IC Yumurta Zamanlayıcı: 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Oluşturan: Gabriel Chiu

genel bakış

Bu proje, dijital mantığın temellerini, NE555 zamanlayıcının özelliklerini gösterir ve ikili sayıların nasıl sayıldığını gösterir. Kullanılan bileşenler şunlardır: NE555 zamanlayıcı, 12 bitlik dalgalanma sayacı, iki adet 2 girişli NOR kapısı, 4 girişli AND kapısı, 2 girişli AND kapısı ve 2 girişli OR kapısı. Mantık kapıları, NOR, AND ve OR, Lee's Electronic'de bulunabilecek TTL ve CMOS eşdeğerlerinde gelir. Bu proje, iki ayarlı basit bir yumurta zamanlayıcıdır: sert veya yumuşak kaynatılmış ve bir sıfırlama işlevi ile birlikte gelir.

Parçalar ve Araçlar

• 1x Breadboard (Lee'nin Numarası: 10516)

• 1x 9V pil (Lee Numarası: 8775 veya 16123)

  NOT: BU DEVRE 5V GÜÇ İLE AYRICA ÇALIŞMAKTADIR. 9V'YÜ AŞMAYIN çünkü IC ÇİPLERİNE ZARAR VEREBİLİR

• 1x 9V pil tutucu (Lee Numarası: 657 veya 6538 veya 653)
• Sağlam bağlantı teli (Lee'nin Numarası: 2249)
• Atlama Kablosu (Lee'nin Numarası: 10318 veya 21805)
• Timsah Test Uçları (Lee'nin Numarası: 690)
• 3 adet Dokunsal Anahtar (Lee'nin Numarası: 31241 veya 31242)
• 1x NE555 Zamanlayıcı (Lee'nin Numarası: 7307)
• 1x 12-bit dalgalanma sayacı CMOS 4040 (Lee'nin Numarası: 7210)
• 1x Çift Dörtlü giriş VE kapı CMOS 4082 (Lee'nin Numarası: 7230)
• 1x Dörtlü 2 girişli VE kapısı CMOS 4081 (Lee'nin Numarası: 7229)
• 2x Dörtlü 2 girişli NOR geçidi CMOS 4001 veya 74HC02 (Lee'nin Numarası: 7188 veya 71692)
• 1x Dörtlü 2 Girişli VEYA kapısı 74HC32 (Lee'nin Numarası: 71702)
• 3x 1k OHM direnci ¼ watt (Lee'nin Numarası: 9190)
• 2x 150k OHM direnci ¼ watt (Lee'nin Numarası: 91527)
• 1x 10nF (0.01UF) kapasitör (Lee Numarası: 8180)
• 1x 4.7UF Kondansatör (Lee Numarası: 85)
• 1x 1N4001 Diyot (Lee Numarası: 796)
• 1x Buzzer 3-24V DC Sürekli (Lee'nin Numarası: 4135)

Aletler

1x Tel Sıyırıcı (Lee'nin Numarası: 10325)

Adım 1: Panonuzu Ayarlama

Bu proje için panonuzu kurmak çok önemlidir. Bu kurulum, tüm güç raylarına (Kırmızı ve mavi çizgiler) güç verildiğinden emin olmak içindir.

1. Tahtanın üstündeki iki banana terminalini devre tahtasının kendisine bağlamak için bir miktar atlama teli kullanmanız gerekecektir. Bu, pilinizi veya güç kaynağınızı takmanıza yardımcı olacaktır.
2. Yukarıdaki Şekil 1'de olduğu gibi, kırmızı ray hatlarını birbirine bağlamak için kırmızı kanca teli yerleştirin.
3. Mavi ray hatlarını birleştirmek için siyah tel kullanın. (Siyah tel kullandım ama mavi tel iyidir)

ÖNEMLİ!: Kırmızı çizgilerden hiçbirinin mavi çizgilere BAĞLI OLMADIĞINDAN emin olun. Bu, devreyi kısa devre yapacak ve EKMEK TAHTANINIZI YAKACAK, TELLERİNİZİ VE PİLİNİZİ İMHA ETTİRECEKTİR.

