Принципиальная схема
В импульсных шифраторах информация о номере команды заключена в количестве передаваемых импульсов. В радиолюбительской литературе встречаются различные варианты схемной реализации таких шифраторов. Ниже приводится наиболее компактный вариант, позаимствованный из .
Девятиканальная аппаратура позволяет включать и выключать исполнительные устройства модели в любой последовательности, а также включать некоторые команды на длительное время с возможностью оперирования в это время другими командами. В шифраторе предусмотрена кнопка оперативного сброса дешифратора приемника и выключения ложной команды, если произошло срабатывание дешифратора по случайной помехе.
Передатчиком команд управляет ключевой транзистор VT1, в базу которого подаются импульсы с выхода тактового генератора, собранного на элементах DD1.2 и DD1.3. Генератор вырабатывает импульсы только при наличии на выводе 2 DD1.2 логической единицы.
Схема работает следующим образом. При включении напряжения питания выключателем SA1 короткий положительный импульс с выхода дифференцирующей цепочки C4R3 поступает на вход сброса «R» счетчика DD2, обнуляя его. На выходе «О» счетчика устанавливается уровень логической единицы, на остальных выходах логические нули (рис. 2.11, гж, интервал времени 0tj на графиках).
Если ни одна из кнопок не нажата, то этот единичный уровень (через нормальнозамкнутые контакты всех кнопок) поступает на вход инвертора DD1.1. На выходе (вывод 11) последнего устанавливается логический нуль, запрещающий работу тактового генератора (рис. 2.11, а). Электронный ключ VT1 разомкнут, команды не передаются.
При нажатии любой кнопки, например SB3, на вход инвертора DD1.1 подается уровень логического нуля с выхода 3 DD2. На выходе инвертора устанавливается единичный уровень, разрешая работу тактового генератора (момент tj на рис. 2.11, а). Положительные импульсы с его выхода начинают поступать на базу электронного ключа, приводя в действие передатчик команд (рис. 2.11, б). Через инвертор DD1.4 импульсы поступают и на вход счетчика (рис. 2.11, в). Счет ведется по положительным перепадам этих импульсов, поэтому положительный перепад на выходе 3 DD2 появляется по окончании формирования третьего импульса (рис. 2.11, ж).
Кнопка SB3 должна удерживаться в нажатом положении до выполнения команды моделью (момент t3 на рис. 2.11). Поэтому в момент t2 положительный перепад с выходе 3 DD2, проин-вертированный элементом DD1.1, запретит работу тактового генератора. Формирование кодовой посылки из трех импульсов закончится. К моменту отпускания кнопки t3 на выходе 0 счетчика присутствует логический нуль (рис. 2.11, г). Следовательно, в этот момент на выводе 2 DDI.2 появится логическая единица, снова разрешив генерацию. Продолжится счет импульсов на выходах DD2 до 10, после чего появившаяся на выходе 0 DD2 логическая единица оборвет генерацию окончательно.
Количество генерируемых импульсов после отпускания командной кнопки всегда будет дополнять количество командных импульсов до 10. Это необходимо для сброса переданной команды (обнуления аналогичного счетчика) в дешифраторе модели. Начиная с момента t4 шифратор готов к передаче очередной команды. Период следования импульсов тактового генератора примерно равен 40 мс.
Следовательно, время передачи самой длинной команды из девяти импульсов не будет превышать 0,4 с. В дешифраторе предусмотрена выдержка в 0,5 с, препятствующая прохождению информации с выхода дешифратора в процессе работы счетчика. По истечении этого времени работа счетчика будет гарантированно закончена, и не возникнет неоднозначности в приеме команды.
Кнопка S10 предназначена для общего сброса всех команд и установки счетчика дешифратора в исходное состояние. Для правильного восприятия импульса сброса его длительность должна превышать 0,6 с.
Детали и конструкция
Микросхемы DDI и DD2 можно заменить импортными аналогами CD4011 и CD4017 соответственно. Транзистор VT1 любой маломощный обратной проводимости. Времязадающий конденсатор С2 должен быть пленочным, остальные любых типов.
Печатная плата шифратора никаких особенностей не имеет.
