Hcf4060Be схема включения: Микросхема hcf4060be и ее аналог

Управление реализовано на микросборке HCF4060BE, которая совмещает внутри себя 14-разрядным счетчиком с компонентами задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором типа S9012. Он нагружен на реле типа S3-12A. Таким образом схемотехнически реализован таймер, включающий реле на время заряда аккумуляторной батареи около часа. При включении ЗУ и подсоединения аккума контакты реле находятся в нормально разомкнутом положении. HCF4060BE получает питание через стабилитрон 1N4742A на 12 вольт, т.к с выхода выпрямителя идет около 24 вольт.

При замыкании кнопки «Запуск» напряжение с выпрямителя начинает следовать на стабилитрон через сопротивление R6, потом стабилизированное напряжение идет на 16 вывод U1. Раскрывается транзистор S9012, которым управляет HCF4060BE. Напряжение через открытые переходы транзистора S9012 следует на обмотку реле. Контакты последнего замыкаются, и аккумулятор начинает заряжаться. Защитный диодик VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает VT от скачка оборотного напряжения, которое возникнет в момент обесточивания обмотки реле. VD5 не дает разряжаться аккумулятору при отключении сетевого напряжения. С размыканием контактов кнопки «Запуск» ничего не произойдет т.к питание идет через диодик VD7 (1N4007), стабилитрон VD6 и гасящий резистор R6. Потому микросхема будет получать питание даже после отпускания кнопки.

Датчик температуры аккумулятора | Датчики температуры

Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта

Схема, устройство, ремонт

Без сомнений, электроинструмент значительно облегчает наш труд, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и всевозможные шуруповёрты с автономным питанием. Рассмотрим устройство, принципиальную схему и ремонт зарядного устройства для аккумуляторов от шуруповёрта фирмы «Интерскол».

Для начала взглянем на принципиальную схему. Она срисована с реальной печатной платы зарядного устройства.

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора GS-1415. Мощность его около 25-26 Ватт. Считал по упрощённой формуле, о которой уже говорил здесь .

Пониженное переменное напряжение 18V со вторичной обмотки трансформатора поступает на диодный мост через плавкий предохранитель FU1. Диодный мост состоит из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408. Каждый из диодов 1N5408 выдерживает прямой ток 3 ампера. Электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения после диодного моста.

Основа схемы управления — микросхема HCF4060BE. которая является 14-разрядным счётчиком с элементами для задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором структуры p-n-p S9012. Транзистор нагружен на электромагнитное реле S3-12A. На микросхеме U1 реализован своеобразный таймер, который включает реле на заданное время заряда — около 60 минут.

При включении зарядника в сеть и подключении аккумулятора контакты реле JDQK1 разомкнуты.

Микросхема HCF4060BE запитывается от стабилитрона VD6 — 1N4742A (12V). Стабилитрон ограничивает напряжение с сетевого выпрямителя до уровня 12 вольт, так как на его выходе около 24 вольт.

Если взглянуть на схему, то не трудно заметить, что до нажатия кнопки «Пуск» микросхема U1 HCF4060BE обесточена — отключена от источника питания. При нажатии кнопки «Пуск» напряжение питания от выпрямителя поступает на стабилитрон 1N4742A через резистор R6.

Далее пониженное и стабилизированное напряжение поступает на 16 вывод микросхемы U1. Микросхема начинает работать, а также открывается транзистор S9012. которым она управляет.

Напряжение питания через открытый транзистор S9012 поступает на обмотку электромагнитного реле JDQK1. Контакты реле замыкаются, и на аккумулятор поступает напряжение питания. Начинается заряд аккумулятора. Диод VD8 (1N4007 ) шунтирует реле и защищает транзистор S9012 от скачка обратного напряжения, которое образуется при обесточивании обмотки реле.

Диод VD5 (1N5408) защищает аккумулятор от разряда, если вдруг будет отключено сетевое питание.

Что будет после того, когда контакты кнопки «Пуск» разомкнутся? По схеме видно, что при замкнутых контактах электромагнитного реле плюсовое напряжение через диод VD7 (1N4007 ) поступает на стабилитрон VD6 через гасящий резистор R6. В результате микросхема U1 остаётся подключенной к источнику питания даже после того, как контакты кнопки будут разомкнуты.

Сменный аккумулятор.

Сменный аккумулятор GB1 представляет собой блок, в котором последовательно соединено 12 никель-кадмиевых (Ni-Cd) элементов, каждый по 1,2 вольта.

На принципиальной схеме элементы сменного аккумулятора обведены пунктирной линией.

Суммарное напряжение такого составного аккумулятора составляет 14,4 вольт.

Также в блок аккумуляторов встроен датчик температуры. На схеме он обозначен как SA1. По принципу действия он похож на термовыключатели серии KSD. Маркировка термовыключателя JJD-45 2A. Конструктивно он закреплён на одном из Ni-Cd элементов и плотно прилегает к нему.

Один из выводов термодатчика соединён с минусовым выводом аккумуляторной батареи. Второй вывод подключен к отдельному, третьему разъёму.

Алгоритм работы схемы довольно прост.

При включении в сеть 220V зарядное устройство ни как не проявляет свою работу. Индикаторы (зелёный и красный светодиоды) не светятся. При подключении сменного аккумулятора загорается зелёный светодиод, который свидетельствует о том, что зарядник готов к работе.

При нажатии кнопки «Пуск» электромагнитное реле замыкает свои контакты, и аккумулятор подключается к выходу сетевого выпрямителя, начинается процесс заряда аккумулятора. Загорается красный светодиод, а зелёный гаснет. По истечении 50 — 60 минут, реле размыкает цепь заряда аккумулятора. Загорается светодиод зелёного цвета, а красный гаснет. Зарядка завершена.

После зарядки напряжение на клеммах аккумулятора может достигать 16,8 вольт.

Такой алгоритм работы примитивен и со временем приводит к так называемому «эффекту памяти» у аккумулятора. То есть ёмкость аккумулятора снижается.

Если следовать правильному алгоритму заряда аккумулятора для начала каждый из его элементов нужно разрядить до 1 вольта. Т.е. блок из 12 аккумуляторов нужно разрядить до 12 вольт. В заряднике для шуруповёрта такой режим не реализован .

Вот зарядная характеристика одного Ni-Cd аккумуляторного элемента на 1,2V.

На графике показано, как во время заряда меняется температура элемента (temperature ), напряжение на его выводах (voltage ) и относительное давление (relative pressure ).

Специализированные контроллеры заряда для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, как правило, работают по так называемому методу дельта -ΔV. На рисунке видно, что в конце зарядки элемента происходить уменьшение напряжения на небольшую величину – порядка 10mV (для Ni-Cd) и 4mV (для Ni-MH). По этому изменению напряжения контроллер и определяет, зарядился ли элемент.

Так же во время зарядки происходит контроль температуры элемента с помощью термодатчика. Тут же на графике видно, что температура зарядившегося элемента составляет около 45 0 С.

Вернёмся к схеме зарядного устройства от шуруповёрта. Теперь понятно, что термовыключатель JDD-45 отслеживает температуру аккумуляторного блока и разрывает цепь заряда, когда температура достигнет где-то 45 0 С. Иногда такое происходит раньше того, как сработает таймер на микросхеме HCF4060BE. Такое происходит, когда емкость аккумулятора снизилась из-за «эффекта памяти». При этом полная зарядка такого аккумулятора происходит чуть быстрее, чем за 60 минут.

Как видим из схемотехники, алгоритм заряда не самый оптимальный и со временем приводит к потере электроёмкости аккумулятора. Поэтому для зарядки аккумулятора можно воспользоваться универсальным зарядным устройством. например, таким, как Turnigy Accucell 6.

Возможные неполадки зарядного устройства.

Со временем из-за износа и влажности кнопка SK1 «Пуск» начинает плохо срабатывать, а иногда и вообще отказывает. Понятно, что при неисправности кнопки SK1 мы не сможем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер.

Также могут иметь место выход из строя стабилитрона VD6 (1N4742A) и микросхемы U1 (HCF4060BE).

Если же элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрения, а включения режима заряда не происходит, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) в аккумуляторном блоке.

Схема достаточно примитивна и не вызывает проблем в диагностике неисправности и ремонте даже у начинающих радиолюбителей .

Ремонт аккумулятора для шуруповерта

И так, в качестве примера мы возьмем шуруповерт фирмы Bosch марки GSR 12-2 рrofessional. Он оснащен никель-кадмиевой разновидностью аккумуляторов. Традиционный сервис аналогично ремонту редуктора шуруповерта может вам предложить лишь замену целиком запасной части. Однако не каждому легко решиться на такую покупку, узнав стоимость нового источника питания для инструмента. Предлагаем решать эту распространенную «энергетическую проблему» своими силами.

