Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

  • Час 23-07-2015, 15:26
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

У даній статті буде описано досить простий поліцейський стробоскоп, із застосуванням лічильника/дільника на 10. Стаття орієнтована на початківців радіоаматорів, які в даній публікації познайомиться з цифровою логікою і застосуванням таймера 555 як тактового генератора і одновібратора. Стробоскоп буде віддавати послідовність імпульсів на 2 виходи послідовно за 3 такту.

Що таке лічильник дільник?

Для початку познайомимося з мікросхемою CD4017. Розглянемо її функції та можливості застосування.

Даташит на мікросхему можна завантажити тут.

CD4017 являє собою лічильник-дільник на 10. І зараз я спробую пояснити, що це означає.

 

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Як видно на малюнку вище, взятому з даташита - мікросхема має 10 виходів DECODED OUTPUT, висновки живлення і висновки CLOCK, CLOCK ENABLE, RESET і CARRY OUT

При подачі імпульсів на висновок тактирования CLOCK - мікросхема виконує свої функції спираючись на ці імпульси, і по суті оперує з ними. Перший імпульс створює логічну 1 на виведенні DECODED OUTPUT "0", до тих пір поки не з'явиться фронт другого імпульсу. Другий імпульс обнуляє стан першого виходу, і створює одиницю на другому. І так далі. Таким чином кожен імпульс тактирования в залежності від його номера потрапляє на свій вихід. На графіку нижче наочно видно як це відбувається.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Далі розглянемо функції інших висновків:

RESET- при подачі логічної одиниці на висновок RESET спрацьовує скидання рахунки, і він починається спочатку. Його наприклад, можна використовувати щоб одержати меншу розрядність рахунку. Так якщо підключити 5 вихід до висновку RESET, то кожен раз після 5 імпульсу на вході рахунок буде скидатися і починатися знову, не доходячи далі 5го імпульсу, і в результаті вийде лічильник-дільник на 5.

CARRY OUT- вихід частоти тактирования діленої на 5. При необхідності можна використовувати - особисто я ще не придумав навіщо.

CLOCK ENABLE -Інвертуючий вхід тактирования. Може використовуватися як "пауза" рахунку. Якщо на цей висновок подати логічну одиницю - рахунок зупиниться і мікросхема завмре в останньому логічному стані на виході. Пауза триватиме поки присутній одиниця.

Логічний склад мікросхеми можна побачити нижче.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Мікросхема складається з тригерів і простої логіки.

Трохи "теоретичної практики"

Тепер я покажу як ми будемо використовувати дану мікросхему. Для моделювання я використовував програму Electronics Workbench 5.12. Програма вже давно морально і функціонально застаріла, але для моделювання логіки дуже зручна.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

З'єднавши необхідні висновки мікросхеми розв'язавши їх діодами в 2 точки, я отримав необхідні сигнали, які видно на логічному аналізаторі. Тут сигнал тактового генератора (3) і виходи (1) і (2), мають необхідну нам послідовність імпульсів 3+3.

Тактовий генератор

Тактовий генератор було вирішено реалізувати на таймері 555, т. к. він може забезпечити достатню стабільність на малих частотах.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Стандартна схема з коефіцієнтом заповнення рівним приблизно 50%.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Як видно з графіка - пробна частота була обрана 10Гц. Це означає, що загальний цикл триватиме з 1, а на кожні 3 імпульсу в каналі виділено 500мс. Це звичайно занадто швидко. І надалі частота буде зменшена практичним способом.

Схема

Тепер, виходячи з отриманих вище знань можна скласти схему і приступити до її складання. Для початку необхідно створити повну схему. Її можна побачити нижче.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Тут на IC2 зібраний тактовий генератор частотою 8Гц, на мікросхемі NE555, за стандартною схемою. Він тактує IC1 - лічильник-дільник CD4017. Діоди VD1-VD6 розв'язують входи сполучені в одну точку. Ці 2 точки через резистори R1 і R2 керують транзисторними повторювачами на VT1 і VT2. В колекторної ланцюга транзисторів стоять струмообмежувальні резистори, в даному випадку розраховані на потужні 3Вт світлодіоди. Харчування логічної частини відокремлене від загального резистором на 100 Ом і зашунтировано конденсатором C3.

Друкована плата

Друкована плата була намальована в програмі Sprint-LayOut і має наступний вигляд:

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

Практика

Зібрав я все це справа на макетній платі. Виглядає трохи жахливо. Але думаю, що так і повинно бути для простої демонстрації, без мети надалі використовувати дану плату.

Поліцейський стробоскоп. Застосування лічильника/дільника на 10

На одній платі розташувалися мікросхема CD4017 і діоди. А другий використовується тільки генератор на NE555. Транзисторні повторювачі були упущені, через свою непотрібність в даному випадку. Світлодіоди підключені відразу після развязывающих діодів через струмообмежувальні резистори.

На відео нижче можна переконатися в працездатності пристрою. Світлодіоди спалахують послідовно по 3 імпульсу на кожен з них.

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість IC1 IC2 VT1, VT2 VD1-VD6 R1, R2 R3 R4 R5 R6, R7 C1 C2 C3
МікросхемаCD40171
Програмований таймер і осциляториNE5551
Біполярний транзистор2SC47932
Випрямний діодFR1076
Резистор1 кОм2
Резистор10 кОм1
Резистор4.7 кОм1
Резистор100 Ом1
Резистор12 Ом1 2 Ватт
Електролітичний конденсатор10 мкФ1
Конденсатор100 нФ1 Керамічний
Електролітичний конденсатор1000 мкФ1
Tags

Коментарі до новини