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Dispositifs sur éléments logiques. Radio - pour les débutants
Annuaire / Radio - pour les débutants Commençons par un multivibrateur auto-oscillant. Étant un appareil universel, il peut trouver une variété d'applications. Prenons, par exemple, un multivibrateur à trois éléments logiques. Lorsqu'il est monté avec un indicateur à transistor, il devient un générateur d'impulsions lumineuses pouvant être utilisé pour un modèle de phare. Si le transistor est de puissance moyenne ou élevée, par exemple KT801A, plusieurs lampes à incandescence miniatures connectées en parallèle peuvent être incluses dans son circuit collecteur - elles décoreront un petit sapin de Noël. Si la capacité du condensateur multivibrateur est de 1 μF et que la résistance constante R1 est variable, avec une résistance de 1,5 ou 2,2 kOhm, alors un générateur d'oscillations de fréquence audio sera obtenu, adapté pour tester les performances des récepteurs de diffusion, des amplificateurs de fréquence audio . Une capsule téléphonique DEM-4m ou un indicateur à transistor peut être connecté à la sortie d'un tel appareil, mais avec une tête dynamique dans le circuit collecteur. Vous obtiendrez un générateur de sons qui peut être utilisé comme visite à domicile ou utilisé pour étudier la réception de l'alphabet télégraphique à l'oreille. Dans la première version, la tension d'alimentation du générateur peut être fournie via le bouton de sonnerie, dans la seconde - via les contacts de la clé télégraphique. La fréquence des impulsions générées entre 800 et 1000 Hz est définie par une résistance variable ou une sélection d'une résistance constante la remplaçant. L'exemple suivant d'utilisation d'un multivibrateur est un générateur de signal audio intermittent (Fig. 1).
L'appareil se compose de deux multivibrateurs interconnectés, réalisés sur les éléments logiques d'une puce K155LAZ. Le multivibrateur sur les éléments DD1.3 et DD1.4 génère des oscillations d'une fréquence d'environ 1000 Hz, que la capsule DEM-4m (BF1) convertit en son. Mais le son est intermittent, car le fonctionnement de ce multivibrateur est commandé par un autre, monté sur des éléments logiques DD1.1 et DD1.2. Il génère des impulsions d'horloge avec un taux de répétition d'environ 1 Hz. Le signal de tonalité dans le téléphone ne retentit que pendant les périodes de temps où un niveau de tension élevé apparaît à la sortie du multivibrateur d'horloge. La durée des signaux sonores peut être modifiée en sélectionnant le condensateur C1 et la résistance R1, et la hauteur du son peut être modifiée en sélectionnant le condensateur C2 et la résistance R2. Un seul vibreur, complété par un dispositif de signalisation lumineuse (Fig. 2), peut devenir la base d'une machine à sous ou d'une attraction. Par exemple, une attraction sous le nom conditionnel "Éteignez la bougie". L'attraction elle-même est un modèle de bougie allumée sur un support. Si vous soufflez fortement sur la bougie, la lampe à incandescence HL1 déguisée dans sa "mèche" devrait s'éteindre et se rallumer au bout d'un moment.
Le "secret" de l'attraction est que le mur du support derrière la bougie est un tissu opaque léger, au revers duquel, à l'opposé de la "mèche" de la bougie, une petite plaque d'étain est fixée. C'est le contact du capteur-interrupteur SF1. À une distance de 3 ... 5 mm de celui-ci, l'extrémité d'un morceau de fil épais est fixée - le deuxième contact de l'interrupteur. Lorsqu'ils soufflent sur la "bougie", le jet d'air plie la paroi en tissu du boîtier et les contacts de l'interrupteur se ferment. Une impulsion de bas niveau apparaît à la sortie du one-shot, qui ferme le transistor et éteint la lampe. Un autre exemple d'utilisation possible d'un tel automate est un stand de tir pour "tirer" une balle de tennis. La "pomme" de la cible est une plaque métallique d'un diamètre de 80 ... 100 mm - c'est l'un des contacts SF1. A peu de distance du premier, le second contact est renforcé. Avec un coup précis dans le mille, les contacts se ferment pendant une courte période et la lampe de signalisation s'éteint. Mais vous pouvez faire en sorte que le voyant lumineux, au contraire, s'allume lorsque la cible est atteinte avec précision. Dans ce cas, il suffit d'utiliser un transistor p-n-p pour l'indicateur, par exemple de la série P213 ou KT814, et d'échanger la connexion de ses fils d'émetteur et de collecteur, comme indiqué sur la Fig. 2, b. Dans ce cas, la résistance dans le circuit de base du transistor ne peut pas être incluse. Un appareil mono-coup présente également un intérêt en tant que générateur d'impulsion unique pour tester les performances des instruments et appareils de technologie numérique, dont nous parlerons un peu plus tard. Nous allons maintenant donner quelques exemples supplémentaires de l'application pratique d'un multivibrateur auto-oscillant dans les conceptions de radioamateur. En figue. La figure 3 montre un schéma de l'appareil de mesure le plus simple - une sonde, avec laquelle vous pouvez vérifier la qualité des contacts électriques de l'installation, l'interrupteur, l'intégrité de la bobine du circuit oscillant, l'état de fonctionnement de la diode, la qualité du condensateur, la jonction pn du transistor.