«Родной» аккумулятор от инструмента Bosch обладает разборной конструкцией.

Если аккумуляторная батарея вашего шуруповерта произведена в Китае, тогда с ней при разборке также проблем не возникнет – три самореза позволят вам заглянуть внутрь блока. Если у вас была возможность сравнить внутренности фирменного инструмента и инструмента «по доступной цене», то вы наверняка сразу увидели тонкие силовые провода, некачественную пайку соединительных шин, отсутствие датчика температуры, а также устройства, которое выравнивает заряд в банках многоразовой батареи, скрепление элементов питания меж собой при помощи скотча и многое иное. Этот список можно продолжать долго.

Итак, нам надо из аккумуляторного корпуса извлечь элементы. Для этого на одном из 4-х винтов надо удалить пластиковую заводскую пломбу и, чуть прижав стопорные механизмы, коими источник электропитания крепится к инструменту, снять верхнюю крышку. Любая аккумуляторная батарея собрана из отдельных аккумуляторов одинаковой емкости и размеров.

Термодатчик

У шуроповерта источник питания оснащен четырьмя контактами: двумя силовыми (как на обыкновенной батарейке плюс и минус), а также специальным контактом управления (он соединяет датчик температуры внутри батареи с определенным зарядным устройством). Опция термодатчика очень важна – он в период зарядки отслеживает состояние температуры банок аккумулятора. В случае, когда расчетная температура превышена, датчик разрывает электрическую цепь, предотвращая тем самым разрушение элементов.

Если речь идет о «часовом» зарядном устройстве, благодаря которому заряд батареи осуществляется в течение одного часа, то тут применяются токи большой силы. В отсутствии термодатчика такие токи могут разрушить источник питания инструмента. Кроме того, аккумуляторные батареи известных мировых изготовителей оснащены еще одной важной функцией – устройством, позволяющим равномерно заряжать и разряжать все элементы батареи. Китайские дешевые аналоги полностью лишены таких сохраняющих и защитных опций.

Поиск неисправностей

Взятый для нашего примера аккумулятор находился в таком состоянии, что посредством него невозможно было осуществлять какие-то работы. Его емкости еле-еле хватало для закручивания десяти стандартных шурупов. После этого он полностью разряжался.

Как правило, причина данного поведения источника тока заключается в вышедшей из строя банке (ранее мы говорили, что из банок состоит батарея шуруповерта). Между собой банки в устройстве соединены последовательно (подобно батарейкам в фонарике). Из-за высокого внутреннего сопротивления сломавшегося баночного элемента, оставшиеся элементы батареи не могут зарядиться. Таким образом, аккумулятор не в состоянии полностью зарядиться.

Необходимо отметить, что поисками неисправных элементов следует заниматься после проведения полной зарядки. Вам при помощи обычного вольтметра надо будет измерить уровень напряжения аккумулятора в целом. Затем вам потребуется отыскать те самые сломавшиеся элементы, которые затем надо поменять. Необходимо помнить, что при выполнении замеров на каждом из аккумуляторных элементов в отдельности, результат измерений должен находиться в диапазоне от 1,2В до 1,4В. Если какая-либо банка обладает меньшим напряжением, значит она неисправна. Скорее всего, именно она препятствует нормальной работе всего устройства.

Итак, «слабое звено» вы выявили. Теперь необходимо проверить аккумулятор, убедиться в верности ваших действий. С этой целью все устройство надо собрать и, имитируя стандартный рабочий процесс, проверить его под нагрузкой. При этом можно, к примеру, закручивать саморезы, шурупы и т.п. По прошествии какого-то небольшого периода времени батарея быстро утратит свою емкость. Теперь вам следует повторно разобрать источник тока инструмента и убедиться в верности своей «находки». Результат замеров должен показать, что после «нагрузки» именно тот элемент обладает самым низким остаточным напряжением.

После этого перед вами стоит выбор: либо восстановить этот поврежденный элемент батареи, либо целиком заменить его работоспособным (или новым).

Восстановление работоспособности аккумулятора

Мы, конечно же, решаем «реанимировать» старый элемент питания.

Первый вариант восстановления его работоспособности заключается в кратковременном воздействии на испорченный элемент током большей силы. Ведь во время эксплуатации шуруповерта постоянные высокие нагрузки часто ведут к тому, что отдельные емкости батареи теряют герметичность, высыхают. При этом имеющийся в емкости электролит в процессе работы интенсивно испаряется. Итак, благодаря сильному току процессы, протекающие внутри элемента питания, будут частично либо полностью восстановлены.

Как всегда, вариантов замены несколько. Если «оживить» необходимо тот элемент питания инструмента, которым пользуется строительная бригада, то, скорее всего, отыщутся старые аккумуляторы, которые остались от инструментов, купленных ранее. Так уж большинство из нас привыкло – хранить «на всякий пожарный» даже испорченные вещи. Вообще, элементы питанию довольно живучи и возраст пять-семь лет не такой уж для них большой. Хоть при этом они и лишаются определенной части своей емкости. Для пайки элементов очень важно применять качественные материалы (минимальное сопротивление цепи, стойкость к процессам коррозии являются залогом отличного качества восстановленного устройства питания). Конечно же, требуется действовать аккуратно и быстро, т.к. высокие температуры при пайке могут разрушить аккумулятор.

И вот, вы собрали источник питания, только к работе он еще не готов. Помните, что до замены элемента вы выполняли заряд, а также тестирование батареи. Кроме того, заряд замененных деталей может значительно отличаться от заряда оставшихся банок. Вам понадобится провести так называемую «тренировку» аккумулятора. Благодаря этой процедуре заряд во всех банках будет выровнен. Перво-наперво, вам надо взять зарядное устройство, которое не будет отключаться через определенный отрезок времени. После интенсивной зарядки (порядка восьми — десяти часов) источнику питания инструмента следует дать время остыть. Только не стоит данный процесс ускорять, пусть устройство остынет самостоятельно.

Перед началом работы необходимо проконтролировать уровень напряжения – он должно быть выше указанного на батарее на 1,5В-2,5В. Аккумулятор требуется максимально разрядить, только помните, что в ходе работы батарея будет нагреваться и тут важно не допускать ее перегрева. Кроме того, сам шуруповерт также не очень любит высокие температуры. Таким образом, температуру всего инструмента надо внимательно отслеживать.

Когда вы проверите батарею, надо будет приступить к этапу устранения эффекта памяти у восстановленного элемента питания. С этой целью требуется насколько раз полностью зарядить и разрядить батарею. И совсем не обязательно для этого работать шуруповертом – можно воспользоваться обычной лампочкой накаливания. Благодаря ей устройство будет достаточно эффективно разряжаться.

Некоторые после прочтения материала могут задаться естественным вопросом: «Не проще ли будет приобрести новое устройство?». Конечно же, проще. Только стоит ли это делать? Цену нового аккумулятора, предназначенного для питания шуруповерта Bosch марки GSR 12-2 рrofessional вполне можно сопоставить со стоимостью нового инструмента (помните, что комплектация нового инструмента включает два источника питания). Нам кажется, что все-таки стоит потратить некоторые усилия и продлить работоспособность батарей еще на некоторое количество лет.

Устройство умного аккумулятора

Обычная батарея аккумуляторов говорить не умеет, она — немая, т.к. по ней очень сложно определить степени ее заряда, или ее состояние. Пользователю остается только рассчитывать, что аккумулятор отключенный от зарядного устройства исправно выполнит свои функции.

В последнее время все более широкое распространение получают так называемые разумные аккумуляторы (батареи). Внутри батареи установлен микрочип, способный обмениваться информацией с заряжающим устройством и выдавать пользователю статистические данные об аккумуляторе. Обычно такие аккумуляторные батареи применяются для питания ноутбуков, сотовых телефонов и видеокамер, а также некоторых типов оборудования медицинского и военного предназначения.

Существуют разные типы разумных аккумуляторных батарей, отличающихся количеством функций, производительностью и стоимостью. Наиболее простыми считаются аккумуляторные батареи со встроенным чипом, предназначенным для идентификации типа аккумулятора в многофункциональных зарядных устройствах, для того чтобы автоматически установить правильный алгоритм заряда. Аккумуляторные батареи со встроенной защитой от перезаряда, недозаряда и короткого замыкания, разумными называть не следует.

Наиболее совершенные разумные батареи обеспечивают определение состояния заряда. Первые чипы для разумных батарей появились в начале 90-ых годов. Сейчас их производством занимается большое число компаний. В конце 90-ых годов была разработана архитектура разумных аккумуляторных батарей с возможностью считывания степени их заряда. Это были 1- и 2-проводные системы. Большинство 2-проводных систем действует по протоколу SMBus(System Management Bus).