Настройка
Настройка заключается в установке периода следования импульсов задающего генератора. Для этой цели вход элемента DD1.1 временно отключают от кнопки SB9 и соединяют с корпусом. Генератор в этом случае работает в непрерывном режиме. Подключив осциллограф к выводу 4 DD1.3, подбором сопротивления R1 устанавливают период равным 40 мс.
При желании можно существенно увеличить темп передачи команд, уменьшив пропорционально величину постоянной времени R1C2. Такое изменение обязательно нужно будет учесть при настройке параметров дешифратора.
Днищенко В. А.
500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями.
СПб.: Наука и техника, 2007. - 464 е.: ил.
Довольно популярная микросхема К561ИЕ8 (зарубежный аналог CD4017) является десятичным счетчиком с дешифратором. В своей структуре микросхема имеет счетчик Джонсона (пятикаскадный) и дешифратор, позволяющий переводить код в двоичной системе в электрический сигнал появляющийся на одном из десяти выходов счетчика.
Счетчик К561ИЕ8 выпускается в 16 контактном корпусе DIP.
Технические параметры счетчика К561ИЕ8:
- Напряжение питания: 3…15 вольт
- Выходной ток (0): 0,6 мА
- Выходной ток (1): 0,25 мА
- Выходное напряжение (0): 0,01 вольт
- Выходное напряжение (1): напряжение питания
- Ток потребления: 20 мкА
- Рабочая температура: -45…+85 °C
- Вывод 15 (Сброс ) — счетчик сбрасывается в нулевое состояние при поступлении на данный вывод сигнала лог.1. Предположим, вы хотите, чтобы счетчик считал только до третьего разряда (вывод 4), для этого вы должны соединить вывод 4 с выводом 15 (Сброс). Таким образом, при достижении счета до третьего разряда, счетчик К561ИЕ8 автоматически начнет отсчет с начала.
- Вывод 14 (Счет) – вывод предназначен для подачи счетного тактового сигнала. Переключение выходов происходит по положительному фронту сигнала на выводе 14. Максимальная частота составляет 2 МГц.
- Вывод 13 (Стоп) – данный вывод, в соответствии от уровня сигнала на нем, позволяет останавливать или запускать работу счетчика. Если необходимо остановить работу счетчика, то для этого необходимо на данный вывод подать лог.1. При этом даже если на вывод 14 (Счет) по-прежнему будет поступать тактовый сигнал, то на выходе счетчика переключений не будет. Для разрешения счета вывод 13 необходимо соединить с минусовым проводом питания.
- Вывод 12 (Перенос) – данный вывод (вывод переноса) используются при создании многокаскадного счетчика из нескольких К561ИЕ8. При этом вывод 12 первого счетчика соединяют с тактовым входом 14 второго счетчика. Положительный фронт на выходе переноса (12) появляется через каждые 10 тактовых периодов на входе (14).
- Выводы 1-7 и 9-11 (Q0…Q9) — выходы счетчика. В исходном состоянии на всех выходах находится лог.0, кроме выхода Q0 (на нем лог.1). На каждом выходе счетчика высокий уровень появляется только на период тактового сигнала с соответствующим номером.
- Вывод 16 (Питание) – соединяется с плюсом источника питания.
- Вывод 8 (Земля) – данный вывод соединяется с минусом источника питания.
На рисунке ниже приведено условное обозначение микросхемы К561ИЕ8:
Несколько примеров применения счетчика К561ИЕ8
С помощью десятичного счетчика К561ИЕ8 можно собрать простой таймер. При нажатии кнопки SА1 происходит разряд конденсатора С1 через резистор R1. Когда кнопка SА1 отпущена, конденсатор C1 будет заряжаться через резистор R2, вызывая нарастающий фронт на тактовом входе (14) счетчика К561ИЕ8. Это приведет к тому, что на выходе Q1 появляется высокий логический уровень (практически напряжение питания), в результате чего будет светиться светодиод HL1.
В то же время конденсатор С2 начнет заряжаться через сопротивления R4 и R5. Когда напряжение на нем достигнет примерно половины напряжения питания, это приведет к сбросу счетчика. Выход Q1 перейдет в низкий уровень, светодиод погаснет и конденсатор С2 будет разряжаться через диод VD1 и резистор R3. После этого схема будут оставаться в таком стабильном состоянии, пока кнопка SА1 не будет нажата снова.