KABLO YAPILIRKEN PANELİNİZE GÜÇ BAĞLANMADIĞINDAN EMİN OLUN! BU, BİLEŞENLERİNİZİN KESİNLİKLE HASAR GÖRMESİNE NEDEN OLABİLİR

Başlamadan önce, devre tahtamızda önemli miktarda IC yongası kullanacağız, bu yüzden güzel ve kolay bir boşluk için bileşenleri devre tahtasında nereye yerleştireceğimizin konumlarını vereceğim.

Çoğu IC, ön veya ileri yönün nerede olduğunu göstermek için çip üzerinde bir göstergeye sahiptir. Çip, Şekil 2'de gösterildiği gibi, çipin ön tarafının nerede olduğunu göstermek için küçük bir çentik içermelidir.

(Köşedeki küçük led devresini merak ediyorsanız en sona gidin. Neden orada olduğunu ve nasıl çalıştığını size göstereceğim)

Adım 2: Zamanlayıcıyı Ayarlama

Bu zamanlayıcı bir sonraki adımda kullanacağımız sayaca her saniye bir darbe gönderir. Şimdilik NE55 Timer'ı doğru şekilde kurmaya odaklanacağız. Periyodu 1 saniyeye ayarlamak için gereken direnç ve kapasitör değerlerini bulmak için NE555 zamanlayıcı hesaplayıcısı kullandım. Bu, sayacın saniye cinsinden saymasını sağlayacaktır.

1. NE555 zamanlayıcı IC yongasını ekmek tahtasına yerleştirin, böylece ön pimler devre tahtasının sol tarafında 5 numara seviyesinde olur
2. Pin 8'i Kırmızı ray hattına bağlayın
3. Pin 1'i Mavi ray hattına bağlayın
4. Pin 7'yi 150k OHM direncinden biriyle Kırmızı ray hattına bağlayın

5. Diğer 150k OHM direncini ve 1N4001 Diyotunu kullanarak Pin 7'yi Pin 2'ye bağlayın

   • Diyot hattının şemada gösterildiği gibi Pin 2'ye baktığından emin olun.
   • Direncin baktığı yön hakkında endişelenmeyin
6. Pin 6'yı Pin 2'ye bir kablo veya jumper kullanarak da bağlayın
7. 10nF kapasitör kullanarak Pin 5'i Mavi ray hattına bağlayın
8. 4.7uF kapasitör kullanarak Pin 2'yi Mavi ray hattına bağlayın
9. Çizgi işaretinin yanındaki kablonun Mavi raya bağlı olduğundan veya kondansatörün ters olduğundan emin olun.
10. Sıfırlama işlevini devre dışı bırakmak için bir kablo kullanarak Pin 4'ü Kırmızı ray hattına bağlayın
11. Son olarak, bir sonraki adım için Pin 3'e bir jumper yerleştirin.

Adım 3: Sayacı Ayarlama

Bu, tüm sistemin en önemli parçasıdır, yoksa sadece haşlanmış yumurtadan fazlasını elde edersiniz!

1. CMOS 4040 Counter IC chipini bread board üzerine NE555 Timer chipinden sonra ön pinler 10 numara seviyesinde olacak şekilde yerleştirin
2. Pin 16'yı Kırmızı ray hattına bağlayın
3. Pin 8'i Mavi ray hattına bağlayın
4. Pin 10'u önceki adımda bıraktığınız NE555 Zamanlayıcı Çıkışına (NE555'teki Pin 3) bağlayın
5. Sıfırlama işlevi için Pim 11'i bırakın

Adım 4: Sistemin Beyinlerini Hazırlamak

Sistemin beyinlerini kurmanın ilk adımları şu soruyu sormaktır: Yumurtalarımızın ne kadar pişmesini istiyoruz?

Sistemin iki pişirme ayarı vardır; katı haşlanmış ve yumuşak haşlanmış. Bununla birlikte, zor kısım, dijital sistemlerin (bilgisayarlarınız bile) ikili sayılarla sayılmasıdır, yani 1'ler ve 0'lar. bu yüzden normal ondalık sayılarımızı ikili sayılara dönüştürmemiz gerekiyor.

