IC tajmer za jaja: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Autor: Gabriel Chiu

Pregled

Ovaj projekt prikazuje osnove digitalne logike, karakteristike NE555 mjerača vremena i pokazuje kako se binarni brojevi broje. Korištene komponente su: NE555 mjerač vremena, 12-bitni brojač talasa, dva NOR vrata sa 2 ulaza, vrata sa 4 ulaza AND, vrata sa dva ulaza AND i vrata sa dva ulaza ILI. Logička vrata, NOR, AND i OR dolaze u TTL i CMOS ekvivalentima koji se mogu pronaći u Lee's Electronic. Ovaj projekt je jednostavan mjerač vremena za jaja s dvije postavke: tvrdo ili meko kuhano i dolazi s funkcijom resetiranja.

Dijelovi i alati

• 1x Breadboard (Lee's Number: 10516)

• 1x 9V baterija (Leejev broj: 8775 ili 16123)

  NAPOMENA: OVO KOLO MOŽE I RADITI KORIŠĆENJEM 5V. NEMOJTE PRELAZITI 9 V JER MOŽE OŠTEĆITI IC ČIPOVE

• 1x držač baterije 9V (Leejev broj: 657 ili 6538 ili 653)
• Čvrsta žica za spajanje (Leejev broj: 2249)
• Žica za spajanje (Leejev broj: 10318 ili 21805)
• Vodeći testovi aligatora (Leejev broj: 690)
• 3x taktilni prekidači (Leejev broj: 31241 ili 31242)
• 1x mjerač NE555 (Leejev broj: 7307)
• 1x 12-bitni brojač talasa CMOS 4040 (Leejev broj: 7210)
• 1x dvostruki Quad ulaz i kapija CMOS 4082 (Leejev broj: 7230)
• 1x Quad 2-ulaz i vrata CMOS 4081 (Leejev broj: 7229)
• 2x Quad 2-input NOR gate CMOS 4001 ili 74HC02 (Leejev broj: 7188 ili 71692)
• 1x Quad 2-ulazni ILI ulaz 74HC32 (Leejev broj: 71702)
• 3x 1k OHM otpornici ¼ vati (Leejev broj: 9190)
• 2x 150k OHM otpornika ¼ vat (Leejev broj: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kondenzator (Leejev broj: 8180)
• 1x 4.7UF kondenzator (Leejev broj: 85)
• 1x 1N4001 dioda (Leejev broj: 796)
• 1x zujalica 3-24V DC kontinuirano (Leejev broj: 4135)

Alati

1x skidač žice (Leejev broj: 10325)

Korak 1: Postavljanje ploče

Postavljanje ploče za ovaj projekt je ključno. Ovo postavljanje osigurava napajanje svih vodova (crvene i plave linije).

1. Morat ćete upotrijebiti malo kratkospojne žice za povezivanje dva banana terminala na vrhu ploče sa samom pločom. To će vam pomoći pri priključivanju baterije ili izvora napajanja.
2. Kao na gornjoj slici 1, postavite crvenu žicu za spajanje kako biste povezali crvene šine.
3. Upotrijebite crnu žicu da spojite plave pruge. (Koristio sam crnu žicu, ali plava žica je u redu)

VAŽNO!: Uverite se da nijedna od crvenih linija NIJE povezana sa plavim linijama. Ovo će kratki spoj i IZGORIT ĆE VAM OGLASNE PLOČE, UNIŠTITI ŽICE I BATERIJU.

Uvjerite se da vaša ploča nema napajanje dok je ožičena! OVO MOŽE IZAZOVATI SLUČAJNU ŠTETU VAŠIM KOMPONENTAMA

Prije nego što počnemo, koristit ćemo značajnu količinu IC čipova na našoj matičnoj ploči, pa ću vam dati lokacije gdje na matičnoj ploči postaviti komponente za lijep i jednostavan razmak.

Većina IC -ova ima indikator na čipu koji pokazuje gdje se nalazi smjer sprijeda ili prema naprijed. Čip bi trebao imati mali zarez koji pokazuje gdje se nalazi prednja strana čipa, kao što je prikazano na slici 2.