Аккумуляторные батареи с 1-проводным интерфейсом 1-Wire

Системы с 1-проводным интерфейсом 1-Wire принадлежат к наиболее простым, и обмен данными в них реализовывается по одному проводу. Аккумуляторная батарея со встроенной системой с 1-проводным интерфейсом 1-Wire имеет только три вывода: положительный, отрицательный и вывод информации. Некоторые производители в целях безопасности вывод датчика температуры делают отдельно (рисунок 1).

Рис.1. Схема аккумуляторной батареи с 1-проводным интерфейсом

Современные батареи с 1-проводным интерфейсом 1-Wire хранят специфические данные об аккумуляторе и отслеживают его температуру, напряжение, ток, степень заряда. Из-за простоты и относительно низкой цены они нашли широкое применение для аккумуляторов мобильных телефонов, портативных радиостанций.

Большинство аккумуляторных батарей с 1-проводным интерфейсом 1-Wire не имеют общего форм-фактора, не стандартизованы в них и способы измерения состояния аккумулятора. Все это в целом порождает проблему концепции универсального зарядного устройства. Кроме того, батареи с 1-проводным интерфейсом 1-Wire позволяют определять состояние аккумулятора только в том случае, если батарея установлена в специально разработанное под эту систему зарядное устройство.

Аккумуляторные батареи с шиной SMBus

SMBus — наиболее совершенная из всех систем, так как является стандартом для портативных электронных устройств и использует единый стандартный протокол обмена данными. SMBus представляет из себя 2-проводной интерфейс, посредством которого простые микросхемы системы электропитания могут обмениваться данными с системой. По одному проводу передаются данные, по другому — сигналы синхронизации (рисунок 2). Основу этой шины составляет архитектура шины I 2 C. Разработанная фирмой Philips, шина I 2 C представляет собой синхронную многоточечную систему двунаправленного обмена данными, действующую при частоте синхронизации 100 кГц.

Рис.2. Схема аккумуляторной батареи с шиной SMBus

Системная архитектура разумных аккумуляторных батарей, используемая в настоящее время, была стандартизована компаниями Duracell/Intel еще в 1993 г. До этого производители портативных компьютеров разрабатывали собственные умные батареи. На основе новой спецификации был построен универсальный интерфейс, что к тому же позволило обойти отдельные препятствия, связанные с патентованной интеллектуальной собственностью.

Первые образцы аккумуляторных батарей с SMBus имели проблемы: электронные схемы не обеспечивали обработки данных с достаточной точностью, не обеспечивалось отображение как значения тока, так и значений напряжения и температуры в режиме реального времени. Было и множество других значительных проблем. В результате практически все технические решения, касающиеся реализации разумной батареи на базе SMBus, были модифицированы.

Смысл новых решений заключался в том, чтобы перенести функции управления процессом заряда с зарядного устройства на аккумуляторную батарею. Теперь уже не зарядное устройство, а сама батарея с системой на основе SMBus задавала алгоритм собственного заряда. Таким образом, обеспечивались совместимость зарядных устройств с батареями разных типов, правильная установка значений тока и алгоритма заряда, точное отсоединение батареи в момент окончания заряда. И, что важно, пользователю стало ненужным знать, аккумулятор какого типа он использует, — все эти заботы батарея брала на себя, а его функции сводились только к тому, чтобы вовремя ее заряжать.

Рассмотрим, что же такое разумная аккумуляторная батарея изнутри. Батарея с системой SMBus имеет микросхему, в которой запрограммированы постоянные и временные данные. Постоянные данные программируют на заводе-производителе, и они включают идентификационный номер батареи, сведения о ее типе, заводской номер, наименование производителя и дату выпуска. Временные данные — это те данные, которые периодически обновляются. К ним принадлежат количество циклов заряда, пользовательские данные и эксплуатационные требования.

SMBus разделяется на три уровня. Уровень 1 в настоящее время не применяется, т.к. не обеспечивает заряд различных по типу аккумуляторных батарей. Уровень 2 предназначен для внутрисхемного заряда. Пример этого — аккумуляторная батарея ноутбука, которая заряжается, будучи установленной. Уровень 3 зарезервирован для применения в многофункциональных внешних зарядных устройствах. К сожалению, из-за сложности такие зарядные устройства получаются дорогостоящими.

Аккумуляторные батареи с SMBus имеют и недостатки. Даже самые простые из них приблизительно на 25% дороже обычных аккумуляторных батарей. Несмотря на то, что разумные батареи были предназначены для того, чтобы упростить конструкцию зарядных устройств, зарядные устройства уровня 3 обходятся намного дороже зарядных устройств для обычных аккумуляторов.

Существует и еще одна проблема — необходимость калибровки. Дело в том, что в процессе использования батарея может работать при различных токах нагрузки, и ее разряд может быть неполным. При этом часто случается так, что она запоминает текущее состояние емкости, которое не соответствует истинному значению. Поэтому периодически следует переучивать батарею, для того чтобы она при установлении алгоритма заряда учитывала свою реальную емкость. Выполняется это путем выполнения цикла полного разряда с последующим полным зарядом. Периодичность такой операции — ориентировочно один раз в три месяца или через каждые 40 циклов заряд/разряд. Такой же цикл следует провести и после длительного хранения батареи, перед ее вводом в эксплуатацию.

Недостатком является и проблема несовместимости: более поздние и более совершенные версии SMBus несовместимы с более ранними вариантами.

В случаи использования содержимого сайта, необходимо ставить активные ссылки на данный сайт видимые посетителями и поисковыми роботами.

Зарядка шуруповерта. Схема зарядного устройства аккумулятора шуруповерта

Главная › Новости

Опубликовано: 13.12.2017

Силовую часть зарядного устройства шуроповерта представляет силовой трансформатор типа GS-1415 рассчитанный на мощность 25 Ватт.

Со вторичной обмотки трансформатора снимается пониженное переменное напряжение номиналом 18В оно следует на диодный мост из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408, через плавкий предохранитель . Диодный мост . Каждый полупроводниковый элемент 1N5408 рассчитан на прямой ток до трех ампер. Электролитическая емкость C1 сглаживает пульсации появляющиеся в схеме после диодного моста.

Управление реализовано на микросборке HCF4060BE , которая совмещает в себе 14-разрядным счетчиком с компонентами задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором типа S9012. Он нагружен на реле типа S3-12A. Таким образом схемотехнически реализован таймер, включающий реле на время заряда аккумуляторной батареи около часа. При включении ЗУ и подсоединения аккумулятора контакты реле находятся в нормально разомкнутом положении. HCF4060BE получает питание через стабилитрон 1N4742A на 12 вольт, т.к с выхода выпрямителя идет около 24 вольт.

При замыкании кнопки «Пуск» напряжение с выпрямителя начинает следовать на стабилитрон через сопротивление R6, затем стабилизированное напряжение идет на 16 вывод U1. Открывается транзистор S9012, которым управляет HCF4060BE. Напряжение через открытые переходы транзистора S9012 следует на обмотку реле. Контакты последнего замыкаются, и аккумулятор начинает заряжаться. Защитный диод VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает VT от скачка обратного напряжения, которое возникнет в момент обесточивания обмотки реле. VD5 не дает разряжаться аккумулятору при отключении сетевого напряжения. С размыканием контактов кнопки «Пуск» ничего не произойдет т.к питание идет через диод VD7 (1N4007), стабилитрон VD6 и гасящий резистор R6. Поэтому микросхема будет получать питание даже после отпускания кнопки.

Как сделать интересные микросхемы 4060

Технически IC 4060 представляет собой 14-ступенчатую монолитную интегральную схему двоичного счетчика с переносом пульсаций, делителя и генератора, заключенную в 16-контактный двухрядный керамический или пластиковый корпус. Встроенный каскад генератора становится главной особенностью этой ИС, которая помогает свести к минимуму количество компонентов вокруг ИС при разработке генераторов частоты или генераторов. Каскад внутреннего генератора работает просто через сеть резисторов и конденсатора, подключенных к контактам 8, 9 и 10.

Базовую настройку ИС можно понять из следующих пунктов:

Согласно стандартным правилам для КМОП ИС, обо всех входах необходимо сначала позаботиться, назначив им какую-либо логическую активность или просто уровень напряжения (не превышающий уровень напряжения питания). Для этой ИС контакты № 9, 10, 11 и 12 являются активными входами.

Ссылаясь на рисунок рядом, выводы №10 и 11 соединены с резисторами, а вывод №9 оканчивается конденсатором, и все свободные концы этих компонентов соединены вместе.Здесь резистор на выводе № 10 и конденсатор образуют основные компоненты, определяющие частоту; резистор на выводе №10 обычно заменяется потенциометром или предустановленным, чтобы диапазон частот можно было выбирать вручную. В комплект потенциометра входит последовательный фиксированный резистор, чтобы избежать падения колебаний до нуля, когда потенциометр настроен на минимальный уровень, хотя это не будет иметь никаких отрицательных последствий для ИС.