BAZI NUMARA ÇITIRMA ZAMANI

Ondalık sayının ikiliye dönüştürülmesi basit bölme adımlarını alır.

1. Numaranı al ve 2'ye böl
2. Bölümün sonucunu ve kalanını hatırla
3. Geri kalan ilk bit'e gider
4. sonucu 2'ye böl

5. Sonucunuz sıfır olana kadar her ardışık bit için 2 ila 4 arasındaki adımları tekrarlayın.

   NOT: İKİLİ NUMARALAR SAĞDAN SOLA OKUMAKTADIR BU NEDENLE BIT #1 EN DOĞRU NUMARADIR

Örnek, ondalık sayı için: 720

Yukarıdaki tabloya bakın

Bu nedenle, ortaya çıkan ikili sayı 0010 1101 0000'dır. İkili sayıyı, eşit boşluklar ve 12 bitlik sayıcımızla eşleşmesi için 4'lü gruplar halinde tuttum.

zamanımızı bulmak

Bu proje için 3 dakika yumuşak kaynatma ve 6 dakika katı haşlama seçtim. NE555 zamanlayıcımızın ve sayacımızın hızıyla eşleşmesi için bu sürelerin saniyelere dönüştürülmesi gerekir.

1 dakikada 60 saniye vardır.

Böylece 3 dakika 180 saniyeye, 6 dakika ise 360 saniyeye döner

Ardından, onu ikiliye dönüştürmemiz gerekiyor.

Ondalık sayıyı ikiliye dönüştürme yöntemini kullanarak şunu elde ederiz:

360 saniye 0001 0110 1000

180 saniye 0000 1011 0100

Adım 5: 4 girişli AND Gate CMOS 4082'yi Ayarlama

Sonunda sistemin beyinlerini breadboard'umuza kurmaya başlayabiliriz. İlk olarak, 4 girişli AND kapısı. Bu geçidin ihtiyacı, çıktının kendisi 1 olmadan önce tüm girdilerin 1 olması gerekir. Örneğin 3 dakikayı seçersek; AND geçidi 1 çıktısı vermeden önce 3, 5, 6 ve 8 bitleri 1 olmalıdır. Bu, sistemimizi yalnızca belirli zamanlarda tetikleyecektir.

1. CMOS 4082 4 girişli AND Gate IC yongasını, CMOS 4040 Sayacından sonra breadboard üzerine, ön pinler 20 numara seviyesinde olacak şekilde yerleştirin.
2. Pim 14'ü Kırmızı ray hattına bağlayın
3. Pin 7'yi Mavi ray hattına bağlayın
4. Pim 2-5'i yukarıdaki şemada gösterildiği gibi Sayaç pimlerine bağlayın
5. 12-9 Pinleri için de aynısını yapın
6. Pim 6 ve 8 kullanılmayacak, böylece onları kendi haline bırakabilirsiniz

Adım 6: Basmalı Düğmeleri ve Mandalları Ayarlama

Bu, sistemin ana kontrolü ve bir diğer önemli parçasıdır!

İlk önce mandal kavramıyla başlayalım. Şekil 3, CMOS 4001 NOR kapılarımızı kullanırken mandallarımızdan birinin nasıl görüneceğini gösteren bir devre şemasıdır.

Bir giriş AÇIK olduğunda (bir mantık yüksek veya 1 olarak verilir), sistem hangi çıkışın AÇIK olduğunu değiştirir ve AÇIK tutar. Diğer giriş AÇIK olduğunda, sistem tekrar devreye girecek ve bu yeni çıkışı açık tutacaktır.

Şimdi devremize uygulamak için!

İlk mandal 4-Girişin çıkışı için olacak VE biz yeni bağladık.

