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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Semaforo a quattro direzioni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante La prima versione del semaforo (Fig. 8) comprende un oscillatore principale basato sugli elementi logici DD1.1, DD1.2, un contatore binario DD2, elementi logici DD1.3, DD1.4, DD3.1 -DD3.4 e interruttori a transistor VT1-VT5, che controllano i propri gruppi di LED dello stesso colore. I LED nei gruppi sono contrassegnati da due direzioni: 1 e 2. Poiché ogni gruppo ha due LED collegati in serie, ciò significa che, ad esempio, uno dei LED verdi della coppia HL1, HL2 è diretto in una direzione e l'altro nella direzione opposta. Successivamente i LED verdi HL11 e HL12 dovrebbero essere posizionati in direzione perpendicolare, anch'essi uno in ciascuna direzione.
Consideriamo il funzionamento del dispositivo, utilizzando non solo il circuito, ma anche il diagramma del segnale (Fig. 9) nei suoi diversi punti. L'oscillatore principale produce segnali con una frequenza di circa 1,5 Hz. Arrivano all'ingresso di conteggio (pin 10) del microcircuito DD2, quindi alle sue uscite inizieranno ad apparire sequenze di impulsi di frequenze diverse.
Supponiamo che inizialmente sia accesa la luce rossa della direzione 1 (led HL7, HL8, schema 4, periodo t0-t1; in futuro verrà indicato tra parentesi il numero dello schema e il periodo corrispondente), poiché il pin 4 di DD2 è basso e il transistor VT3 è aperto. Allo stesso tempo, si accenderà la luce verde della direzione 2 (9, t0-t1), poiché ci sarà un livello alto sul pin 10 dell'elemento DD3.3 (8, t0-t1) e sul pin 11 dell'elemento DD1.4 (5, t0-t1). elemento DD1.3 ci sarà anche un livello alto (diagramma 1, periodo t1 - t5). Dopo che sono trascorsi otto impulsi, all'uscita dell'elemento buffer DD2 (3, t1) apparirà un livello logico alto (1.4, t10) e con l'inizio del nono impulso sul pin 1.3 del contatore DD1. L'elemento DD1 inizierà a commutare con gli impulsi provenienti dal pin 2 dell'elemento DDXNUMX (XNUMX, tXNUMX - tXNUMX). Poiché l'uscita dell'elemento DD3.2 è alta (7, t1-12), il diodo VD1 è chiuso. Un livello alto (10, t3.3-8) rimarrà sul pin 1 dell'elemento DD12, quindi appariranno degli impulsi (3.4, t9-t1) all'uscita dell'elemento DD2, che accenderanno i LED verdi HL11 , HL12 in una modalità operativa lampeggiante. I led rossi HL7, HL8 continueranno ad accendersi (4, t1-t2). Al termine dei quattro impulsi, il pin 7 di DD2 (2, t2) apparirà alto. Sul pin 5 del contatore c'è anche un livello alto (3, t2-t3), quindi l'elemento DD3.2 passerà allo stato di livello basso sull'uscita (7, t2-t3). I LED gialli HL3-HL6 lampeggeranno in quattro direzioni. Il diodo di apertura VD1 a livello basso (5, t2-t3) commuterà l'elemento DD3.4 a uno stato di livello alto sull'uscita (9, t2-t3). I led verdi HL11, HL12 si spegneranno ed i led rossi HL7, HL8 continueranno ad accendersi per altri quattro impulsi (4, t2-t3). Quindi il livello alto sul pin 4 del contatore (4, t3) spegnerà i LED rossi HL7, HL8. Allo stesso tempo, tutti i LED gialli si spegneranno, poiché i livelli bassi sui pin 7 (2, t3) e 5 (3, t3) del contatore trasferiranno l'elemento DD3.2 allo stato di livello alto sull'uscita (7 , t3). Un livello alto sul pin 4 di DD2 (4, t3) accenderà i LED rossi HL9, HL10 nell'altra direzione. Si accenderanno anche i LED verdi HL1, HL2, perché sui pin 1 (5, t3) e 2 (4, t3) dell'elemento DD3.1 appariranno livelli alti. Ciò continuerà per altri otto impulsi all'uscita dell'elemento DD1.3(1, t3-t4). Quindi un livello alto sul pin 13 dell'elemento DD1.4 (3, t4-t5) consentirà il passaggio di impulsi dall'uscita dell'elemento DD1.3 a BxoflDD3.1 (5, t4-t5). I LED HL1 e HL2 inizieranno a lampeggiare Dopo quattro impulsi, il livello basso all'uscita dell'elemento DD3.2 (7, t5-t6) spegnerà questi LED e accenderà il giallo HL3-HL6. I LED rossi HL9, HL10 continuano ad accendersi per tutto questo tempo (8, t3-t6). Con l'arrivo del successivo, 33esimo impulso (dall'inizio del semaforo), il dispositivo tornerà al suo stato originale (1 - 6, t6) - i LED rossi HL7, HL8 e i LED verdi HL11, HL12 lampeggeranno, e il resto uscirà. Successivamente verranno ripetuti i processi sopra descritti. Oltre a quelli indicati nello schema, al posto di DD1, DD3 è consentito utilizzare i microcircuiti K564LA7, K176LA7. Transistor - qualsiasi serie KT361, KT3107, diodo VD1 - qualsiasi serie KD503, KD521, KD522, LED - qualsiasi domestico o importato con la massima efficienza luminosa e il corrispondente colore luminoso. A seconda delle dimensioni del semaforo è possibile utilizzare LED miniaturizzati con un diametro di circa 3 mm oppure LED più grandi con un diametro di 10...12 mm. I LED vengono posizionati nel corpo di un semaforo quadridirezionale o in semafori singoli, installando tre LED in ciascuno (uno per colore) e collegandoli secondo la Fig. 10.