Резистор на выводе №11 можно рассматривать как своего рода ограничивающий или эталонный резистор, значение которого в идеале должно быть в 10 РАЗ больше, чем сопротивление резистора, подключенного к выводу №10 (объединенное значение потенциометра и постоянного последовательного резистора).

Конденсатор, подключенный к выводу № 9, обычно неполярного типа.

Контакт № 12 — это вход сброса микросхемы, который должен быть подключен к земле, чтобы микросхема могла функционировать (колебаться). Подключение этого входа к плюсу мгновенно останавливает колебания ИС и возвращает ее в исходное состояние. Например, предположим, что изначально вывод подключен к земле, позволяя ИС считать (колебаться) в течение некоторого периода времени (скажем, 1 минуту), подключение вывода к плюсу немедленно остановит подсчет и сбросит его обратно на ноль.

Остальные распиновки — это выходы ИС, которые генерируют колебания с определенной скоростью. Скорость кратна двум для всей последовательности выводов, как показано на диаграмме. Вывод №3 обеспечивает самую низкую частоту или импульсы с наибольшими временными интервалами, а вывод №7 — самую высокую частоту или импульсы с наименьшими временными интервалами.

Вышеупомянутые единственные шаги, необходимые для фундаментальной настройки ИС. Настройка может быть изменена или расширена множеством различных способов для различных приложений.

Как подключить ИС для включения сброса при включении питания

Каждый раз, когда мы включаем питание любого электронного оборудования, скачок напряжения имеет тенденцию создавать начальные нарушения нормальной работы схемы. Это может привести к резкому запуску различных ступеней схемы, что приведет к ложным результатам или нежелательным выходным сигналам.

Это делает необходимым добавить какую-либо функцию, которая может помочь микросхемам противостоять толчкам при включении и запускать указанную функцию обычным способом.

То же самое верно и для IC 4060, который может начать отсчет с любого случайного числа, если не оснащен вышеуказанной функцией безопасности.

Ссылаясь на рисунок, мы находим вывод № 12, который является выводом сброса ИС, вместо того, чтобы напрямую подключаться к земле, включая последовательный резистор. Кроме того, от плюса к этой распиновке подключен конденсатор малой емкости. При подаче питания конденсатор сначала действует как короткое замыкание и не позволяет ИС получить потенциал земли через резистор.Однако в течение нескольких миллисекунд конденсатор заряжается и восстанавливает потенциал вывода до уровня земли. Это заставляет ИС начинать отсчет с нуля, делая результаты более надежными.

Интересные схемы с использованием микросхемы 4060

Таймер одного выстрела:

Также называемый сторожевым таймером, настоящая конструкция может использоваться в качестве будильника или для приложений типа «напоминание».

На схеме показана простая конфигурация, включающая основные компоненты настройки, подключенные, как описано в предыдущих разделах.

Диод, подключенный к выходу (контакт № 3) и контакту № 11, был введен для фиксации колебаний и процесса подсчета по истечении установленного периода времени ИС.

Отсчет можно возобновить, выключив и снова включив питание.

Временную задержку можно отрегулировать с помощью потенциометра, который сначала необходимо откалибровать методом проб и ошибок, но, поскольку реакция линейна, это не представляет большой проблемы.

На следующем рисунке показано, как можно использовать поворотный переключатель для выбора различных диапазонов доступных временных интервалов, что в значительной степени увеличивает способность устройства создавать задержки.

Выходы оканчиваются стандартным транзисторным / релейным каскадом для требуемых коммутационных действий подключенной нагрузки.

Для создания простой светодиодной вспышки указанную выше схему можно просто изменить, как показано на следующей диаграмме. Частоту мигания можно изменять, поворачивая горшок в соответствии с вашими предпочтениями.

Для создания схемы таймера большой продолжительности с использованием IC 4060, пожалуйста, обратитесь к этой статье.

Список литературы

с использованием IC 4060

В этом посте мы узнаем, как построить простую, но точную схему таймера с использованием IC 4060 и некоторых обычных пассивных компонентов.

Основное преимущество использования IC 4060 в качестве таймера IC

Я уже подробно обсуждал эту микросхему в одной из своих предыдущих статей, все, что касается ее выводов, подробно обсуждалось там. Мы выяснили, что IC 4060 особенно подходит для таймеров, а также в качестве генератора. В этой статье мы изучим, как можно построить простой универсальный таймер с использованием IC 4060.

Помимо IC, для изготовления этого таймера вам потребуется всего пара резисторов, один потенциометр и конденсатор.

Обращаясь к рисунку, становится очевидным простота конструкции, и поэтому эта схема идеально подходит для всех новичков в области электроники, которые могут легко построить этот проект и получить удовольствие от его полезного обслуживания.

Как объяснялось ранее в одной из моих статей, микросхема имеет встроенный осциллятор, которому требуется всего несколько пассивных внешних компонентов для работы.

В зависимости от значений внешних RC-компонентов периоды колебаний могут варьироваться от нескольких долей секунды до многих часов.

RC-компоненты относятся к значениям внешних компонентов, определяющих время, состоящих из резистора или потенциометра и конденсатора.

Выходы производят различную скорость периодов времени; каждый вывод генерирует периоды времени, которые точно вдвое превышают период предыдущего вывода в определенном порядке выводов IC.

Поскольку здесь мы хотим использовать это устройство в качестве таймера, мы выбрали распиновку, которая является последней в порядке продолжительности периода времени, что означает, что мы выбрали вывод №3, который генерирует наибольший период задержки.

Самым большим преимуществом создания таймера с использованием IC 4060 является то, что задействованный конденсатор синхронизации может быть как можно меньше за счет увеличения значения дополнительной составляющей синхронизации, которой является резистор.

Это помогает сохранить схему простой, компактной и очень гладкой, в отличие от других микросхем таймера, таких как 555, которые требуют дорогостоящих электролитических конденсаторов для генерации даже обычных временных задержек.

Как схема фиксируется по истечении времени

На рисунке вы можете увидеть, как диод соединяется с выходным контактом №3 и одним из контактов генератора №11.Этот диод действует как фиксирующий компонент, который фиксирует ИС по истечении установленного времени и выход ИС становится высоким.

Если этот диод не вставлен, выход будет свободно вращаться от высокого логического уровня к низкому и продолжит повторять временные задержки.

Схема может питаться от небольшой 9-вольтовой батареи, которой хватит почти на все времена.

На выходе установлен зуммер для необходимой индикации выхода таймера по истечении времени задержки.

Как сбросить таймер

ИС можно сбросить, просто нажав кнопку сброса, или, в качестве альтернативы, схема автоматически сбрасывается при выключении и повторном включении.

Как рассчитать частоту или временную задержку IC 4060 — Формула

Или, альтернативно, следующая стандартная формула для расчета значений Rt и Ct:

f (osc) = 1 / 2.3 x Rt x Ct

2.3 является константой согласно внутренней конфигурации ИС.

Rt будет в Ом, а Rt в фарадах

Дизайн печатной платы

Добавление реле

Вы можете дополнительно модернизировать вышеуказанную конструкцию, добавив к выходу реле управления, чтобы облегчить переключение нагрузки переменного тока внешней сети, как показано на следующее изображение:

Помните, что интервал задержки на выводе 3 может быть увеличен путем увеличения значения C1 вместе со значением потенциометра P1.Гувер, убедитесь, что C1 всегда неполярный, поэтому для увеличения его значения вы можете подключить несколько неполярных конденсаторов параллельно. Например, вы можете подключить неполярный конденсатор емкостью 1 мкФ, сколько хотите, чтобы получить желаемую длительную задержку.

Понимание основной последовательности включения / выключения выводов IC 4060

В следующем видео показано, как можно сконфигурировать базовую схему таймера с использованием IC 4060 и нескольких поддерживающих пассивных компонентов.

Схема схемы, обсуждаемой в видео, может быть визуализирована на следующих диаграммах:

На следующем изображении показано, как зафиксировать выход IC 4060, добавив диод к выбранному выходному выводу и выводу № 11

Поскольку мы уже знаем, что выходной сигнал синхронизации или задержка на всех показанных выходных контактах IC 4060 зависит от произведения значений R1 и C1, здесь можно увидеть, что контакт №3 идет после 32 логических импульсов с контакта №14. IC.Это означает, что когда светодиод на контакте №14 завершает 32 импульса, светодиод на контакте №3 включается и выключается после еще 32 импульсов с контакта №14. Точно так же вы можете найти разные эквивалентные скорости на других выходных контактах ИС.

