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Dispositivi su elementi logici. Radio - per principianti
Elenco / Radio - per principianti Cominciamo con un multivibratore auto-oscillante. Essendo un dispositivo universale, può trovare una varietà di applicazioni. Prendiamo ad esempio un multivibratore con tre elementi logici. Se montato insieme ad un indicatore a transistor, diventa un generatore di impulsi luminosi che può essere utilizzato per un modello di lampeggiante. Se il transistor è di media o alta potenza, ad esempio KT801A, nel suo circuito del collettore possono essere incluse diverse lampade a incandescenza in miniatura collegate in parallelo: decoreranno un piccolo albero di Natale. Se la capacità del condensatore multivibratore è 1 μF e il resistore costante R1 è variabile, con una resistenza di 1,5 o 2,2 kOhm, si otterrà un generatore di oscillazioni di frequenza audio, adatto per testare le prestazioni dei ricevitori di trasmissioni radio e della frequenza audio amplificatori. All'uscita di tale dispositivo è possibile collegare una capsula telefonica DEM-4m o un indicatore a transistor, ma con una testa dinamica nel circuito del collettore. Il risultato è un generatore di suoni che può essere utilizzato come campanello di appartamento o per studiare a orecchio l'alfabeto del telegrafo. Nella prima versione, la tensione di alimentazione del generatore può essere fornita tramite il pulsante del campanello, nella seconda tramite i contatti del tasto telegrafico. La frequenza degli impulsi generati nell'intervallo 800...1000 Hz viene impostata utilizzando un resistore variabile o selezionando un resistore costante che lo sostituisce. Il prossimo esempio di utilizzo di un multivibratore è un generatore di segnali sonori intermittenti (Fig. 1).
Il dispositivo è costituito da due multivibratori interconnessi realizzati sugli elementi logici di un microcircuito K155LAZ. Un multivibratore basato sugli elementi DD1.3 e DD1.4 genera vibrazioni con una frequenza di circa 1000 Hz, che la capsula DEM-4m (BF1) converte in suono. Ma il suono è intermittente, perché il funzionamento di questo multivibratore è controllato da un altro, assemblato sugli elementi logici DD1.1 e DD1.2. Genera impulsi di clock con una frequenza di ripetizione di circa 1 Hz. Il segnale acustico nel telefono viene emesso solo durante i periodi di tempo in cui viene visualizzato un livello di tensione elevato all'uscita del multivibratore dell'orologio. La durata dei segnali sonori può essere modificata selezionando il condensatore C1 e il resistore R1 e l'altezza del suono - selezionando il condensatore C2 e il resistore R2. Un monovibratore, integrato con un dispositivo di segnalazione luminosa (Fig. 2), può diventare la base di una slot machine o di un'attrazione. Ad esempio, un'attrazione con nome in codice "Spegni la candela". L'attrazione stessa è un modello di una candela accesa su un supporto. Se soffi con forza su una candela, la lampada a incandescenza HL1 mascherata dal suo "stoppino" dovrebbe spegnersi e dopo un po 'si riaccenderà.
Il "segreto" dell'attrazione è che la parete del supporto dietro la candela è un tessuto leggero e opaco, sul retro del quale, di fronte allo "stoppino" della candela, si trova una piccola latta. Questo è il contatto del sensore-interruttore SF1. A una distanza di 3...5 mm da esso, è fissata l'estremità di un pezzo di filo spesso: il secondo contatto dell'interruttore. Quando soffiano sulla “candela”, il flusso d'aria piega la parete in tessuto della scatola e i contatti dell'interruttore si chiudono. All'uscita del monovibratore appare un impulso di basso livello, che chiude il transistor e spegne la lampada. Un altro esempio del possibile utilizzo di una macchina del genere è un poligono di tiro per “sparare” una pallina da tennis. Il "centro" del bersaglio è una piastra metallica con un diametro di 80...100 mm - questo è uno dei contatti SF1. A poca distanza dal primo, si rafforza il secondo contatto. Quando si colpisce con precisione il centro del bersaglio, i contatti si chiudono brevemente e la spia si spegne. Ma puoi assicurarti che la spia, al contrario, si accenda quando colpisci con precisione il bersaglio. In questo caso, è sufficiente utilizzare per l'indicatore un transistor con struttura pnp, ad esempio della serie P213 o KT814, e invertire le connessioni dei terminali del suo emettitore e collettore, come mostrato in Fig. 2, b. In questo caso, non è necessario che il resistore sia incluso nel circuito di base del transistor. Interessante è anche un dispositivo a scatto singolo come generatore a impulso singolo per testare le prestazioni di strumenti e dispositivi di tecnologia digitale, di cui parleremo poco dopo. Ora forniremo alcuni altri esempi dell'applicazione pratica di un multivibratore autooscillante nei progetti di radioamatori. Nella fig. La Figura 3 mostra uno schema del dispositivo di misurazione più semplice: una sonda, con la quale è possibile verificare la qualità dei contatti elettrici dell'impianto, l'interruttore, l'integrità della bobina del circuito oscillante, la funzionalità del diodo, la qualità del condensatore, la giunzione p-n del transistor.