(Ako vas zanima mali LED krug u uglu idite do samog kraja. Pokazat ću vam zašto je tu i kako funkcionira)

Korak 2: Postavljanje tajmera

Taj timer šalje impuls svake sekunde na brojač koji ćemo koristiti u sljedećem koraku. Za sada ćemo se fokusirati na pravilno postavljanje NE55 tajmera. Koristio sam kalkulator timera NE555 da pronađem vrijednosti otpornika i kondenzatora potrebne za postavljanje razdoblja na 1 sekundu. Ovo će osigurati da se brojač broji po sekundama.

1. Postavite IC čip tajmera NE555 na ploču za kruh tako da prednji pinovi budu na nivou broja 5 s lijeve strane matične ploče.
2. Spojite pin 8 na liniju Crvene pruge
3. Spojite pin 1 na plavu prugu
4. Spojite Pin 7 na liniju Red rail s jednim od 150k OHM otpornika

5. Spojite pin 7 na pin 2 pomoću drugog 150k OHM otpornika i 1N4001 diode

   • Uvjerite se da je linija diode okrenuta prema Pin 2 kao što je prikazano na dijagramu
   • Ne brinite o smjeru prema kojem je otpornik okrenut
6. Spojite pin 6 na pin 2 također pomoću žice ili kratkospojnika
7. Spojite pin 5 na plavu tračnicu pomoću 10nF kondenzatora
8. Spojite pin 2 na plavu liniju pomoću kondenzatora od 4,7 uF
9. Uvjerite se da je žica sa strane oznake linije spojena na Plavu šinu ili je kondenzator u suprotnom smjeru
10. Spojite pin 4 na liniju Crvene šine pomoću žice kako biste onemogućili funkciju resetiranja
11. Konačno, postavite kratkospojnik na Pin 3 za sljedeći korak.

Korak 3: Postavljanje brojača

Ovo je najvažniji dio cijelog sistema, inače ćete dobiti više od tvrdo kuhanog jajeta!

1. Postavite CMOS 4040 Counter IC čip na ploču za kruh, nakon čipa tajmera NE555, tako da prednji pinovi budu na nivou broja 10
2. Spojite iglu 16 na liniju crvene pruge
3. Spojite pin 8 na plavu prugu
4. Spojite pin 10 na izlaz tajmera NE555 (pin 3 na NE555) koji ste ostavili u prethodnom koraku
5. Ostavite Pin 11 za funkciju resetiranja

Korak 4: Priprema mozgova sistema

Prvi koraci postavljanja mozga sistema postavljaju pitanje: Koliko dugo želimo da se naša jaja kuhaju?

Sistem ima dvije postavke kuhanja; tvrdo kuvano i meko kuvano. Međutim, najteži dio je to što se digitalni sistemi (čak i vaši računari) računaju u binarnim brojevima, dakle brojevi 1 i 0. pa moramo pretvoriti naše normalne decimalne brojeve u binarne brojeve.

VRIJEME ZA NEKE BROJEVE

Pretvaranje decimalnog u binarno potrebno je jednostavnim koracima podjele.

1. Uzmite svoj broj i podijelite ga sa 2
2. Zapamtite rezultat i ostatak od podjele
3. Ostatak ide na prvi bit
4. Podijelite rezultat sa 2

5. Ponavljajte korake 2 do 4 za svaki uzastopni bit sve dok vaš rezultat ne postane nula.

   NAPOMENA: BINARNI BROJEVI SE ČITAJU OD DESNO NA LIJEVO TAKO BIT #1 JE PRAVI NAJBROJ

Na primjer, za decimalni broj: 720

Pogledajte gornju tabelu

Stoga je rezultirajući binarni broj 0010 1101 0000. Zadržao sam binarni broj u grupama od 4 radi ravnomjernog razmaka i usklađivanja s našim 12-bitnim brojačem.

Pronalaženje našeg vremena

Za ovaj projekt odabrao sam 3 minute za meko kuhano i 6 minuta za tvrdo kuhano. Ovo vrijeme treba pretvoriti u sekunde kako bi se uskladilo s brzinom našeg NE555 mjerača vremena i našeg brojača.

Ima 60 sekundi u 1 minuti.

Dakle, 3 minute se pretvara u 180 sekundi, a 6 minuta u 360 sekundi

Zatim ga moramo pretvoriti u binarni.