La sonde est basée sur un multivibrateur symétrique basé sur les éléments DD1.1 et DDl.2, générant des impulsions avec une fréquence de répétition d'environ 1 kHz. L'indicateur de sonde est la LED HL1 ou un casque haute impédance TON-1, TON-2 ou TEG-1 connecté à une prise XS1 à deux prises. Les sondes XA1 et XA2 agissent comme des contacts d'une sorte d'interrupteur, à travers lesquels la tension de la source d'alimentation GB1 est fournie au microcircuit. Tant que les sondes ne sont pas fermées l'une à l'autre, le circuit d'alimentation est interrompu et le multivibrateur ne fonctionne pas. Si les sondes touchent les extrémités du conducteur ou les bornes d'un inducteur de travail, le circuit d'alimentation du microcircuit sera fermé et le multivibrateur commencera à générer des oscillations électriques de fréquence sonore. À un niveau de tension élevé à la sortie (à la broche 6) du multivibrateur, la LED HL1 s'allumera et à un niveau bas, elle s'éteindra. Et comme la fréquence des impulsions générées est assez élevée, l'œil ne remarque pas le clignotement de la LED - elle semble briller en continu. Si, cependant, il y a une rupture dans le conducteur testé ou dans la bobine, alors ni la LED ne brillera, ni le son dans les téléphones ne le sera. Pour tester une diode semi-conductrice, des sondes de sonde sont connectées à ses bornes - d'abord dans une polarité, puis, permutées, dans l'autre. Avec une connexion, lorsque la diode est allumée dans le sens direct par rapport à la source d'alimentation, il doit y avoir des signaux lumineux et sonores, mais pas dans le sens inverse. L'apparition de signaux à n'importe quelle polarité de la connexion de la sonde indiquera une panne thermique de la jonction p-n de la diode, et l'absence de signaux à n'importe quelle polarité de connexion indiquera un circuit ouvert dans le circuit interne de la diode. De même, la santé des jonctions p-n du collecteur et de l'émetteur des transistors est vérifiée. L'état de fonctionnement des condensateurs est vérifié pour la panne (court-circuit des plaques) par l'absence d'un signal lumineux (ou sonore) lorsque leurs fils sont touchés avec des sondes de sonde. Lors de la vérification d'un condensateur de grande capacité, au moment où les sondes de la sonde sont connectées à ses bornes, un bref signal sonore et un clignotement de la LED peuvent apparaître. Ces signaux sont provoqués par le courant de charge du condensateur. Plus ils sont longs, plus la capacité du condensateur testé est grande. La source d'alimentation d'une telle sonde peut être une batterie 3336 ou trois cellules galvaniques 316, 332 connectées en série. Sur les éléments logiques 2I-NOT, vous pouvez construire un générateur simple d'oscillations de fréquence sonore (3H) et de radiofréquence (RF) pour tester les trajets des récepteurs de diffusion. Un exemple est le dispositif dont le circuit est illustré à la Fig. quatre
Le générateur d'oscillations de fréquence sonore (environ 1 kHz) est un multivibrateur sur les éléments D.D1.3 et DD1.4. Les oscillations générées par celui-ci via l'onduleur DD2.2, le condensateur C5 et la prise XS2 "ZCH", à l'aide de la sonde XA1 insérée dans cette prise, sont transmises à l'entrée de l'amplificateur de fréquence audio testé. Le générateur d'oscillations radiofréquence est formé des éléments logiques DD1.1, DD1.2, de la bobine L1 et des condensateurs C1, C2. La fréquence de ses oscillations, déterminée principalement par l'inductance de la bobine L1, peut être modifiée dans de petites limites par un condensateur variable C1. L'élément DD2.1 remplit la fonction d'un dispositif mélangeur. Sa borne d'entrée 1 reçoit les oscillations de fréquence radio et sa sortie 2 - la fréquence audio. En conséquence, un signal d'impulsion radiofréquence modulé par des oscillations de fréquence audio est formé à la sortie de l'élément. A travers le condensateur C4 et la douille XS1 "RF", il est alimenté à l'entrée du chemin radiofréquence (ou l'un de ses nœuds) du récepteur sous test. La bobine L1 du circuit générateur de radiofréquence peut être enroulée sur un cadre d'un diamètre de 8 ... 