Электронные самоделки
Шрифт:
На специализированной микросхеме К176ИЕ12 собран кварцевый генератор, в качестве кварцевого резонатора ZQ1 можно использовать любой «часовой» кварц. Частоту генератора можно скорректировать, изменяя емкость конденсатора С1. На выводе 4 микросхемы формируются секундные импульсы — они используются для моргания разделительной точки, на выводе 10 секундные импульсы уже разделены на 60. Таким образом получаются минутные импульсы. Они поступают на линейку счетчиков DD2…DD5: DD2 считает единицы минут, DD3 — десятки минут и т. д. На диоде VD2 и резисторе R8 собрана схема обнуления часов — как только часы досчитают до 24, на выходах 4 DD4 и 2 DD5 появятся уровни логической «1», которые обнулят все счетчики. Пока количество
Так как у микросхемы DD1 нет сравнительно низкочастотного выхода, пришлось задействовать тактовые выходы T1…T4. На элементах R3 и VD1 собран простейший сумматор, благодаря которому в точке соединения этих элементов — правильный меандр частотой 256 Гц. Он используется для работы ЖКИ.
На элементах DD6.1, DD6.2 собрана схема управления десятичной точкой (все остальные точки и дополнительные сегменты должны быть соединены с общим проводом индикатора). Элемент DD6.2 выполняет функцию инвертора (при уровне логической «1» на управляющем входе он замкнут и подает уровень «0» на DD6.1, при «0» — разомкнут и на вход DD6.1 поступает «1» через резистор R4), элемент DD6.1, в зависимости от уровня на выходе «1 Гц», подает на сегмент «точка» то прямой, то инвертированный сигнал генератора, т. е. точка будет видна на протяжении 0,5 сек, а следующие 0,5 сек — нет.
Конечно, было бы проще собрать этот узел на одном элементе «Исключающее ИЛИ», однако собрать на оставшихся элементах схему гашения лишнего нуля будет невозможно, а вводить в схему лишнюю микросхему — логически неразумно.
Этот самый узел гашения нуля собран на элементах DD6.3 и DD6.4. Несложно заметить, что в старшем разряде сегмент f будет виден только при коде цифры 0, при кодах цифр 1 и 2 — этот сегмент не светится. Поэтому вполне логично будет задействовать этот выход дешифратора для нашего анализатора. При уровне логической «1» на выходе генератора элемент DD6.4 соединяется с выходом f дешифратора, и заряжает или разряжает конденсатор С3. В это время на выводе 6 микросхемы DD5 уровень логической «1». Таким образом, при коде цифры «0», на выходе сегмента f будет уровень логического «0», а при кодах цифр 1 или 2 там будет уровень логической «1». Соответствующий уровень и на конденсаторе С3. При уровне логической «1» на этом конденсаторе элемент DD6.3 замкнут, и микросхема DD5 работает так же, как и остальные счетчики — разряд десятков часов виден, при уровне логического «0» на конденсаторе С3 элемент DD6.3 разомкнут, и выходы счетчика не переключаются.
3.1.2. О деталях
Микросхему DD1 в этой схеме можно заменить на К176ИЕ18, но тогда выводы 4 и 7 нужно будет разомкнуть, вывод 14 соединить с общим проводом, а сигнал для моргания точки снимать с вывода 4 микросхемы.
Напряжение питания этой схемы не должно превышать 5 В, большее напряжение вредно для индикатора. Но, если подключить все выводы индикатора через резисторы сопротивлением 100…300 кОм (потребуется 30 резисторов), напряжение можно будет повысить и до 9…12 В. Также, при питании от 5 В некоторые кварцы не запускают генератор микросхемы К176ИЕ12 (однако запущенный генератор нормально работает). В таких случаях можно уменьшить сопротивление резистора R2 в 2…4 раза.
Помимо рассмотренных здесь статических ЖКИ, существуют также динамические, или мультиплексные ЖКИ. Отличаются они тем, что у мультиплексных ЖКИ к каждому выводу подключено сразу несколько сегментов и, соответственно, на другой половине индикатора нарисовано столько же общих выводов.