Эта временная пропорция наблюдается, когда R2 и C1 выбраны равными 10 кОм и 0,1 мкФ соответственно.

Простой таймер с сигнализацией

Следующая схема также разработана с использованием CMOS IC CD4060, которая включает в себя генератор импульсов и счетчик. Когда питание включается через S1, через C2 на IC подается напряжение сброса.Одновременно встроенный в ИС генератор начинает подавать импульсы на счетчик.

После 213 тактов на выходе счетчика (Q14) устанавливается высокий уровень, включающий генератор через T1 и T2. Таким образом получается резкая частота 3 кГц, которая излучается через небольшой громкоговоритель на 8 Ом. Схема отключается простым выключением S1.

При обозначенных R2 и C1 зуммер раздастся примерно через час после запуска цепи. За счет модернизации R2 с помощью регулируемого потенциометра 1 M период времени зуммера можно было изменять от 5 минут до 214 часов.

Шкала потенциометра может быть соответствующим образом откалибрована для быстрой настройки. В схеме почти не используется ток (0,2 мА, хотя счетчик будет работать с током 35 мА при включении сигнала тревоги), поэтому батарея 9 В обещает довольно продолжительный срок службы.

Дизайн печатной платы и расположение компонентов для указанного выше таймера с сигнализацией можно увидеть ниже:

О Swag

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Охранная сигнализация для ноутбуков — Codrey Electronics

Хотите надежно сохранить свой ноутбук? Здесь представлена ​​идея простого, но эффективного устройства охранной сигнализации ноутбука / ноутбука с кабелем безопасности, который подходит к USB-порту ноутбука / ноутбука.Защитный трос можно обмотать петлей вокруг ножки стола или другого безопасного столба, поэтому никто не сможет убежать с ноутбуком, пока вы держите его в стороне. В случае взлома троса безопасности (или его извлечения из порта) раздастся звуковой сигнал, чтобы предупредить владельца. Это противоугонное устройство можно использовать для защиты почти всех ноутбуков, но особенно для новых моделей без отверстия для замка Kensington Lock (K-Lock). Уловка с умным дизайном будет работать практически на каждом ноутбуке во всех режимах работы машины (вкл. / Выкл. / Спящий режим / блокировка).Достаточно умен?

Описание схемы

Схема надежной охранной сигнализации ноутбука основана на «дешевом» 14-ступенчатом двоичном счетчике / делителе с переносом пульсаций и микросхеме генератора HCF4060BE (IC1). Вся схема работает от источника постоянного тока напряжением 9 В от стандартной батареи общего назначения 6F22 9 В. В реализованной здесь конфигурации RC-генератора RC-компоненты на выводах 9, 10 и 11 устанавливают частоту генератора (Fosc), которая в основном определяется R3 и C2. Частота генератора, доступная на TP1 моего прототипа макета, близка к 5.3 Гц. Синий индикатор (LED1) показывает активность тактового импульса, когда схема находится в «активном» состоянии. И из 10 выходов только выход Q4 (контакт 7) IC1 используется в этой конструкции только для управления пьезозуммером постоянного тока (PBZ) и красным индикатором предупреждения (LED2) через один транзистор BC547 (T1). Период выходных импульсов, доступных на TP2, составляет около 3 секунд.

Уловка обнаружения

Внимательный осмотр принципиальной схемы расскажет вам все об умной технике обнаружения, используемой в этой охранной сигнализации.Как вы можете видеть, две соединительные клеммы (SHIELD и GND) штекера USB ‘A’, расположенные на одном конце защитного кабеля, подключены к клемме VDD IC1 (контакт 16) и клемме MR (контакт 12) соответственно. Когда кабель безопасности вставляется в USB-порт портативного компьютера, «бессмысленная» пара «соединяется» с внутренним USB-интерфейсом портативного компьютера, потому что обычно соединения GND и SHIELD порта USB собираются вместе (заземляющая пластина привязана к разъему корпус / металлический экран) даже в дешевых материнских платах для ноутбуков (см. следующий рисунок).Естественно, это отключает IC1, поскольку его главный вывод сброса (вывод 12) удерживается на высоком уровне кабелем безопасности и связанными с ним частями. Таким образом, в режиме ожидания нет сигналов моргания или звуковых сигналов. Однако, если защитный трос не остался неповрежденным, понижающий резистор 100 кОм (R2) включает IC1, так что пьезоэхолот начинает пищать, а красный индикатор (также синий индикатор) начинает мигать, чтобы подать назойливый предупреждающий сигнал, пока S1 снова вводится владельцем.

Список компонентов

 • IC1: HCF4060BE (ST Китай)
• T1: BC547
• LED1: 5 мм синий
• LED2: 5 мм красный
• R1 и R6: 10 тыс. ¼ w
• R2: 100 тыс. Вт
• R3 и R4 *: 1M ¼ w (см. Примечание к конструкции)
• R5 и R7: 2K2 ¼ w
• C1-C3: 100 нФ
• PBZ: Активный пьезо-зуммер (5–12 В постоянного тока)
• S1: ползунковый переключатель SPST или переключатель блокировки клавиш
• Летучая мышь: 6F22 9 В
• Разное: вилка USB A x1, двухжильный низковольтный кабель x 2 метра, корпус прототипа x1 и т. Д.4) = 3,68 сек. Понятно? 
 
  Внимание!  Соблюдайте осторожность при подключении / пайке разъема USB. Неправильное электрическое соединение сразу же убьет ваш ноутбук или его USB-интерфейс. Автор (и издатель) не несет ответственности за любые убытки или ущерб, возникшие в результате неосторожного использования этого электронного дизайна. 
 
 
 
  Благодарность : Исходное изображение материнской платы ноутбука было взято с http://www.laptek.net (впоследствии аннотировано автором).
  
 Как зарядить блок питания для отвертки • CIMFLOK.COM 
 
 Схема, устройство, ремонт 
 
 Без сомнения, электроинструмент значительно облегчит нам работу, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и шуруповерты всевозможные самоходные. 
 
 Рассмотрим устройство, схема и ремонт зарядного устройства от фирменного шуруповерта "Интерскол". 
 
 Сначала взгляните на принципиальную схему. Он скопирован с реальной печатной платы зарядного устройства.
 Печатная плата зарядного устройства 
 (CDQ-F06K1). 
 
 Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора ГС-1415. Его мощность порядка 25-26 Вт. Я считал это по упрощенной формуле, о которой уже здесь говорил. 
 
 Пониженное переменное напряжение 18 В со вторичной обмотки трансформатора через предохранитель FU1 подается на диодный мост. Диодный мост состоит из 4-х диодов VD1-VD4 типа 1N5408. Каждый из диодов 1N5408 выдерживает постоянный ток 3 ампера.Электролитический конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения после диодного моста. 
 
 Основой схемы управления является микросхема  HCF4060BE , которая представляет собой 14-разрядный счетчик с элементами для задающего генератора. Он управляет биполярным транзистором p-n-p структуры S9012. Транзистор загружен на электромагнитное реле С3-12А. На микросхеме U1 реализован уникальный таймер, который включает реле на заданное время зарядки. около 60 минут. 
 
 Когда зарядное устройство подключено к сети и аккумулятор подключен, контакты реле JDQK1 разомкнуты.
 
 Микросхема HCF4060BE питается от стабилитрона VD6.  1N4742A  (12В). Стабилитрон ограничивает напряжение от сетевого выпрямителя до 12 вольт, так как его выход составляет около 24 вольт. 
 
 Если посмотреть на схему, нетрудно заметить, что перед нажатием кнопки «Пуск» U1 HCF4060BE обесточивается. отключен от источника питания. При нажатии кнопки «Пуск» напряжение с выпрямителя поступает на стабилитрон 1N4742A через резистор R6.
 
 Далее пониженное и стабилизированное напряжение подается на 16-й выход микросхемы U1. Микросхема начинает работать, и транзистор тоже открывается  S9012 , которым она управляет. 
 
 Напряжение питания через открытый транзистор S9012 поступает на катушку электромагнитного реле JDQK1. Контакты реле замыкаются, и на аккумулятор подается напряжение. Аккумулятор начинает заряжаться. Диод VD8 ( 1N4007 ) шунтирует реле и защищает транзистор S9012 от скачка обратного напряжения, возникающего при обесточивании обмотки реле.
 
 Диод VD5 (1N5408) защищает аккумулятор от разряда в случае внезапного отключения сетевого питания. 
 
 Что будет после размыкания контактов кнопки "Пуск"? На схеме видно, что при замкнутых контактах электромагнитного реле положительное напряжение через диод VD7 ( 1N4007 ) поступает на стабилитрон VD6 через гасящий резистор R6. В результате микросхема U1 остается подключенной к источнику питания даже после размыкания контактов кнопки. 
 