9 mm avec un morceau de tige de ferrite 600NM à l'intérieur. Pour que la sonde fonctionne dans la plage de 3 ... 7 MHz, 50 doivent être enroulés sur le cadre. . .55 tours de fil PEV-2 0,2.. .0,3. En tant que condensateur variable (C1), vous pouvez utiliser le réglage PDA-1. La conception d'un tel générateur de sondes est arbitraire. Pour l'alimenter, il est conseillé d'utiliser une source de tension 5V, mais un accu 3336 est également possible. Et un autre exemple de l'utilisation pratique des éléments logiques des microcircuits numériques est le jeu "Crossing". Le contenu de ce jeu est basé sur un vieux problème logique concernant un loup, une chèvre et un chou, que le porteur doit transporter sans perte sur la rive opposée de la rivière. Mais le bateau est si petit qu'en plus du transporteur lui-même, il ne peut accueillir qu'un seul passager ou une seule cargaison. Il est impossible de laisser un loup avec une chèvre ou une chèvre avec du chou sur le rivage - il y aura certainement des pertes. Vous ne pouvez laisser qu'un loup avec du chou ensemble sans surveillance. Que doit faire le transporteur dans une telle situation ? Pour résoudre ce problème, le radioamateur I. Sinelnikov de Kaliningrad a proposé un appareil électronique de jeu basé sur les éléments logiques 2I-NOT et ZI-NOT, dont vous voyez le schéma de principe sur la fig. 5.
Avec les interrupteurs SA1-SA4, le joueur effectue le "transport" de passagers et de marchandises vers la rive opposée du fleuve. Ainsi, par exemple, s'il estime que la première chèvre doit être transportée de l'autre côté de la rivière, il abaisse (selon le schéma) le contact mobile des interrupteurs SA2 "Chèvre" et SA1 "Porteur". La position des poignées d'interrupteur sur le panneau avant de la boîte dans laquelle le jeu est monté reflète la situation actuelle au passage à niveau. Les éléments DD1.1, DD1.2 et DD2.1, DD2.2 forment un nœud logique qui génère un signal de mouvement erroné, dans lequel une situation dangereuse survient sur l'une des rives de la rivière (un loup peut manger une chèvre, et une chèvre peut manger du chou). Une erreur est signalée par les LED HL1 et HL2, chacune étant située sur sa "propre" banque, et le signal sonore généré par la tête dynamique BA1. Comment fonctionne cette machine à sous ? Dans l'état initial, lorsque tous les passagers, le fret et le transporteur sont sur la même rive du fleuve, ce qui correspond à la position des aiguillages SAI-SA4 indiquée sur le schéma. Pour une histoire sur le fonctionnement du nœud logique, nous supposerons que la machine est alimentée, c'est-à-dire que les contacts du bouton SB1 sont fermés. Un niveau de tension élevé agit à la sortie des éléments DD1.1, DD1.2 et DD2.1 du nœud logique et, par conséquent, les LED ne s'allument pas (du fait que l'anode et la cathode de chacune d'elles ont presque la même tension, le courant à travers la LED ne fuit pas), et la sortie de l'élément DD2.2 est à un niveau bas. Lors de la mise sous tension avec le bouton SB1 "Crossing", un niveau de tension bas se produit à la broche d'entrée 2 de l'élément DD1.1 et à la broche d'entrée 3 de l'élément DD1.2, ainsi qu'aux deux entrées du Élément DD2.1. Pour les éléments 2I-NOT et ZI-NOT, cela suffit pour qu'un niveau de tension élevé apparaisse à leur sortie. Les deux entrées de l'élément DD2.2 à ce moment restent libres, par conséquent, il y a un niveau de tension élevé sur elles, et à la sortie de l'élément (broche 8), et donc à l'entrée inférieure de l'élément DD1.2 selon au circuit auquel il est connecté, - niveau de tension faible. Supposons que le joueur au premier coup transporte une chèvre de l'autre côté. Pour ce faire, il doit déplacer les boutons des interrupteurs SA2, SAI vers une autre position et