Negli incroci trafficati, oltre ai semafori per le auto, sono installati semafori bicolore per i pedoni, che lavorano in coordinamento con quelli delle automobili. Pertanto, la seconda versione del semaforo, più complessa (Fig. 11), è integrata con semafori pedonali.
La logica dietro il semaforo è la seguente. All'inizio funziona come il precedente: la luce verde è accesa in una direzione mentre la luce rossa è accesa nell'altra. Poi la luce verde lampeggia, dopodiché si accende la luce gialla e i colori cambiano nella direzione opposta. Allo stesso tempo, i semafori pedonali sono sempre rossi. Dopo aver superato il ciclo di incandescenza nella direzione opposta, si accende la luce gialla, dopodiché si accende la luce rossa su tutti i semafori principali (automobilistici) e la luce verde sui semafori pedonali. Dopo un certo tempo il semaforo verde “pedonale” si spegne, i semafori principali diventano gialli e poi il ciclo ricomincia. In questo progetto, inoltre, il rapporto tra la durata del colore principale e la durata del bagliore giallo viene aumentato (come nei semafori reali) e questo rapporto può essere modificato entro piccoli limiti. Consideriamo la progettazione e il funzionamento di un semaforo secondo il suo schema circuitale insieme allo schema del segnale (Fig. 12) in vari punti della struttura. Il semaforo è costituito da un oscillatore principale basato sugli elementi DD1.1, DD1.2, un contatore binario DD2, microcircuiti DD3-DD5, interruttori a transistor VT1-VT8 e LED HL1-HL20.
L'oscillatore master produce oscillazioni con una frequenza determinata dalla posizione del resistore trimmer R2 e dai valori degli elementi C1, C2, R3, R4. Più il motore è vicino al terminale superiore del resistore nel circuito, più bassa è la frequenza del generatore e viceversa. Gli impulsi del generatore vengono forniti all'ingresso del contatore DD2 (pin 10) e al pin 1 dell'inverter buffer DD5.1. All'inizio del ciclo si accenderanno i LED rossi HL7 e HL8 della stessa direzione, poiché il pin 4 del contatore ha un livello logico basso (4,t0-t2). Si accendono anche i LED verdi HL11, HL12 perpendicolari alla direzione del movimento (14, t0-t2), poiché gli ingressi dell'elemento DD3.3 hanno livelli alti (6 e t0-t2). Contemporaneamente si accenderanno i led rossi HL17-HL20 del semaforo “pedonale” (17, t0-t2). Il dispositivo sarà in questo stato per 16 impulsi di clock del generatore (1-17, t0-t2). Il diciassettesimo impulso sposterà il contatore ad uno stato di livello alto sul pin 5 (3, t2-t3) e il pin 12 dell'elemento DD1.4 inizierà a ricevere impulsi dall'uscita dell'elemento DD1.3 attraverso il resistore R7 (6, t2-t3). I LED verdi HL11, HL12 entreranno in modalità lampeggiante. Dopo otto lampeggi, questi LED si spegneranno, poiché l'elemento DD3.2 passerà allo stato di livello basso sull'uscita (11, t3-t4). Il diodo VD4 aperto trasferirà l'elemento DD3.3 ad uno stato di livello alto sull'uscita (14, t3-t4). I LED gialli HL5, HL6 di una direzione (11, t3-t4) e gli stessi LED HL1, HL2 dell'altra direzione si accenderanno - dopo tutto, tutti gli ingressi dell'elemento DD4.1 avranno livelli alti (2,3,13 ,3, t4-t1) e il transistor VT2 si aprirà utilizzando il diodo VD15 (3, t4-tXNUMX). Allo stesso tempo, un livello basso passerà attraverso il diodo VD1 al motore del resistore trimmer e bypasserà la sua parte inferiore secondo il circuito (9, t3-t4). La frequenza del generatore aumenterà (1, t3-t4), il che porterà ad una riduzione della durata del segnale giallo. Dopo i successivi otto impulsi di clock, i LED rosso HL7, HL8 e giallo HL1, HL2, HL5, HL6 si