La sonda si basa su un multivibratore simmetrico basato sugli elementi DD1.1 e DDl.2, che genera impulsi con una frequenza di ripetizione di circa 1 kHz. L'indicatore della sonda è il LED HL1 o le cuffie TON-1, TON-2 o TEG-1 ad alta impedenza collegate a una presa XS1 a due prese. Le sonde XA1 e XA2 fungono da contatti di una sorta di interruttore, attraverso il quale la tensione della fonte di alimentazione GB1 viene fornita al microcircuito. Finché le sonde non sono collegate tra loro, il circuito di alimentazione è interrotto e il multivibratore non funziona. Se si toccano le estremità del conduttore o i terminali di un induttore funzionante con le sonde, il circuito di alimentazione del microcircuito verrà chiuso e il multivibratore inizierà a generare oscillazioni elettriche di frequenza audio. Ad un livello di alta tensione all'uscita (sul pin 6) del multivibratore, il LED HL1 si accenderà e ad un livello di bassa tensione si spegnerà. E poiché la frequenza degli impulsi generati è piuttosto elevata, l'occhio non nota il lampeggiamento del LED: brilla come se fosse continuo. Se, tuttavia, si verifica un'interruzione nel conduttore sottoposto a test o nella bobina, dai telefoni non verrà emesso alcun bagliore o suono del LED. Per testare un diodo a semiconduttore, le sonde della sonda vengono collegate ai suoi terminali: prima in una polarità e poi, invertendole, nell'altra. Con una connessione, quando il diodo relativo alla fonte di alimentazione è acceso nella direzione in avanti, dovrebbero esserci segnali luminosi e sonori, ma con la direzione opposta non dovrebbero esserci. La comparsa di segnali con qualsiasi polarità di connessione della sonda indicherà una rottura termica della giunzione p-n del diodo e l'assenza di segnali con qualsiasi polarità di connessione indicherà un circuito aperto del diodo. Allo stesso modo, viene verificata la funzionalità delle giunzioni p-n del collettore e dell'emettitore dei transistor. La funzionalità dei condensatori viene verificata per guasti (cortocircuito delle piastre) dall'assenza di un segnale luminoso (o sonoro) quando i loro conduttori toccano le sonde della sonda. Quando si testa un condensatore ad alta capacità, potrebbe apparire un segnale acustico a breve termine e un LED lampeggiante quando le sonde della sonda sono collegate ai suoi terminali. Questi segnali sono causati dalla corrente di carica del condensatore. Più a lungo durano, maggiore è la capacità del condensatore da testare. La fonte di alimentazione per tale sonda può essere una batteria 3336 o tre celle galvaniche 316, 332 collegate in serie. Utilizzando gli elementi logici 2I-NOT, puoi costruire un semplice generatore di oscillazioni di frequenza audio (3F) e radiofrequenza (RF) per testare i percorsi dei ricevitori di trasmissione. Un esempio è un dispositivo, il cui schema è mostrato in Fig. 4
Il generatore di oscillazioni di frequenza audio (circa 1 kHz) è un multivibratore basato sugli elementi D.D1.3 e DD1.4. Le oscillazioni da esso generate attraverso l'inverter DD2.2, il condensatore C5 e la presa XS2 “AF”, utilizzando la sonda XA1 inserita in questa presa, vengono alimentate all'ingresso dell'amplificatore audio in prova. Il generatore di oscillazioni a radiofrequenza è formato dagli elementi logici DD1.1, DD1.2, bobina L1 e condensatori C1, C2. La frequenza delle sue oscillazioni, determinata principalmente dall'induttanza della bobina L1, può essere modificata entro piccoli limiti da un condensatore variabile C1. L'elemento DD2.1 funge da mixer per il dispositivo. Il suo pin di ingresso 1 riceve oscillazioni di radiofrequenza e il pin 2 riceve oscillazioni di frequenza audio. Di conseguenza, all'uscita dell'elemento si forma un segnale a radiofrequenza a impulsi modulato da oscillazioni di frequenza audio. Attraverso il condensatore C4 e la presa XS1 “RF” viene alimentato all'ingresso del percorso a radiofrequenza (o uno dei suoi nodi) del ricevitore in prova. La bobina L1 del circuito del generatore di radiofrequenza può essere avvolta su un telaio con un diametro di 8...9 mm con all'interno un pezzo di barra di ferrite da 600NM. Affinché la sonda funzioni nella gamma 3...7 MHz, è necessario avvolgere 50... sul telaio. 