Изменяя сопротивление R4 можно выбирать необходимый интервал таймера в диапазоне от 5 секунд и 7 минут. Ток потребления данной схемы в состоянии ожидания составляет несколько микроампер, в режиме работы примерно 8 мА в основном за счет свечения светодиода.
Эта схема имитирует огни полицейского проблескового маячка. В результате работы устройства, чередуется мигание красных и синих светодиодов, причем каждый цвет мигает по три раза.
Генератор тактовых импульсов для счетчика К561ИЕ8 построен на таймере NE555. Ширина этих импульсов может быть изменена путем подбора сопротивлений R1, R2 и емкости C2. Импульсы с выхода счетчика, через диоды, поступают на два транзисторных ключа, которые управляют миганием светодиодов.
Данная микросхема удобна для реализации различных схем, где необходимо поочерёдное переключение каких либо нагрузок. Приведённая схема обеспечивает поочерёдное включение девяти пар светодиодов, применение более мощных ключей позволит подключать лампы накаливания, светодиодные ленты, реле и пр.
Рассмотрим принцип работы: на логических элементах (2ИЛИ-НЕ) DD1.1 и DD1.4 собран генератор прямоугольных импульсов с частотой 3-10 Гц, которая устанавливается подстроечным резистором R2, или подбором конденсатора C1, импульсы поступают на счётный вход микросхемы DD2. В момент включения устройства зарядный ток конденсатора С2 создаёт на резисторе R3 положительный импульс, который с помощью элементов DD1.2 и DD1.3 преобразуется в логическую единицу, далее он подаётся на вход сброса счётчика и счёт начинается всегда с 3 вывода (в противном случае при подаче питания, единица на выходах может установится произвольно). Как только единица «добежит» до вывода 11 счётчика, через элементы DD1.2 и DD 1.4 сбросит счётчик на начало и цикл повторится. При желании количество каналов можно уменьшить, перенеся сброс с 11 вывода на следующий за последним каналом.
Данная схема работала в спойлере авто (до встречи с ГАИ), пары светодиодов расположены с противоположных сторон, таким образом огни с двух сторон сбегаются в точку.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DD1 | Микросхема | К561ЛЕ5 | 1 | В блокнот | ||
| DD2 | Микросхема | К561ИЕ8 | 1 | В блокнот | ||
| VT1-VT9 | Биполярный транзистор | КТ315Б | 9 | В блокнот | ||
| C1 | Конденсатор | 0.15 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C2 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 16В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 100 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Подстроечный резистор | 470 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R3-R12 | Резистор | 1 кОм | 10 |
Для того, чтобы на выходе счетчика получить результат счета в десятичной системе нужно было собирать схему из двух микросхем - счетчика и дешифратора. Но кроме счетчиков и дешифраторов существует еще один тип микросхем - счетчики-дешифраторы, содержащие в одном корпусе и счетчик и дешифратор, подключенный на выходе счетчика. Одна из таких, наиболее распространенных микросхем, - К561ИЕ8 (или К176ИЕ8). Микросхема содержит двоичный счетчик, счет которого ограничен до 10-ти (при поступлении на его счетный вход десятого импульса счетчик автоматически переходит в нулевое состояние), и двоично-десятичный дешифратор, который включен на выходе этого счетчика (рисунок 1).
Микросхема К561ИЕ8 (К176ИЕ8) имеет такой же корпус как К561ИЕ10, но назначение выводов, естественно, другое (только выводы питания совпадают).
Рис.2
Для изучения функционирования микросхемы К561ИЕ8 (К176ИЕ8) соберите схему, показанную на рисунке 2. На микросхеме D1 выполнен формирователь импульсов, он точно такой же как и в экспериментах на занятиях №7 и №8.
Импульсы поступают на один из входов микросхемы D2, в данном случае на вход CP (вход положительных импульсов), при этом на второй вход CN (вход отрицательных импульсов) нужно подавать логическую единицу. Можно подавать импульсы и на вход отрицательных импульсов - CN, но для этого нужно на вход CP подать логический нуль.
Вход R служит для принудительной установки счетчика в нулевое состояние (на вход R подается единица кнопкой S2), при этом на выходе "0" микросхемы D2 (вывод 3) будет единица, а на всех остальных - нули. Теперь нажимая на кнопку S1, при помощи мультиметра Р1 (или вольтметра, тестера) проследите за изменением уровней на выходах микросхемы.