Мультиплекс бывает в пропорциях 1:1…1:4 (то есть к каждому выводу подключено по 1…4 сегмента; ЖКИ с мультиплексом 1:1 обычно называют статическим) у простых 7-сегментных индикаторов, и может доходить в пропорциях до 1:00… 1:000 у графических и цветных ЖКИ для телефонов и компьютеров. Преимущества использования мультиплексных ЖКИ очевидны — благодаря этому удается значительно уменьшить количество выводов ЖКИ, да и проще изготовить состоящий из рядов «квадратиков» индикатор (дисплей), но у них есть и недостаток — напряжение питания нужно разделить на несколько «кусков» (обычно 3…5), и управлять дисплеем, комбинируя эти части по очень сложной схеме. Поэтому для управления мультиплексным ЖКИ используются только специализированные микросхемы — собрать схему управления на обычных микросхемах серии К561 почти невозможно — а сами эти микросхемы, как правило, управляются только через последовательный интерфейс, от внешнего процессора. Поэтому здесь они не будут подробно рассмотрены. А вообще чаще всего используются микросхемы D7225G (интерфейс SPI, 32 выхода на сегменты, мультиплекс от 1:1 до 1:4), PCF8576 (I2C, 32 выхода, мультиплекс 1:1 и 1:2) и PCF8577 (I2C, 40 выходов, мультиплекс от 1:1 до 1:4). Более удобна в работе микросхема D7225G — у нее сгруппированы выходы, в отличие от PCF8576, у которых группировки вообще нет. Зато PCF8576 можно использовать в качестве последовательнопараллельного регистра. Существуют и другие микросхемы, есть даже процессоры со встроенным контроллером мультиплексного ЖКИ — но эти микросхемы более популярны. Ну а все ЖКИ, с мультиплексом более 1:4, продаются только со встроенным контроллером — он может быть расположен непосредственно на самом ЖКИ-стекле (так называемые ТАВ-дисплеи, стоят во всех современных телефонах) или на плате, на которой закреплено «стекло». Иначе говоря, при выходе из строя контроллера придется покупать полностью новый дисплей, с новым контроллером — даже несмотря на то, что один из этих элементов исправен.
3.1.3. Особенности определения цоколевки индикаторов
Определить цоколевку и мультиплекс ЖК-индикаторов довольно просто, но для этого нужен любой блок питания или любое другое низковольтное устройство, включенное в сеть переменного тока через понижающий трансформатор. Понадобится один-единственный проводок, выходящий из любой части этого устройства (из его низковольтной части), с хорошей изоляцией. Берем пальцами индикатор за боковину (это будет один контакт источника питания) и касаемся проводком выводов ЖКИ. При этом загорится один или несколько сегментов. Сколько сегментов насчитали — таков и мультиплекс. При касании проводком общего вывода индикатора становятся видны все его сегменты (если индикатор статический) или строка символов — если ЖКИ мультиплексный.
3.2. Индикатор протечки
Многие семьи сегодня живут в многоэтажных домах и пользуются бытовыми стиральными машинами. Каждый, кто подключал такую машину (к электрощитку и сантехническим коммуникациям), знает, как важны оба эти действия. В частности, при некачественном подключении сливного патрубка стиральной машины к фановым трубам квартирной коммуникации может произойти протечка воды, которая не только испортит настроение и интерьер, но и доставит многочисленные хлопоты по компенсации ремонта соседям снизу.
Даже при качественном подключении стиральной машины хомуты, стягивающие гофры и патрубки водосливных шлангов, рекомендуется время от времени проверять их на надежность и при необходимости подтягивать.
Кроме того, протечки могут происходить и в других подобных случаях, как то: протечки (из-за брака строителей) сверху, если квартира расположена на последнем этаже, протечки из-за устаревших и выслуживших «все сроки» штатных сантехнических коммуникаций (труб, патрубков, сливных горловин раковин). Все эти случаи также грозят затоплением соседей, живущих снизу со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Чтобы избежать неприятностей, рекомендую собрать простое устройство сигнализатора протечки, имеющее регулировку чувствительности в широких пределах и (при установке максимальной чувствительности) реагирующее даже на слабую влажность воздуха вокруг датчика. Это устройство звуковой сигнализации обеспечивает прерывистый и громкий звук примерно 40 дБ при возникновении опасной ситуации. Электрическая схема устройства показана на рис. 3.2.
3.2.1. Принцип работы устройства
Устройство собрано на микросхеме К561ТЛ1 (в схеме используется только один ее элемент). Эта многофункциональная микросхема популярна среди радиолюбителей и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими микросхемами К561 серии. В состав микросхемы К561ТЛ1 входят четыре однотипных элемента И (с инверсией) с передаточной характеристикой триггера Шмитта. Передаточная характеристика каждого элемента имеет два порога — порог срабатывания и порог отпускания. Разность Uсраб и Uопт есть напряжение гистерезиса, которое в данном случае пропорционально напряжению питания (зависит от него). Благодаря высокой чувствительности элементов микросхемы К561ТЛ1 удалось создать узел, реагирующий на незначительное изменение напряжения на входе.