55 giri di filo PEV-2 0,2... 0,3. Il trimmer KPK-1 può essere utilizzato come condensatore variabile (C1). Il progetto di un tale generatore di sonde è arbitrario. Per alimentarlo è consigliabile utilizzare una fonte di tensione da 5V, ma è possibile anche una batteria 3336. E un altro esempio dell'uso pratico degli elementi logici dei microcircuiti digitali è il gioco "Crossing". Il contenuto di questo gioco si basa su un antico problema logico riguardante un lupo, una capra e un cavolo, che il trasportatore deve trasportare senza perdite sulla sponda opposta del fiume. Ma la barca è così piccola che, oltre al vettore stesso, può ospitare solo un passeggero o un carico. Non puoi lasciare un lupo con una capra o una capra con cavoli sulla riva: ci saranno sicuramente delle perdite. Solo un lupo e un cavolo possono essere lasciati insieme incustoditi. Cosa dovrebbe fare il corriere in una situazione del genere? Per risolvere questo problema, il radioamatore I. Sinelnikov di Kaliningrad ha proposto un dispositivo elettronico da gioco basato sugli elementi logici 2I-NOT e ZI-NOT, il cui schema elettrico vedete in Fig. 5.
Usando gli interruttori SA1-SA4, il giocatore “trasporta” passeggeri e merci sulla sponda opposta del fiume. Quindi, ad esempio, se ritiene che una capra debba essere prima traghettata attraverso il fiume, sposta verso il basso (secondo lo schema) il contatto mobile degli interruttori SA2 “Capra” e SA1 “Portatore”. La posizione delle manopole degli interruttori sul pannello frontale della scatola in cui è montato il gioco mostra la situazione attuale all'incrocio. Gli elementi DD1.1, DD1.2 e DD2.1, DD2.2 formano un nodo logico che genera un segnale di una mossa errata, in cui si verifica una situazione pericolosa su una delle sponde del fiume (un lupo può mangiare una capra , e una capra può mangiare cavoli). Un errore viene indicato dai LED HL1 e HL2, ciascuno dei quali si trova sul proprio lato, e da un segnale sonoro creato dalla testina dinamica BA1. Come funziona questa slot machine? Nello stato iniziale, quando tutti i passeggeri, il carico e il vettore si trovano sulla stessa sponda del fiume, che corrisponde alla posizione degli interruttori SAI-SA4 mostrata nel diagramma. Per parlare del funzionamento del nodo logico supponiamo che la macchina sia alimentata, cioè che i contatti del pulsante SB1 siano chiusi. All'uscita degli elementi DD1.1, DD1.2 e DD2.1 del nodo logico, opera un livello di tensione elevato e, pertanto, i LED non si accendono (a causa del fatto che l'anodo e il catodo di ciascuno di essi hanno quasi la stessa tensione, la corrente attraverso il LED non perde) e l'uscita dell'elemento DD2.2 è bassa. Quando si accende l'alimentazione con il pulsante SB1 "Crossing", si verifica un basso livello di tensione sul pin di ingresso 2 dell'elemento DD1.1 e sul pin di ingresso 3 dell'elemento DD1.2, nonché su entrambi gli ingressi dell'elemento DD2.1. Per gli elementi 2I-NOT e ZI-NOT questo è sufficiente affinché sulla loro uscita appaia un livello di tensione elevato. Entrambi gli ingressi dell'elemento DD2.2 rimangono liberi in questo momento, quindi su di essi è presente un livello di tensione elevato, e all'uscita dell'elemento (pin 8), e quindi all'ingresso inferiore dell'elemento DD1.2 in il circuito al quale è collegato, - basso livello di tensione. Supponiamo che la prima mossa del giocatore sia trasportare una capra dall'altra parte. Per fare ciò, deve spostare gli interruttori SA2, SAI in un'altra posizione e premere il pulsante SB1. In questo caso tutti e quattro