Koristeći metodu za pretvaranje decimalnog u binarno, dobivamo:

360 sekundi 0001 0110 1000

180 sekundi 0000 1011 0100

Korak 5: Postavljanje 4-ulaznog i izlaznog CMOS-a 4082

Konačno možemo početi postavljati mozak sistema na našu ploču. Prvo, vrata sa 4 ulaza i. Ovim vratima trebaju svi ulazi biti 1 prije nego što izlaz sam postane 1. Na primjer, ako smo odabrali 3 minute; bitovi 3, 5, 6 i 8 moraju biti 1 prije nego AND vrata mogu ispisati 1. Ovo će učiniti da se naš sistem aktivira samo u određeno vrijeme.

1. Postavite CMOS 4082 IC ulaz sa 4 ulaza AND Gate IC na ploču za kruh nakon brojača CMOS 4040 tako da prednji pinovi budu na nivou 20
2. Spojite pin 14 na liniju crvene pruge
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Spojite pinove 2-5 na kontra pinove kako je prikazano na gornjoj shemi
5. Učinite isto za iglice 12-9
6. Igle 6 i 8 se neće koristiti pa ih možete ostaviti na miru

Korak 6: Postavljanje tipki i zasuna

Ovo je glavna kontrola i još jedan ključni dio sistema!

Počnimo prvo s konceptom zasuna. Slika 3 je dijagram kruga kako će izgledati jedna od naših zasuna pomoću naših CMOS 4001 NOR kapija.

Kada je jedan ulaz UKLJUČEN (s obzirom na logičku vrijednost visoku ili 1), sistem će prebaciti koji izlaz je UKLJUČEN i zadržati ga UKLJUČENIM. Kada je drugi ulaz UKLJUČEN, sistem će se ponovo prebaciti i zadržati taj novi izlaz uključen.

Sada ga primijenite u naš krug!

Prvi zasun bit će za izlaz 4-ulaznog I upravo smo ga ožičili.

1. Postavite IC čip CMOS 4001 NOR Gate na ploču za kruh nakon CMOS 4082 4-ulaznog I vrata tako da prednji pinovi budu na broju 30
2. Priključite pin 14 na liniju Crvene šine
3. Spojite pin 7 na Blue Rail liniju
4. Spojite Pin 1 na Pin 1 vrata AND
5. Spojite pinove 2 i 4 zajedno
6. Spojite pinove 3 i 5 zajedno
7. Spojite Pin 13 na Pin 13 vrata AND
8. Spojite pinove 12 i 10 zajedno
9. Spojite pinove 11 i 9 zajedno
10. Spojite pinove 6 i 8 zajedno, kasnije ćemo ih koristiti za funkciju resetiranja.

Korak 7: Postavljanje tipki i zasuna Nastav

Slijedi druga reza i dugmad!

Ovo ćemo staviti na desnu polovicu ploče kako bi bilo lakše pritisnuti tipke i zadržati potrebu za krugom i razmaknutim. Gumbi također koriste zasun za postavljanje i poništavanje odabranih postavki.

1. Spustite dugmad (taktilne prekidače) na ploču

2. Povežite dugmad kao na gornjoj shemi

   Otpornici koji se koriste su 1k OHM otpornici

3. Spojite CMOS 4001 kao što smo to radili ranije za prvu zasun, ali umjesto toga povezujemo gumbe na ulaze CMOS -a 4001

   Slika 4 koristi ekvivalent 74HC02 NOR

SAD ĆEMO KONAČNO KORISTITI TO DUGME ZA PONAŠTAVANJE I PONOVNO POSTAVITI ZA UPOTREBU!

1. Povežite dugme za resetovanje sa drugim mestima za resetovanje u sistemu

   • Lokacije potražite na slikama u prethodnim koracima
   • Morat ćete koristiti više kratkospojnih žica za povezivanje svih pinova
2. Izlazi dugmeta za tvrdo kuvanje i meko kuvanje će se koristiti u sledećem koraku

Korak 8: Postavljanje CMOS 4081 2-ulaza i vrata

Ovaj dio obrađuje potvrdu postavke koju smo odabrali. Izlaz će biti uključen samo ako su oba ulaza ispravna. Ovo će omogućiti samo jednu od postavki da aktivira alarm na kraju.

1. Postavite CMOS 4081 AND Gate IC čip na ploču za kruh nakon našeg prvog čipa sa zasunom tako da prednji pinovi budu na nivou broja 40 s desne i lijeve strane matične ploče.
2. Priključite pin 14 na liniju Crvene šine
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Spojite izlaze dva zasuna na ulaze na vratima AND (Pogledajte korak 6: Postavljanje tipki i zasuna)
5. Učinite to i za postavke tvrdo i kuhano.