1. CMOS 4001 NOR Gate IC yongasını, CMOS 4082 4-Input AND geçidinden sonra ekmek tahtasına, ön pimler 30 numarada olacak şekilde yerleştirin.
2. Pim 14'ü Kırmızı ray hattına bağlayın
3. Pin 7'yi Mavi ray hattına bağlayın
4. AND geçidinin Pin 1'ini Pin 1'e bağlayın
5. Pin 2 ve 4'ü birbirine bağlayın
6. Pin 3 ve 5'i birbirine bağlayın
7. AND geçidinin Pin 13'ünü Pin 13'e bağlayın
8. Pin 12 ve 10'u birbirine bağlayın
9. Pin 11 ve 9'u birbirine bağlayın
10. Pin 6 ve 8'i birbirine bağlayın, bunları daha sonra sıfırlama işlevi için kullanacağız.

Adım 7: Basmalı Düğmeleri ve Mandalları Ayarlama Devam

Sırada ikinci mandal ve düğmeler var!

Bunları tahtanın sağ yarısına koyacağız, böylece düğmelere basmak ve devre ihtiyacımızı ve aralıklı tutmak daha kolay. Düğmeler ayrıca seçilen ayarı ayarlamak ve sıfırlamak için mandalı kullanır.

1. Düğmelerinizi (Dokunsal anahtarlar) panonuza koyun

2. Düğmeleri yukarıdaki şema gibi bağlayın

   Kullanılan dirençler 1k OHM dirençleridir

3. CMOS 4001'i daha önce ilk mandal için yaptığımız gibi bağlayın, ancak bunun yerine düğmeleri CMOS 4001'in girişlerine bağlıyoruz.

   Şekil 4, 74HC02 NOR eşdeğerini kullanıyor

ŞİMDİ SONUNDA O RESET BUTONUNU KULLANACAĞIZ VE KULLANMAK İÇİN RESET GİRİŞİNİ KULLANACAĞIZ!

1. Sıfırlama düğmesini sistemdeki diğer sıfırlama yerlerine bağlayın

   • Konumlar için önceki adımlardaki resimlere bakın.
   • Tüm pinleri birbirine bağlamak için birden fazla jumper kablosu kullanmanız gerekecektir.
2. Mandaldan gelen Haşlanmış ve Yumuşak Haşlanmış buton çıkışları bir sonraki adımda kullanılacaktır.

Adım 8: CMOS 4081 2-Girişli VE Kapısını Ayarlama

Bu kısım, seçtiğimiz ayarın onayını ele alır. Çıkış, yalnızca her iki giriş de doğru olduğunda açık olacaktır. Bu, ayarlardan yalnızca birinin sonunda alarmı etkinleştirmesine izin verecektir.

1. CMOS 4081 AND Gate IC çipini, ilk mandal çipimizden sonra breadboard'a yerleştirin, böylece ön pimler breadboard'un sağ ve sol tarafında 40 numara seviyesinde olacak şekilde
2. Pim 14'ü Kırmızı ray hattına bağlayın
3. Pin 7'yi Mavi ray hattına bağlayın
4. İki mandalın çıkışlarını AND kapılarının girişlerine bağlayın (Bkz. Adım 6: Basmalı Düğmeleri ve Mandalları Ayarlama)
5. Bunu hem Sert hem de Yumuşak kaynatılmış ayarlar için yapın.

Adım 9: Sistemin Tamamlanması

Sisteme son dokunuşlar. VEYA geçidi, her iki girişin de çıkışı AÇIK hale getirmesine izin verir.

1. 74HC32 VEYA Gate IC yongasını, CMOS 4081 2 girişli AND Gate'den sonra breadboard'a yerleştirin, böylece ön pinler breadboard'un sağ ve sol tarafında 50 numara seviyesinde olacak şekilde
2. Pim 14'ü Kırmızı ray hattına bağlayın
3. Pin 7'yi Mavi ray hattına bağlayın
4. Adım 7'deki iki çıkışı alın ve bunları 74HC32 Yongasının girişlerine bağlayın (Pim 1 ve 2)
5. Çıkışı (PIN 3) buzzerın kırmızı kablosuna bağlayın
6. Buzzer'ın siyah kablosunu Mavi ray hattına bağlayın