Единица будет на том выходе, номер которого соответствует числу импульсов, поступивших на вход счетчика (числу нажатий на S1). То есть, если начали с нуля, то после каждого нажатия на S1 единица будет перемещаться" на следующий выход. И как только дойдет до 9-го (вывод 11), при следующем нажатии на S1 снова перейдет на ноль.
Микросхема К561ИЕ8 считает до 10-ти (от нуля до девяти, и при девятом импульсе переходит на нуль), но может потребоваться счет до другого числа, например до 6-ти. Ограничить счет этой микросхемы очень просто, нужно соединить проводом её вход R (вывод 15), с тем её выходом, на котором должен завершаться цикл счета.
В данном случае это выход 6 (вывод 5). Как только микросхема D2 досчитает до 6-ти, единица с этого её выхода поступит на её вход R и сразу же установит счетчик в нуль. Микросхема будет считать от нуля до 5-ти, и при поступлении шестого импульса переходить в ноль, и далее снова по кругу.
Таким образом, коэффициент пересчета (коэффициент деления) микросхемы К561ИЕ8 можно устанавливать предельно просто - соединением одного её выхода с её входом R.
Рис.3
Соберите схему, показанную на рисунке 3. Мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2 вырабатывает импульсы частотой 0,5-1 Гц, эти импульсы поступают на вход микросхемы D2, и на её выходах поочередно появляются единицы. Эти единицы зажигают светодиоды VD1-VD10. Получается что бежит световая точка сверху вниз (по схеме) - поочередно зажигаются светодиоды. В любой момент можно ограничить счет, - при помощи проводка соединить вход R с любым выходом, например с выводом 5.
У микросхемы К561ИЕ8 (К176ИЕ8) имеется еще один выход, обозначенный - "Р" - это выход переноса. Он необходим для того, чтобы организовать многоразрядную систему счетчиков, например, когда нужно считать не десять, а сто импульсов. Тогда одна микросхема будет считать единицы импульсов, а вторая десятки. Работает выход так: после установки нуля, на этом выходе будет единица, и так будет до тех пор пока микросхема не сосчитает пять импульсов, затем на этом выводе установится нуль, и будет до тех пор пока микросхема не досчитает до 10-ти и перекинется в ноль.
Получается так, что на этом выходе за весь период счета микросхемы формируется один отрицательный импульс, завершение которого говорит о том, что микросхема досчитала до 10-ти. Этот импульс можно подать на вход CN другой микросхемы К561ИЕ8 (К176ИЕ8), и эта другая микросхема будет считать десятки импульсов, поступивших на вход первой. А общий коэффициент пересчета составит 100. Можно включить и третью микросхему вслед за второй (счет до 1000), и четвертую вслед за третьей (счет до 10000), и т.д.
Преобразование двоичного кода в десятичный это хорошо, но как сообщить человеку в удобной форме, то какое число на выходе счетчика, - подключить к каждому выходу десятичного дешифратора по лампочке, и подписать на ней цифру? Согласитесь, это неудобно, хотя лет тридцать тому назад такой метод индикации был распространен.
Посмотрите внимательно на табло любых электронных цифровых часов. Под каждую цифру на табло есть поле, на котором расположены особым образом семь сегментов (не считая запятой), - либо светящиеся "черточки" - светодиоды (если табло светодиодное), либо флюоресцирующие катоды люминесцентных индикаторов, либо меняющие цвет "черточки" жидкокристаллического табло.
Довольно популярная микросхема К561ИЕ8 (зарубежный аналог CD4017) является десятичным счетчиком с дешифратором. В своей структуре микросхема имеет счетчик Джонсона (пятикаскадный) и дешифратор, позволяющий переводить код в двоичной системе в электрический сигнал появляющийся на одном из десяти выходов счетчика.
Счетчик К561ИЕ8 выпускается в 16 контактном корпусе DIP.
