призведе до запалювання світлодіода HL1. Далі будуть три спалахи, зі шпаруватістю рівною чотирьом, як і в попередніх випадках, згідно з часовою діаграмою на рис 11. У даному випадку, негативні імпульси на виході "0" (висновок 15) дешифратора DD3 призводять саме до згасання світлодіода HL1, тому при переході лічильника DD2.2 з нульового в перший стан, на вказаному виході "0" (висновок 15) дешифратора DD3 формується фіксований (статичний) рівень логічної одиниці, світлодіод HL1 залишається у включеному стані. Кожен наступний лічильний імпульс з виходу генератора призводить до збільшення станів лічильника DD2.1 а, за ним, і DD2.2. При цьому відбуваються триразові послідовні спалахи світлодіодів HL2…HL4 з подальшою фіксацією у включеному стані. При досягненні лічильником DD2.2 "четвертого" стану, на його виході "4" (висновок 9) формується короткий позитивний імпульс, який, інвертуючись елементом DD1.4, призводить до встановлення всіх RS-тригерів DD4 в "одиничний" стан та погасання світлодіодів . Далі цикл роботи пристрою повністю повторюється.
Удосконалений варіант чотирисвітлодіодного індикатора наведено на рис. 13. До його складу введено найпростіший таймер, що складається з генератора прямокутних імпульсів, зібраного на елементах DD2.1, DD2.2, та лічильників DD4.1, DD4.2. Таймер значно розширює функціональні можливості світлодіодного індикатора і дозволяє вибрати практично будь-яку тривалість циклу роботи пристрою, починаючи від одноразового спалаху світлодіода HL1 і закінчуючи деякою тимчасовою затримкою світіння всіх світлодіодів після проходження всього робочого циклу.
Логіка роботи пристрою повністю відповідає часовій діаграмі, наведеній на рис. 11 з тією відмінністю, що сигнал установки RS-тригерів мікросхеми DD6 формується лічильником DD4.2 додатково введеного таймера. На відміну від попереднього, у вдосконаленому варіанті пристрою працюють два незалежні генератори прямокутних імпульсів, частота яких виставляється незалежно. Це дозволяє роздільно змінювати як частоту спалахів світлодіодів (за допомогою R3), так і тривалість всього циклу роботи (за допомогою R6).
Конструкція та деталі. Всі пристрої виконані на друкованих платах із двостороннього фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Розмір друкованих плат: перший варіант (рис. 3): 35x50 мм; другий варіант: (Рис. 6): 40x70 мм; третій варіант: (Рис. 9): 40x70 мм; четвертий варіант: (Рис. 12): 40x75 мм; та п'ятий варіант: (рис. 14): 50x90 мм.
У пристроях застосовані постійні резистори типу МЛТ-0,125, підстроювальні СП3-38б у горизонтальному виконанні, неполярні конденсатори типу К10-17, оксидні - К50-35 або імпортні. Мікросхеми КМОП-серії КР1554 мають високу здатність навантаження (до 24 мА), що дозволяє підключати світлодіоди до їх виходів безпосередньо, без ключових транзисторів. Якщо надяскравих світлодіодів у розпорядженні не виявиться, можна використовувати і світлодіоди стандартної яскравості, але, в такому випадку, необхідно використовувати тільки ІМС серії КР1554, вихідні струми яких можуть досягати 24 мА. У схемах генераторів прямокутних імпульсів на місці КР1564ЛА3 (74HC00N) можна використовувати також КР1564ТЛ3 (74HC132N), що містить у своєму складі чотири тригери Шмітта. Цей варіант найкращий при батарейному живленні пристроїв, для підвищення їх економічності за рахунок істотного зменшення наскрізних струмів при перемиканні логічних елементів. Завдяки високій здатності навантаження КМОП-мікросхем серій КР1564 і КР1554, можливе поєднання в одному пристрої мікросхем КМОП (КР1564, КР1554, КР1594) і ТТЛШ (КР1533, К555) і навіть ТТЛ (К155) серій. Непридатні в пристроях лише мікросхеми серій К561 і КР1561, здатність навантаження яких не перевищує 1 мА, навіть для приладів серій CD40xxBN. Наприклад, дома DD1 (КР1564ЛА3) може працювати її повнофункціональний ТТЛШ-аналог типу КР1533ЛА3. Оскільки вхідні струми мікросхем ТТЛШ-серій значно більші за відповідні значення для КМОП-мікросхем, необхідно встановити підстроювальний резистор (R2) опором 1 кОм, а постійні (R1 і R3) замінити перемичками. При цьому неполярний конденсатор С1 замінюється оксидною ємністю до 100 мкФ щоб зберегти постійну часу генератора. При живленні пристроїв від малопотужних елементів загальною напругою 3 В, інтегральний стабілізатор та захисний діод необхідно виключити, а світлодіоди підібрати з мінімально можливою робочою напругою свічення. При використанні на місці генератора мікросхеми КР1564ТЛ3 (74HC132N), ресурсу елементів живлення буде достатньо декількох місяців безперервної роботи. Пристрої, зібрані зі справних деталей і без помилок налагодження не потребують і працюють відразу при включенні. Література.
Автор: Одинець А.Л.
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Створено комп'ютерну модель бактерії ▪ Зелена енергетика заощадить світові трильйони доларів ▪ Названа нова висота Евересту ▪ Виміряно швидкість смерті клітин ▪ Найшвидші підсилювачі з JFET-входом
▪ розділ сайту Студенту на замітку. Добірка статей ▪ стаття І все те благо, все добро. Крилатий вислів ▪ стаття Хто такі вікінги? Детальна відповідь ▪ стаття Портьє. Посадова інструкція ▪ стаття Вимірювач L та C. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page