appuyer sur le bouton SB1. Dans ce cas, les quatre éléments du nœud logique resteront dans leur état d'origine et aucune des LED ne s'allumera. Et si vous tentiez d'être le premier à transporter le loup ? Dans ce cas, le commutateur SA3 créera un niveau de tension bas à l'entrée supérieure de l'élément DD2.2 selon le circuit et un niveau haut apparaîtra à l'entrée inférieure de l'élément DD1.2. Le signal de même niveau sera sur les deux autres entrées de l'élément DD1.2, car elles seront libres. En conséquence, un niveau de tension bas apparaîtra à la sortie de l'élément DD1.2 et la LED HL2 s'allumera - signal d'une situation dangereuse (une chèvre restant sur le rivage peut manger du chou !). Et la LED HL1, située de l'autre côté de la rivière, restera éteinte, car à ce moment le commutateur SAI créera un niveau de basse tension à l'entrée supérieure de l'élément DD1.1. A partir des sorties des éléments DD1.1 et DD1.2, un signal de situation dangereuse (niveau bas) est également fourni aux bornes d'entrée 9 et 10 de l'élément DD1.3. Lorsqu'un niveau bas apparaît sur au moins l'un d'entre eux, l'élément passe dans un état unique, ce qui conduit au lancement d'un multivibrateur monté sur les éléments DD2.3 et DD2.4. Les oscillations générées par celui-ci avec une fréquence d'environ 500 Hz amplifient le pas sur le transistor VT1, qui est activé par un émetteur suiveur, et la tête BA1 émet un signal sonore d'alarme. L'interrupteur SA5 peut être utilisé pour désactiver l'alarme sonore, qui signale une erreur lors de la résolution du problème, ne laissant que l'alarme lumineuse. La résistance R5 limite le courant de base du transistor VT1. À travers la résistance R3, un niveau de tension élevé est appliqué à l'entrée supérieure de l'élément DD1.3, ce qui protège l'unité de signalisation de diverses interférences électriques. La résistance d'ajustement R6 définit le volume souhaité du son de la tête BA1. Les détails de la machine de jeu, à l'exception des éléments de commutation, des LED et de la tête dynamique, peuvent être montés sur une carte de circuit imprimé aux dimensions de 70x25 mm (Fig. 6, a) et placés dans une boîte en plastique ou en contreplaqué aux dimensions d'environ 120x90x50mm (Fig.6, b).
Sur le panneau avant du boîtier, il y a un dessin d'une rivière, le long du canal duquel les commutateurs SAI-SA4 sont fixés, et sur les rives opposées, les LED HL1 et HL2. Voici le switch SA5 et le bouton "Crossing" SB1. Commutateurs SAI-SA5-commutateurs à bascule MT-1 ou TV2-1, bouton SB1-KM1-1. Tête dynamique VA1-puissance 0,1 ... 0,25 W, par exemple 0,25GD-10. La source d'alimentation peut être un redresseur pleine onde 5V ou une batterie 3336. Avant de commencer à résoudre le problème, tous les aiguillages doivent être dans leur position initiale, correspondant à la situation où tous les passagers, fret et transporteur sont sur la même rive du fleuve. Ensuite, ils commencent à traverser de l'autre côté - ils placent les poignées des interrupteurs correspondants de manière à ce qu'ils soient dirigés vers la côte où le bateau doit naviguer, et en appuyant sur le bouton "Traversée", ils vérifient l'exactitude du mouvement. Si en même temps un signal lumineux ou sonore d'erreur apparaît, le mouvement est considéré comme incorrect - vous devez rechercher une autre solution au problème. Pour vous assurer que la machine à sous fonctionne correctement, vous devez connaître le processus de résolution d'un problème logique. Il peut être comme ça. Tout d'abord, le transporteur transporte la chèvre de l'autre côté. Puis il revient et prend le chou. De l'autre côté, il laisse le chou et prend la chèvre. Après avoir ramené la chèvre, il met le loup dans le bateau et le transporte jusqu'au chou, après quoi il revient et prend la chèvre. Ainsi, le problème est résolu en sept coups. Peut-il y avoir d'autres solutions au problème ? Pense.
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