 Сменный аккумулятор.
 
 Сменный аккумулятор GB1 представляет собой блок, в котором последовательно соединены 12 никель-кадмиевых (Ni-Cd) элементов, каждый на 1,2 Вольт. 
 
 На принципиальной схеме элементы съемного аккумулятора обведены пунктирной линией. 
 
 Суммарное напряжение такой композитной батареи 14,4 вольт. 
 
 Видео: Как зарядить блок питания от отвертки 
  
 
 Также в аккумуляторный блок встроен датчик температуры. На схеме он обозначен как SA1.Принципиально аналогичен термовыключателям серии КСД. Маркировка теплового выключателя  JJD-45 2A . Конструктивно он закреплен на одном из Ni-Cd элементов и плотно прилегает к нему. 
 
 Один из выводов датчика температуры подключается к минусовой клемме аккумуляторной батареи. Второй вывод подключается к отдельному третьему разъему. 
 
 Алгоритм работы схемы достаточно простой. 
 
 Зарядное устройство при подключении к сети 220В никак не показывает свою работу.Индикаторы (зеленый и красный светодиоды) не горят. При подключении съемного аккумулятора загорается зеленый светодиод, что означает, что зарядное устройство готово к работе. 
 
 При нажатии кнопки «Пуск» Электромагнитное реле замыкает свои контакты, и аккумулятор подключается к выходу сетевого выпрямителя, начинается процесс зарядки аккумулятора. Красный светодиод загорается, а зеленый гаснет. Через 50-60 минут реле размыкает цепь заряда аккумулятора. Загорится зеленый светодиод, а красный погаснет.Зарядка завершена. 
 
 После зарядки напряжение на выводах АКБ может достигать 16,8 вольт. 
 
 Такой алгоритм работы примитивен и в конечном итоге приводит к так называемому «эффекту памяти» в аккумуляторе. То есть емкость аккумулятора снижается. 
 
 Если следовать правильному алгоритму зарядки аккумулятора, для начала каждый его элемент нужно разрядить до 1 вольт. Те. Блок из 12 аккумуляторов нужно разрядить до 12 вольт. В зарядном устройстве для шуруповерта этот режим  не реализован.
 
 Вот характеристика заряда одного элемента Ni-Cd 1,2 В. 
 
 На графике показано, как изменяется температура элемента во время заряда ( температура ), напряжение на его выводах ( напряжение ) и относительное давление ( относительное давление ) 
 
 Специализированные контроллеры заряда для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы, как правило, работают по так называемому методу  Delta. ΔV . На рисунке видно, что в конце зарядки элемента напряжение немного уменьшается.около 10 мВ (для Ni-Cd) и 4 мВ (для Ni-MH). По этому изменению напряжения контроллер определяет, заряжен ли элемент. 
 
 Также во время зарядки температура элемента контролируется с помощью датчика температуры. На графике сразу видно, что температура заряженного элемента составляет около  45 0  С. 
 
 Вернемся к схеме зарядного устройства от отвертки. Теперь ясно, что термовыключатель JDD-45 контролирует температуру аккумуляторной батареи и разрывает цепь заряда, когда температура достигает где-то  45 0  C.Иногда это происходит до того, как сработает таймер на микросхеме HCF4060BE. Это происходит, когда емкость аккумулятора падает из-за «эффекта памяти». В этом случае полная зарядка такого аккумулятора происходит чуть быстрее, чем за 60 минут. 
 
 Как видно из схемотехники, алгоритм заряда не самый оптимальный и со временем приводит к потере электрической емкости аккумулятора. Поэтому для зарядки аккумулятора можно использовать универсальное зарядное устройство, например, такое как Turnigy Accucell 6. 
 
 Возможные проблемы с зарядным устройством.
 
 Со временем из-за износа и влаги кнопка СК1 «Пуск» начинает плохо работать, а иногда даже выходит из строя. Понятно, что при выходе из строя кнопки SK1 мы не сможем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер. 
 
 Также может быть отказ стабилитрона VD6 (1N4742A) и микросхемы U1 (HCF4060BE). В этом случае при нажатии кнопки зарядка не происходит, индикации нет. 
 
 В моей практике был случай, когда пробил стабилитрон, это мультиметр "называется" как кусок провода.После его замены зарядка стала нормально работать. Для замены подойдет любой стабилитрон на напряжение стабилизации 12В и мощность 1 Вт. Проверить стабилитрон на «пробой» можно также, как и обычный диод. О проверке диодов я уже говорил. 
 
 После ремонта нужно проверить работу устройства. Нажимая на кнопку, начинаем заряжать аккумулятор. Примерно через час зарядное устройство должно выключиться (загорится индикатор «Сеть» (зеленый). Вынимаем аккумулятор и делаем «контрольное» измерение напряжения на его выводах.Аккумулятор необходимо зарядить. 
 
 Если элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрений, а режим зарядки не включается, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) в аккумуляторном блоке. 
 
 Схема довольно примитивная и не вызывает проблем при диагностике неисправности и ремонте даже у начинающих радиолюбителей. 
 
 Цифровые кварцевые часы с нуля | Эрик ван Зийст 
 
 После 20 с лишним лет программирования я хотел получить некоторое представление об электронике, которая сделала мою карьеру возможной.
 
 Я построил основные индивидуальные логические вентили с транзисторами на макете, но для создания чего-то значимого мне требовалось множество их, поэтому я купил несколько случайную коллекцию логических микросхем на Amazon, которая познакомила меня с серией 7400 и концепцией. таблиц. 
 Довольно случайный набор логических микросхем 74xx CMOS 
 После нескольких простых проектов мне захотелось создать что-то более полезное: кварцевые часы со светодиодным дисплеем. 
 
 Практическим способом создания часов было бы подключить 7-сегментные светодиодные дисплеи к Arduino или Raspberry Pi и написать несколько строк кода для управления дисплеями.Однако для этого проекта я хотел использовать только базовые логические элементы, а не код. 
 
 Я начал с пары 7-сегментных светодиодных дисплеев. Обычно они имеют отдельные контакты для каждого светодиода и общий катод или анод. Чтобы отобразить число, вам просто нужно выяснить, какие светодиоды включить. 
 7-сегментный дисплей с общим катодом 
 Чтобы отобразить цифру 5, вы должны вывести верхние строки a, c, d, f и g. Номер 1 будет b и c. Жесткое соединение шаблона для каждого числа требует большого количества проводов и вентилей, поэтому были разработаны специализированные ИС, такие как 74HC4511, который принимает 4-битное двоичное число (например.грамм. 0101 для 5) на своих 4 входных линиях D, C, B и A и переводит соответствующие выходные линии в высокий уровень (в данном случае a, c, d, f и g). 
 74HC4511: декодер 7-сегментного дисплея BCD 
 Этот чип поддерживает только числа от 0 до 9, но не истинную ширину его 4-битного входа. Любой двоичный вход более 9 дает пустой дисплей. Например, 1111 (15) не дает шестнадцатеричной буквы «F». 
 
 Это усеченное использование только 10 младших перестановок 4-битного двоичного числа известно как двоично-десятичное число или BCD.
 
 Теперь, когда мы можем отображать числа от 0 до 9 с помощью BCD, мы можем подключить двоичный счетчик пульсаций ко входу 4511. Двоичный счетчик создается путем последовательного соединения нескольких триггеров, каждый из которых делит частоту входного тактового сигнала на два. 
 
 Это работает путем подключения перевернутого выхода синхронизированного триггера D-типа обратно к его входу. 
 Триггер D-типа в качестве делителя частоты (www.electronics-tutorials.ws) 
 Последовательно соединив  n  из них, мы получим  n -битный двоичный счетчик пульсаций.Примером может служить микросхема 74HC393, которая содержит два отдельных 4-битных счетчика пульсаций, каждый из которых ведет счет от 0 до 15. 
 3-битный счетчик пульсаций (www.electronics-tutorials.ws) 
 Однако для моего приложения мне нужен счетчик BCD, который идет до 9, а не 15, поэтому я использовал 74HC390, который можно подключить для обеспечения 2 независимых счетчиков BCD. 
 
 HC390 фактически содержит каскад деления на 2 и деления на 5, каждый со своими собственными входными тактовыми сигналами (CP0 и CP1). Подключив выход деления на 2 (Q0) к часам каскада деления на 5 (CP1), мы получаем счетчик 0–9.HC390 содержит 2 таких контура. 
 