Korak 9: Dovršavanje sistema

Završni detalji sistema. ILI vrata omogućavaju da bilo koji ulaz uključi izlaz.

1. Postavite 74HC32 ILI Gate IC čip na ploču za kruh, nakon CMOS 4081 2 ulaza AND Gate, tako da prednji pinovi budu na nivou broja 50 s desne i lijeve strane matične ploče.
2. Spojite pin 14 na liniju crvene pruge
3. Spojite pin 7 na plavu prugu
4. Uzmite dva izlaza iz koraka 7 i spojite ih na ulaze čipa 74HC32 (pinovi 1 i 2)
5. Spojite izlaz (PIN 3) na crvenu žicu zujalice
6. Crnu žicu zujalice spojite na plavu prugu

Završili ste

Priključite bateriju u držač baterije i stavite crvenu žicu na priključak crvene banane na ploči, a crnu žicu na priključak crne banane na ploči za napajanje kako biste je uključili. Za rad mjerača vremena, prvo pritisnite reset, a zatim odaberite svoju opciju svaki put kada želite započeti novo vrijeme jer je mjerač vremena NE555 stalno u funkciji i zadržat će računanje sistema ako prvo ne pritisnete gumb za resetiranje

Buduća poboljšanja

Ovo kolo nije 100% savršeno kolo. Postoje stvari koje bih želio poboljšati:

1. Pobrinite se da mjerač vremena i brojač NE555 počnu brojati tek nakon što ste izvršili izbor
2. Neka se sistem resetuje nakon svakog dovršenog alarma
3. Uvjerite se da se može odabrati samo jedna opcija odjednom, trenutno se mogu odabrati obje opcije
4. Očistite krug kako biste lakše pratili i razumjeli tok
5. Imajte dio ili sistem koji pokazuje koji je odabir odabran i trenutno vrijeme mjerača vremena

Korak 10: Video zapis operacije

Zamijenio sam zujalicu malim ispitnim krugom. LED dioda će se promijeniti iz crvene u zelenu kada uspješno aktivira alarm.

Korak 11: BONUS krug ispitne tačke

Dakle … zaista ste znatiželjni u vezi ovog malog dijela komponenti.

Gornje slike prikazuju kako to izgleda na ploči i shematski dijagram kruga. Ovo kolo se naziva kolo za logičko testiranje. Ovo može provjeriti jesu li izlazi IC ili digitalnih izlaza visoki (1) ili niski (0).

Ovo kolo koristi osnovni koncept dioda i električne struje. Električna energija teče od velikog potencijala do manjeg potencijala poput rijeke, ali možda se pitate, kako se potencijal mijenja? Potencijal kola pada nakon svake komponente. Tako će, na primjer, na jednom kraju otpornika imati veći potencijal nego na drugoj strani. Ovaj pad naziva se pad napona i uzrokovan je karakteristikama otpornika i nalazi se kroz Ohmov zakon.

Ohmov zakon: Napon = struja x otpor

Diode također imaju pad napona na sebi koji dodatno smanjuje napon dok idete duž kruga. Ovo se nastavlja sve dok ne pritisnete simbol zemlje, to predstavlja nulti potencijal ili nulti napon.

Sada se postavlja pitanje kako ovo kolo provjerava logičku vrijednost visoku (1) ili nisku logičku vrijednost (0)?

Pa, kada bilo koji logički izlaz spojimo na točku između dvije LED diode, to dovodi do naponskog potencijala u toj točki. Koristeći osnove dioda jer su LED diode koje emitiraju svjetlost i slijede iste principe, diode dopuštaju da struja teče samo u jednom smjeru. Zato se kada uključite LED diode unatrag neće uključiti.

Učinak ove tačke između dvije LED diode uzrokuje pojavu ove karakteristike. Kada je tačka logički visoka (1), na toj se točki postavlja potencijal od 5 V, a budući da je potencijal napona prije CRVENE LED niži od potencijala u ispitnoj točki, CRVENA LED dioda se neće uključiti. Međutim, ZELENA LED dioda će se upaliti. Ovo će pokazati da je sve što testirate na visokom logičkom nivou (1).

I obrnuto, kada je ispitna točka na logički niskom (0), na ispitnoj točki će postojati nulti naponski potencijal. Ovo će omogućiti samo uključivanje CRVENE LED diode, pokazujući da je bilo koja tačka koju pokušavate testirati na niskom logičkom nivou.