gli elementi del nodo logico rimarranno nel loro stato originale e nessun LED si accenderà. E se provassi prima a trasportare il lupo? In questo caso, l'interruttore SA3 creerà un livello di bassa tensione sull'ingresso superiore dell'elemento DD2.2 e un livello alto apparirà sull'ingresso inferiore dell'elemento DD1.2. Il segnale dello stesso livello sarà sugli altri due ingressi dell'elemento DD1.2, poiché saranno liberi. Di conseguenza, all'uscita dell'elemento DD1.2 apparirà un livello di bassa tensione e il LED HL2 si accenderà - un segnale di una situazione pericolosa (una capra lasciata sulla riva potrebbe mangiare il cavolo!). E il LED HL1, situato dall'altra parte del fiume, rimarrà spento, poiché in questo momento l'interruttore SAI creerà un livello di bassa tensione all'ingresso superiore dell'elemento DD1.1. Dalle uscite degli elementi DD1.1 e DD1.2, il segnale di una situazione pericolosa (livello basso) viene fornito anche ai pin di ingresso 9 e 10 dell'elemento DD1.3. Quando appare un livello basso su almeno uno di essi, l'elemento passa allo stato singolo, che porta al lancio di un multivibratore assemblato sugli elementi DD2.3 e DD2.4. Le oscillazioni che genera con una frequenza di circa 500 Hz amplificano lo stadio sul transistor VT1, collegato dall'emettitore inseguitore, e la testa BA1 emette un segnale sonoro allarmante. Utilizzando l'interruttore SA5 è possibile disattivare l'allarme sonoro che segnala un errore durante la risoluzione di un problema, lasciando solo un allarme luminoso. Il resistore R5 limita la corrente di base del transistor VT1. Attraverso il resistore R3, un livello di alta tensione viene fornito all'ingresso superiore dell'elemento DD1.3, che protegge l'unità di allarme da vari disturbi elettrici. Il resistore di sottostringa R6 imposta il volume sonoro desiderato della testina BA1. Le parti della macchina da gioco, ad eccezione degli elementi di commutazione, dei LED e della testina dinamica, possono essere montate su un circuito stampato di 70x25 mm (Fig. 6, a) e collocate in una scatola di plastica o compensato di circa 120x90x50 mm (Fig. 6, b).
Sul pannello frontale della scatola è presente il disegno di un fiume, lungo il cui letto sono montati gli interruttori SAI-SA4, e sulle sponde opposte sono presenti i LED HL1 e HL2. Qui si trovano anche l'interruttore SA5 e il pulsante SB1 “Crossing”. Interruttori SAI-SA5-interruttori a levetta MT-1 o TV2-1, pulsante SB1-KM1-1. Testa dinamica BA1 con una potenza di 0,1...0,25 W, ad esempio 0,25GD-10. La fonte di alimentazione può essere un raddrizzatore a onda intera con uscita a 5 V o una batteria 3336. Prima di iniziare a risolvere il problema, tutti gli interruttori devono essere nella loro posizione iniziale, corrispondente alla situazione in cui tutti i passeggeri, il carico e il vettore si trovano sulla stessa sponda del fiume. Quindi iniziano ad attraversare verso l'altra sponda: impostano le maniglie degli interruttori corrispondenti in modo che siano dirette verso la riva dove la barca dovrebbe navigare e, premendo il pulsante "Attraversamento", controllano la correttezza del movimento. Se allo stesso tempo viene visualizzato un segnale di errore luminoso o acustico, la mossa è considerata errata: è necessario cercare un'altra soluzione al problema. Per assicurarti che la slot machine funzioni correttamente, devi conoscere il processo di risoluzione di un problema logico. Potrebbe essere così. Innanzitutto, il corriere trasporta la capra dall'altra parte. Poi torna e porta via il cavolo. Dall'altra sponda lascia il cavolo e prende la capra. Dopo aver riportato indietro la capra, mette il lupo sulla barca e lo trasporta al cavolo, dopodiché ritorna e prende la capra. Pertanto, il problema è risolto in sette mosse. Potrebbero esserci altre opzioni per risolvere il problema? Pensaci.
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