Технические параметры счетчика К561ИЕ8:
- Напряжение питания: 3…15 вольт
- Выходной ток (0): 0,6 мА
- Выходной ток (1): 0,25 мА
- Выходное напряжение (0): 0,01 вольт
- Выходное напряжение (1): напряжение питания
- Ток потребления: 20 мкА
- Рабочая температура: -45…+85 °C
Габаритные размеры микросхемы К561ИЕ8:
Назначения выводов К561ИЕ8:
- Вывод 15 (Сброс ) — счетчик сбрасывается в нулевое состояние при поступлении на данный вывод сигнала лог.1. Предположим, вы хотите, чтобы счетчик считал только до третьего разряда (вывод 4), для этого вы должны соединить вывод 4 с выводом 15 (Сброс). Таким образом, при достижении счета до третьего разряда, счетчик К561ИЕ8 автоматически начнет отсчет с начала.
- Вывод 14 (Счет) – вывод предназначен для подачи счетного тактового сигнала. Переключение выходов происходит по положительному фронту сигнала на выводе 14. Максимальная частота составляет 2 МГц.
- Вывод 13 (Стоп) – данный вывод, в соответствии от уровня сигнала на нем, позволяет останавливать или запускать работу счетчика. Если необходимо остановить работу счетчика, то для этого необходимо на данный вывод подать лог.1. При этом даже если на вывод 14 (Счет) по-прежнему будет поступать тактовый сигнал, то на выходе счетчика переключений не будет. Для разрешения счета вывод 13 необходимо соединить с минусовым проводом питания.
- Вывод 12 (Перенос) – данный вывод (вывод переноса) используются при создании многокаскадного счетчика из нескольких К561ИЕ8. При этом вывод 12 первого счетчика соединяют с тактовым входом 14 второго счетчика. Положительный фронт на выходе переноса (12) появляется через каждые 10 тактовых периодов на входе (14).
- Выводы 1-7 и 9-11 (Q0…Q9) — выходы счетчика. В исходном состоянии на всех выходах находится лог.0, кроме выхода Q0 (на нем лог.1). На каждом выходе счетчика высокий уровень появляется только на период тактового сигнала с соответствующим номером.
- Вывод 16 (Питание) – соединяется с плюсом источника питания.
- Вывод 8 (Земля) – данный вывод соединяется с минусом источника питания.
Временная диаграмма работы счетчика К561ИЕ8
На рисунке ниже приведено условное обозначение микросхемы К561ИЕ8:
Несколько примеров применения счетчика К561ИЕ8
Бегущие огни на светодиодах
Схема позволяет организовать быстрое поочередное свечение каждого светодиода. Источник тактовых импульсов построен на таймере NE555, который включен в схему как генератор прямоугольных импульсов. Частота импульсов на выходе NE555, а следовательно и скорость бегущих огней, регулируется переменным резистором R2.
Так же можно увеличить число светодиодов путем каскадного подключения счетчиков. Такую работу К561ИЕ8 вы можете посмотреть в программе Proteus.
(13,5 Kb, скачано: 2 270)
С помощью десятичного счетчика К561ИЕ8 можно собрать . При нажатии кнопки SА1 происходит разряд конденсатора С1 через резистор R1. Когда кнопка SА1 отпущена, конденсатор C1 будет заряжаться через резистор R2, вызывая нарастающий фронт на тактовом входе (14) счетчика К561ИЕ8. Это приведет к тому, что на выходе Q1 появляется высокий логический уровень (практически напряжение питания), в результате чего будет светиться светодиод HL1.
В то же время конденсатор С2 начнет заряжаться через сопротивления R4 и R5. Когда напряжение на нем достигнет примерно половины напряжения питания, это приведет к сбросу счетчика. Выход Q1 перейдет в низкий уровень, светодиод погаснет и конденсатор С2 будет разряжаться через диод VD1 и резистор R3. После этого схема будут оставаться в таком стабильном состоянии, пока кнопка SА1 не будет нажата снова.
Изменяя сопротивление R4 можно выбирать необходимый интервал таймера в диапазоне от 5 секунд и 7 минут. Ток потребления данной схемы в состоянии ожидания составляет несколько микроампер, в режиме работы примерно 8 мА в основном за счет свечения светодиода.
Эта схема имитирует огни полицейского проблескового маячка. В результате работы устройства, чередуется мигание красных и синих светодиодов, причем каждый цвет мигает по три раза.
Генератор тактовых импульсов для счетчика К561ИЕ8 построен на таймере NE555. Ширина этих импульсов может быть изменена путем подбора сопротивлений R1, R2 и емкости C2. Импульсы с выхода счетчика, через диоды, поступают на два транзисторных ключа, которые управляют миганием светодиодов.