 Чтобы первый счетчик выдавал тактовый импульс «переноса» на второй, когда он возвращается в цикле от 9 до 0, нам нужно добавить некоторую схему, которая ищет образец 1001 (десятичное 9) на выходных линиях BCD первая фишка. На самом деле нам нужно только искать 1 в строках A и D (Q0 и Q3 на HC390), поскольку 9 - единственное значение, которое соответствует этому. 
 
 Мы пропускаем эти две линии через логический элемент И (74HC08) и подключаем выход к тактовому входу второго счетчика (2CP0).Поскольку тактовый вход HC390 запускается по отрицательному фронту, тактовый импульс запускается, когда выход логического элемента И снова понижается (когда первый счетчик возвращается с 9 обратно в 0). 
 Схема для отображения 0–59 секунд 
 На данный момент у нас есть двухзначный дисплей, который ведет счет от 0–99, и поэтому нам нужно добавить сигнал сброса, который ограничивает счет на 0–59 секунд. Для этого ищем цифру 6 (0110) на выходе BCD второго счетчика. Мы заметили, что нам нужно только И строки 2Q1 и 2Q2, поскольку 6 является первым значением, у которого два средних бита будут высокими.Мы И эти линии и подключаем выход к линии общего сброса второго счетчика (2MR), чтобы мгновенно сбросить его на 0, когда он достигнет 6. 
 
 Стоит отметить, что технически мы считаем от 0–6, а не от 0–5, но значение 6 появляется всего на несколько десятков наносекунд, пока происходит сброс, что слишком мало для того, чтобы светодиодный дисплей среагировал. 
 
 Индикация минут идентична схеме секунд, описанной выше, поскольку обе имеют основание 60. У нас есть еще один счетчик с двойным двоично-десятичным кодированием 74HC390, у первого из которых линия синхронизации (CP0) подключена к тому же сигналу, который управляет сбросом (2MR) дисплея секунд.Таким образом, когда секунды переходят с 59 на 0, счетчик минут увеличивается на единицу. 
 
 Дополнительные 2 логических элемента И, необходимые для переноса и сброса минутной части, берутся из той же микросхемы И 74HC08 quad, используемой для секунд. 
 
 Отображение часов немного отличается, так как это кодировка 24, разделенная на 2 десятичных дисплея по следующим правилам: 
 
 
 правый (нижний) дисплей отсчитывает от 0 до 9 
 
 возвращается к 0 и отправляет перенос сигнал на левый дисплей 
 
 правый счетчик снова от 0 до 9 
 
 цикл возвращается к 0 и отправляет другой сигнал переноса на левый дисплей 
 
 правый дисплей считает от 0 до 4 
 
 когда объединенные дисплеи достигают 24, отправить сброс сигнал к обоим 
 
 
 Для левого дисплея, который считает от 0 до 2, мы используем только секцию счетчика деления на 5 с тактовым входом 2CP1, подключенным к сигналу переноса правого дисплея, идентично схемам минут и секунд.
 Схема для отображения 0–23 часов 
 Для сброса на 24 мы видим, что 24 в BCD равно 0010–0100, что является первым значением, которое имеет высокий уровень как для 2Q2, так и для 1Q2, поэтому мы можем выполнить AND и связать результат с обоими. сбросить входы. 
 
 Чтобы вручную установить время, мы можем взять на себя тактовые сигналы на счетчиках, подключив их к кнопкам, чтобы продвигать их по одному нажатию за раз. Чтобы не усложнять, я решил имитировать интерфейс многих радиочасов 70-х и 80-х годов, которые обычно имели три кнопки: одну, которую вы удерживали, чтобы войти в режим отмены, затем одну для увеличения минут и одну для увеличения часов.
 Винтаж 1980-х годов Цифровые звуковые часы Радио FM / AM 
 При установке времени мы должны остановить обычный сигнал часов, сбросить секундомер на 00, отключить нормальный сигнал переноса с секунд на минуты и минут на часы, чтобы вы могли зациклить счетчик минут не заставляя часовую секцию продвигаться вперед. 
 
 Для этого мы пропускаем линии ввода часов для счетчиков минут и часов через линейный мультиплексор 74HC157, который позволяет нам переключать входы часов с сигналов переноса на ручные кнопки.
 Цифровой мультиплексор переключается между различными входными сигналами (Википедия) 
 74HC157 имеет четыре 2-строчных входа и одну линию выбора (S), которая определяет, какие из входных линий активны. Строка выбора подключена к кнопке «установить время». 
 Подсистема кнопки управления временем 
 Обратите внимание, что все сигналы инвертируются в процессе. Это связано с тем, что тактовый вход счетчиков запускается по отрицательному фронту, в то время как сигналы сброса / переноса, управляющие тактовым сигналом следующего каскада, запускаются по положительному фронту.
 
 Кнопка «установить время» не только управляет линией выбора мультиплексора, она также подключается к линии сброса второго счетчика, обеспечивая их сброс на «00». Поскольку этот вывод сброса также управляется триггером с 59 на 60, мне понадобился логический элемент ИЛИ, чтобы соединить эти две линии. Тем не менее, поскольку это было единственное логическое ИЛИ, которое мне было нужно на плате, я не чувствовал, что стоит добавлять полностью четырехъядерный ИЛИ 74HC32. Вместо этого я использовал два диода для создания логического элемента ИЛИ, сэкономив большую часть места, которое занимала бы другая ИС.
 
 При подключении кнопок ко входам инвертора необходимо учитывать контактный шум при нажатии или отпускании кнопки. Когда механический переключатель заставляет два металлических контакта соприкасаться, возникает очень короткий момент, в течение которого контакты «подпрыгивают», замыкая и разрывая электрическое соединение. 
 
 Это можно увидеть на логическом анализаторе или осциллографе при достаточно высокой частоте дискретизации. 
 Механические переключатели не замыкают и не размыкают контакты (Джек Г. Ганссл) 
 Если мы подключим этот сигнал прямо ко входу счетчика, одно нажатие кнопки фактически сдвинет счетчик на столько же, сколько есть дребезги.
 
 Есть много способов смягчить это явление, будь то аппаратное обеспечение или, если используется микроконтроллер, программное обеспечение. Мы сделаем это аппаратно, используя резисторы и конденсаторы, чтобы построить фильтр нижних частот, чтобы сгладить переход сигнала. 
 
 Когда кнопка не нажата, сигнал  hour_button  понижается через  R5 . Когда она теперь нажата, конденсатор  C3  начинает заряжаться через резистор  R1 , в результате чего напряжение на кнопке  hour_button  медленно повышается.
 
 С  VCC  при 3 В,  R1  при 100 кОм и  C3  при 100 нФ, требуется около 11 миллисекунд для повышения напряжения до 2 В (высокий логический уровень CMOS). Если в течение этого времени соединение ненадолго дергается, напряжение больше не будет резко колебаться между 0 В и 3 В, а лишь немного продлит время зарядки конденсатора. Это важно, потому что дикие колебания между рельсами вызывают цифровые колебания. 
 Логические уровни CMOS (Sparkfun) 
 При отпускании,  C3  медленно разряжается через диод  D1  и резистор  R5 , предотвращая дребезг.
 
 Но нас еще нет. 
 
 3,3 В CMOS определяет низкий логический уровень как любое напряжение ниже 0,8 В и любое напряжение выше 2 В как высокий логический уровень. Однако поведение между 0,8 В и 2 В не определено, и наш конденсатор заряжается в течение 11 мс, проводя много времени в этой неопределенной зоне. 
 
 Чтобы предотвратить нежелательное поведение во время этого перехода, мы пропускаем сигнал через инвертор триггера Шмитта. Триггер Шмитта применяет гистерезис к входному сигналу в неопределенной зоне, определяя его выходное состояние как предыдущее состояние.Это означает, что при повышении выше 0,8 В выходной сигнал остается низким до тех пор, пока не будет достигнуто 2 В, и наоборот при понижении. 
 
 На данный момент у нас есть почти все, кроме точного тактового сигнала. В настоящем винтажном стиле я хотел использовать для этого кристалл кварца. Кварц - это материал, который проявляет пьезоэлектричество: он генерирует электрический заряд в ответ на механическое напряжение и слегка деформируется при воздействии электрического заряда. 
 
 Это свойство можно использовать для создания схемы кварцевого генератора.Сначала подайте напряжение на кристалл и подождите, пока он деформируется, чтобы противостоять заряду. Затем, когда он полностью деформирован, удалите заряд и подождите, пока кристалл противодействует изменению, восстанавливая свою форму, после чего мы повторно применяем заряд. 
 
 Продолжительность деформации кристалла кварца напрямую зависит от его толщины, которая, в свою очередь, очень точно определяет его резонансную частоту. Таким образом можно вырезать кристаллы кварца с частотами от нескольких килогерц до сотен мегагерц. 
 Схема кварцевого генератора Пирса-Гейт 
 Механизмом изменения приложенного напряжения в конце каждой фазы часто является цифровой инвертор, который также обеспечивает усиление, необходимое для поддержания колебаний.
 
