Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт

Вначале передвиньте синие провода (см. рис. 4.74) на один ряд вверх. Изогните вертикальный красный провод по правой стороне. Удлините вывод от оставшегося резистора 10 кОм, позаботившись о том, чтобы он не коснулся других неизолированных проводников. Теперь можно вставить потенциометр, подключив при этом контакт его движка к положительной шине питания, а другой контакт – к выводу 7 таймера. Третий контакт потенциометра подключается к свободному ряду макетной платы и его можно проигнорировать.

Следует взять подстроечный потенциометр с номиналом 20 или 25 кОм и начинать приблизительно с середины его диапазона. Теперь у вас есть три варианта подстройки схемы, чтобы она заработала на частоте 1 кГц.

• Если у вас окажется мультиметр с возможностью измерения частоты, то просто заземлите черный щуп мультиметра, красным коснитесь контакта 3 у первого установленного таймера, а затем вращайте движок потенциометра, пока мультиметр не покажет 1 кГц. Дело сделано!

• Если у вас нет мультиметра, который измеряет частоту, то возможно у вас есть цифровое устройство для настройки гитары. В интернет-магазине eBay оно стоит пару долларов. Подключите динамик к выходу таймера 555 (включая разделительный конденсатор емкостью 10 мкФ и последовательный резистор 47 Ом), и устройство должно сообщить вам частоту ноты, которую генерирует таймер.

• При отсутствии подходящего мультиметра или приспособления для настройки гитары можно использовать любые часы – наручные, будильник или в телефоне – которые отображают целые секунды. Когда таймер работает на частоте 1 кГц, то второй счетчик будет сменять значение каждую сотую долю секунды, а третий – каждую десятую долю секунды. Прежде чем начать отсчет заново, третий счетчик пройдет через десять цифр, а это означает, что он будет показывать ноль раз в секунду.

Проблема в том, что каждая цифра будет отображаться так быстро, что вам будет трудно уловить момент, когда появится ноль. Поэтому следует поступить так.

Закройте все сегменты самого «медленного» дисплея, кроме сегмента в нижнем правом углу. Он будет светиться постоянно, за исключением тех моментов, когда индикатор показывает цифру 2, в этот момент он гаснет. Вам будет гораздо проще подсчитать количество миганий одного сегмента, чем пытаться распознать цифры полностью. Регулируйте сопротивление потенциометра, который вы добавили, и постепенно вы сможете синхронизировать самый медленный индикатор с устройством измерения времени.

Улучшения

Когда я завершаю какой-либо проект, я намечаю возможности его улучшения. Вот некоторые идеи.

Не начинать отсчет при подаче питания. Было бы неплохо, если схема изначально находилась в режиме ожидания, а не начинала отсчет сразу же. Предоставляю вам возможность самостоятельно подумать, как это сделать.

Подавать звуковой сигнал при включении красного светодиода. Вовсе не обязательная, но полезная функция.

Задавать произвольный интервал задержки перед началом отсчета. Добиться произвольных значений от электронных компонентов очень сложно, но одним из способов может стать требование, чтобы игрок касался пальцем двух металлических контактов. Сопротивление кожи пальца будет определять задержку. Поскольку давление пальца каждый раз разное, то будет меняться и длительность задержки.

Дальше – логические элементы

В техническом плане такой счетчик, как 4026В, – это логическая микросхема. Она содержит логические элементы, которые позволяют вести счет. Любой цифровой компьютер работает на основе похожих принципов.

Поскольку логика настолько фундаментальна для электроники, я собираюсь основательно раскрыть эту тему, начиная со следующего эксперимента. Волшебные слова И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-HE, Исключающее ИЛИ и Исключающее ИЛИ-HE распахнут двери в новый мир цифровых приключений.

Эксперимент 20. Изучение логических элементов

Когда вы исследуете одиночные логические элементы, их функционирование очень легко понять. Если соединить их вместе, то алгоритм их работы становится более сложным. Поэтому мы будем рассматривать каждый элемент по отдельности.

В этом разделе содержится много теоретических сведений. Я не ожидаю, что вы сразу запомните все. В данном случае целью является предоставление информации, к которой вы сможете обратиться в дальнейшем.

Что вам понадобится

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, тестовые провода, мультиметр

• Источник питания на 9 В (батарея или сетевой адаптер)

• Однополюсный ползунковый переключатель на два направления (1 шт.)

• Микросхема 74НС00 с четырьмя двухвходовыми элементами И-НЕ (1 шт.)

• Микросхема 74НС08 с четырьмя двухвходовыми элементами И (1 шт.)

• Слаботочные светодиоды (2 шт.)

• Кнопки (2 шт.)

• Стабилизатор напряжения LM7805 (1 шт.)

• Резисторы с номиналами 680 Ом (1 шт.), 2,2 кОм (1 шт.) и 10 кОм (2 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,1 мкФ (1 шт.) и 0,33 мкФ (1 шт.)

Стабилизатор напряжения

Логические элементы более капризны, чем таймер 555 или счетчик 4026В, с которыми вы работали ранее. Микросхемы, которые мы будем далее использовать, требуют ровно 5 В без колебаний или выбросов.

Этого можно добиться легко и без особых затрат. Просто снабдите макетную плату стабилизатором напряжения LM7805. Он обеспечивает высокостабильное выходное напряжение 5 В, если вы подаете на его вход постоянное напряжение 7 В или более.

На рис. 4.76 показан внешний вид и назначение трех выводов микросхемы стабилизатора. Вариант включения стабилизатора показан на рис. 4.77. Пример компактного размещения стабилизатора и двух его конденсаторов в верхней части макетной платы приведен на рис. 4.78. Я добавил миниатюрный ползунковый переключатель включения-выключения вверху слева и слаботочный светодиод в качестве индикатора питания. Я думаю, что визуальный индикатор служит наглядным подтверждением того, что питание включено, особенно когда вы ищете неисправность в схеме. Для светодиода был выбран резистор с высоким номиналом (2,2 кОм), чтобы он потреблял как можно меньше тока, в случае если вы по-прежнему используете в качестве источника питания 9-вольтовую батарею.

Рис. 4.76. Назначение выводов стабилизатора напряжения LM7805 (металлическая задняя поверхность обращена от вас)

Рис. 4.77. Применение стабилизатора напряжения LM7805. Конденсаторы являются обязательными

Рис. 4.78. Пример компоновки элементов стабилизатора напряжения в верхней части макетной платы

Параметры стабилизатора

Род тока на входе. Помните о том, что стабилизатор LM7805 – это преобразователь постоянного тока в постоянный. Не путайте его с сетевым адаптером, который преобразует переменный ток из розетки домашней электросети в постоянный ток. Не подавайте переменный ток на вход стабилизатора напряжения.

Максимальный ток. Стабилизатор LM7805 поддерживает на выходе практически постоянное напряжение, независимо от того, какой ток протекает через него, пока вы остаетесь в расчетном диапазоне. Следите, чтобы ток через стабилизатор был не больше одного ампера.

Максимальное напряжение.