Bitirdin

Pili pil tutucuya bağlayın ve kırmızı kabloyu devre tahtasının kırmızı banana terminaline ve siyah kabloyu devre tahtasının siyah banana terminaline güç vermek için takın. Zamanlayıcının çalışması için önce sıfırla'ya basın ve ardından NE555 zamanlayıcı sürekli çalıştığı için her yeni zaman başlatmak istediğinizde seçeneğinizi seçin ve önce sıfırlama düğmesine basılmazsa sistem sayımını sürdürecektir

Gelecekteki iyileştirmeler

Bu devre %100 mükemmel bir devre değildir. Geliştirmek istediğim şeyler var:

1. NE555 Zamanlayıcı ve sayacın yalnızca bir seçim yapıldıktan sonra saymaya başladığından emin olun
2. Tamamlanan her alarmdan sonra sistemin sıfırlanmasını sağlayın
3. Bir seferde yalnızca bir seçeneğin seçilebildiğinden emin olun, şu anda her iki seçenek de seçilebilir
4. Akışı takip etmeyi ve anlamayı kolaylaştırmak için devreyi temizleyin
5. Hangi seçimin seçildiğini ve zamanlayıcının geçerli saatini gösteren bir parça veya sisteme sahip olun

Adım 10: Çalışma Videosu

Zil sesini küçük test devresi ile değiştirdim. Alarmı başarıyla tetiklediğinde LED kırmızıdan yeşile dönecektir.

Adım 11: Test Noktası Devresine BONUS

Yani… bu küçük bileşen parçasını gerçekten merak ediyorsunuz.

Yukarıdaki resimler panoda nasıl göründüğünü ve devrenin şematik diyagramını göstermektedir. Bu devreye mantık test devresi denir. Bu, IC'lerin veya dijital çıkışların çıkışlarının yüksek (1) veya düşük (0) olup olmadığını test edebilir.

Bu devre, temel diyot ve elektrik akımı kavramını kullanır. Elektrik, bir nehir gibi yüksek potansiyelden düşük potansiyele akar, ancak şu soruyu soruyor olabilirsiniz, potansiyel nasıl değişir? Devrenin potansiyeli her bileşenden sonra düşer. Böylece, örneğin bir direncin bir ucunda, diğer taraftan daha yüksek bir potansiyele sahip olacaktır. Bu düşüşe voltaj düşüşü denir ve direncin özelliklerinden kaynaklanır ve Ohm kanunu ile bulunur.

Ohm yasası: Gerilim = Akım x Direnç

Diyotlar ayrıca, devre boyunca ilerledikçe voltajı daha da düşüren bir voltaj düşüşüne sahiptir. Bu, sıfır potansiyeli veya sıfır voltajı temsil eden toprak sembolüne ulaşana kadar devam eder.

Şimdi soru, bu devre bir mantık yüksek (1) veya bir mantık düşük (0) için nasıl test eder?

Peki, hangi mantık çıkışını iki LED arasındaki noktaya bağladığımızda, o noktaya bir voltaj potansiyeli koyar. LED'ler Işık Yayan Diyotlar olduğundan ve aynı prensipleri takip ettiğinden diyotların temellerini kullanan diyotlar, akımın yalnızca bir yönde akmasına izin verir. Bu yüzden LED'leri ters bağladığınızda yanmıyorlar.

İki LED arasındaki bu noktanın etkisi bu özelliğin oluşmasına neden olur. Nokta mantık yüksek (1) olduğunda, o noktaya 5 voltluk bir potansiyel yerleştirilir ve KIRMIZI LED öncesi voltaj potansiyeli test noktasındaki potansiyelden düşük olduğu için KIRMIZI LED yanmaz. Ancak YEŞİL LED yanacaktır. Bu, test ettiğiniz şeyin yüksek bir mantıkta (1) olduğunu gösterecektir.

Ve bunun tersi, test noktası mantık düşük (0) olduğunda test noktasında sıfır voltaj potansiyeli olacaktır. Bu, yalnızca KIRMIZI LED'in yanmasına izin vererek test etmeye çalıştığınız noktanın düşük bir mantıkta olduğunu gösterir.