spegneranno, ma i LED rosso HL9, HL10(13, t4-t6) e verde HL3, HL4 (10, t4-t6 ) I LED si accenderanno. Un livello elevato al catodo del diodo VD1 commuterà il funzionamento del generatore in modalità normale: la frequenza del generatore scenderà a quella originale (1 e 15, t4-t6). I LED rossi HL17-HL20 si illumineranno ancora (17, t4-t6). Il dispositivo ora completerà un ciclo per la direzione opposta. Dopo 16 impulsi di clock, i LED verdi HL3, HL4 entreranno in modalità lampeggiante: un livello alto sul pin 5 del contatore (3, t8-t7) consentirà il passaggio degli impulsi di clock all'elemento DD1.4. Dopo otto lampeggi (10, t8-t7), i LED HL3, HL4 si spegneranno, poiché l'elemento DD3.2 a livello basso alla sua uscita commuterà l'elemento DD4 attraverso il diodo VD6 (11 e 7, t8 -t1.4) ad uno stato di livello alto sull'uscita ( 10, t7-18). I LED gialli HL5, HL6 (11, t7-t8) lampeggeranno. Nella direzione opposta, durante questo periodo i LED gialli HL1, HL2 non si accenderanno (15, t7-t8), ma continueranno ad accendersi i LED rossi HL9, HL10 (13, t7-t8). Un livello basso dal pin 14 dell'elemento DD3.2 (11, t7-t8) attraverso il diodo VD5 aumenterà nuovamente la frequenza degli impulsi del generatore per la durata dei LED gialli (9 e t7-t8). Al termine degli otto impulsi di clock, i LED rossi lampeggianti HL9, HL10 (7, t8-t12) dell'altra direzione si aggiungeranno ai LED rossi HL8, HL11 di una direzione che continuano ad accendersi. I semafori “automobilistici” avranno il rosso, vietando la circolazione in tutte le direzioni. Contemporaneamente si spegneranno i led rossi HL17-HL20 del semaforo “pedonale” (17, t8-t10) e si accenderanno i led verdi HL13-HL16 (16, t8-t10). Si illumineranno per 16 impulsi di clock (t8-t10). Quindi il livello alto all'uscita dell'elemento DD3.4 (16, t10-t11) spegnerà i LED verdi HL13-HL16 e accenderà i LED rossi HL17-HL20. Livelli elevati sui pin 5 e 6 del contatore (3 e 5, rispettivamente, t10-t11) trasformeranno l'elemento DD3.1 in uno stato di basso livello sull'uscita (15, t10-t11). Si accenderanno i led gialli HL1, HL2, la frequenza del generatore aumenterà (1 e 9, t10-t11). Nella direzione opposta i led rossi HL7, HL8 (12, t10-t11) saranno ancora accesi. Dopo i successivi otto impulsi di clock, i LED gialli HL7, HL8 si spegneranno, poiché in questo momento (tn) verranno generati livelli alti sui pin 7, 5, 6 del contatore (2,3,5, t11) utilizzando l'elemento DD4.2 e inverter DD5.3 un breve impulso di reset (8, t11), che verrà inviato al pin 11 del contatore. Ora il contatore verrà ripristinato al suo stato originale e il ciclo del semaforo si ripeterà. In questo disegno puoi utilizzare le stesse parti del precedente. I LED HL1-HL12 dei semafori principali devono essere montati come nella prima opzione. Ma a quelli principali si aggiungeranno i led per semafori “pedonali”, che dovranno essere collegati tra loro secondo la Fig. 13.
La configurazione del dispositivo si riduce all'impostazione del rapporto desiderato tra la durata dei segnali principali e la durata della luce gialla utilizzando il resistore di regolazione R2. Quando la luce gialla è accesa, la frequenza del generatore è massima e quando i segnali principali sono accesi, viene determinata da un resistore di regolazione. Più il motore è vicino al terminale superiore del circuito, più bassa è la frequenza del generatore. Pertanto, variando la frequenza fondamentale del generatore entro certi limiti, sarà possibile selezionare il rapporto di durata sopra indicato. Letteratura
Autore: I.Potachin, Fokino, regione di Bryansk
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