 Я выбрал «часовой кристалл» ECS-2X6X с резонансной частотой 32 768 Гц. Поскольку 32 768 равно 2¹⁵, мы можем пропустить сигнал через 15-ступенчатый делитель частоты, чтобы получить точную тактовую частоту 1 Гц. 
 Часовой кристалл 32,768 Гц, подключенный к комбинированному генератору 74HC4060 и 14-ступенчатому счетчику пульсаций 
 74HC4060 - это комбинированный инвертор генератора и 14-ступенчатый счетчик пульсаций, который должен выдавать точный сигнал 2 Гц. Мы добавляем дополнительный одиночный триггер (74HC74), чтобы обеспечить последнее 15-е деление до 1 Гц.
 Логический анализатор показывает очень точный тактовый сигнал после 14 делений. 
 Когда все эти компоненты установлены, мы наконец смогли подключить все к макетной плате для тестовой поездки. 
 
 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 Промышленные и научные интерфейсы 
  


 
10PCS CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 Промышленные и научные интерфейсы



  
 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 
 
 
 HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 10 шт. CD4060BE, 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16: промышленный и научный.CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 10 шт., ЮАННИН, 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16. 
 
 









    


    


















 
 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 
 
 
 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16: промышленный и научный. 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16: промышленный и научный. 0 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP6.. . 
 
 
 
  
 10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16 
 
 
 Это позолоченное желтым золотом ожерелье из серебра 925 пробы имеет длину 30 мм и ширину 13 мм (только подвеска. Вы можете носить этот кошелек с RFID везде, например в офисе. - ✓ Возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА на соответствующие покупки, комплект REAR 4 керамических тормозных колодок CCK11645 FRONT Полунагруженный суппорт премиум-класса OE. Рукав для троса защищает и продлевает срок службы проводов.D'Artefax DHP12B-SH Контейнер для пальмовых листьев, выдвигающийся вправо - Кабинет и мебель -, Мы обеспечиваем возврат или повторную отправку услуги по любым вопросам качества, Topcosplay Anime Bakugou Cosplay Wig Short Blonde Afro Spike Wig Костюм на Хэллоуин Синтетические парики. шесть четыре пары неэкранированной витой пары. Подтяжки можно носить с костюмами. Благодаря нашим обширным спискам автомобилей, полный комплект будет изготовлен в точном соответствии с техническими требованиями. octmami Платье для кормления грудью Летнее платье для беременных из вискозы для женщин с длинными рукавами для доставки халата.Подлинная заводская оригинальная часть OEM, хорошо блокирует вредный ультрафиолетовый свет с высокой прозрачностью. Его можно использовать в качестве сумки через плечо для мобильного телефона, кошелька, кошелька, косметички и т. Д., W WelLifes Детская подушка для новорожденных Дышащая трехмерная воздушная сетка Защита из органического хлопка от синдрома плоской головы Gift Star Pink, самым популярным является шип, который используется для травянистой земли областях, Для более низких цен на складные банки для ткани (мы тоже следим за нашими подписчиками, Youngs Brew017 Youngs Brew Home Brewing Vinometer 0 25% Vol.Доставка в пределах США включена в стоимость печати - приоритетная почта USPS, Templett предоставляет вам несколько вариантов сохранения файлов, готовых к печати. 1 плоский лист 240 × 270 см / 95 × 106 дюймов. Внешний материал. Платье-джемпер с высоким воротом для мальчиков NCAA. Натуральный белый цвет и включения растений в складке гармошкой 6x8, этот баннер «два» состоит из светло-розовых букв и черных фетровых ушей мыши с розовым атласный бантик на ушах. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •, 19.5 21 унция. 20 20,5 19 18,5 Viking A281 Pool Cue Stick Ocean Blue Stain Northwoods Maple Premium Pearl Sleeve Quick Release Joint ViKORE Shaft 18, параметр пляжного полотенца из микрофибры. На вас распространяется наша гарантия возврата денег в размере 00%. Бесплатная доставка и возврат всех подходящих заказов. Spektrum DX5C 5-канальный передатчик DSMR с передатчиками для радиоуправления SR415, воздуходувка COSTWAY 480 Вт / 680 Вт, гибкая конструкция: он может поворачиваться на 180 градусов, что позволяет регулировать очки по вертикали или горизонтали, снимите подмости и повесьте их на стену , Промежуточная выхлопная труба Walker 55500.

 





















  10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16  
  10 шт. CD4060BE HCF4060BE HCF4060 CD4060 DIP16: промышленный и научный. 

  
 14-ступенчатый счетчик CD4060 - журнал DIYODE 
 
            
 Еще одна менее знакомая, но очень полезная ИС, о которой даже мы не подозревали, пока не обнаружили ее недавно при решении реальной проблемы. 
 
 Этот выпуск для Классной комнаты стал результатом другого проекта, над которым мы работали, что привело к исследованию ИС, о которой мы никогда особо не задумывались.CD4060 - это 14-ступенчатый счетчик с собственными встроенными возможностями генерации, задаваемыми тремя внешними компонентами, а десять из четырнадцати ступеней доступны в качестве выходных контактов. Он считается в двоичном формате, а не последовательно, как почтенный CD4017. В конечном итоге это решило насущную потребность, и теперь мы думаем, что другие люди тоже сочтут это хорошим средством решения проблем. 
 
 Когда производитель, опытный или нет, испытывает потребность во времени, ощущении или контроле чего-либо, мы часто сразу обращаемся к микроконтроллеру.Такое мышление во многом оправдывается возможностями и часто простотой использования микроконтроллера, но иногда оно становится привычкой, за пределами которой мы не мыслим. Бывают ситуации, когда дискретная схема (дискретная означает отдельную и относится к компонентам, из которых сделана схема) дешевле, меньше по размеру или даже более надежна или прочна, чем схема на основе микроконтроллера. 
 
 Одна из причин, по которой мы больше не так легко обращаемся к дискретным компонентам, заключается в том, что с преобладанием микроконтроллеров мы просто не так хорошо знакомы с тем, что там есть.Когда были только отдельные ИС, помимо старых микросхем, для использования которых требовалось много знаний, на первый план выходил диапазон дискретных ИС. Однако даже для профессионалов количество доступных устройств вызывает недоумение, и это также способствует менталитету «делай это с микро». 
 
 Иногда, даже если микроконтроллер может быть не лучшим вариантом, он лучше всего, если учесть время, потраченное на поиск и исследование доступных дискретных элементов. Добавьте к этому тот факт, что многие из продавцов занимаются крупномасштабными коммерческими операциями, и микросхемы начинают иметь большой смысл.
 
 Вот почему мы включили множество немикродискретных компонентов в наши статьи в Классе по недавним выпускам, наряду с некоторыми дискретными компонентами, идеально подходящими для использования с микроконтроллерами. Обе категории компонентов отвечают реальным потребностям и могут иметь преимущества в определенных ситуациях по сравнению с микропроцессорами, но доступный диапазон уже не так хорошо известен. 
 
 Мы тоже не задумывались, когда решили сделать таймер паяльника, о котором идет речь в этом выпуске.По причинам, которые мы обсуждали в этой статье, мы отказались от микроконтроллера и вместо этого искали отдельные варианты. Именно тогда мы обнаружили 14-ступенчатый счетчик CD4060. 
 
 Что касается обнаружения дискретных компонентов, наш первый путь - это посмотреть каталоги и списки основных розничных продавцов. Раздел каталога, посвященный, скажем, КМОП-микросхемам серии 4000, может быть чем-то, что многие не замечают, но его всегда стоит прочитать. Если вы сразу обратитесь к некоторым коммерческим поставщикам, таким как Element 14, даже если они дружелюбны к производителям, их списки просто тысячи, и это легко ошеломляет.
 
 Каждый раз, когда мы делаем что-нибудь, от Kids 'Basics до наших самых сложных проектов, мы исследуем то, как другие люди делали то же самое или подобное. Отчасти это сделано для того, чтобы не получить почти то же самое, даже если мы разработали его независимо, что может случиться на удивление легко в электронике. 
 
 Однако этот процесс также дает информацию для других областей или проектов, включая компоненты, которые люди использовали для различных заданий, или способы их использования.Мы считаем полезным сознательно взглянуть на схемы еще до того, как микроконтроллеры стали обычным явлением. 
 
 Инженеры тоже так работают. Никто не изобретает велосипед заново, если в этом нет необходимости, и никто не использует микросхему только по распиновке. Всегда сверяются с другими проектами, изучаются примеры и часто проводится моделирование. 
 
 Это много не относящейся к CD4060 информации, но, надеюсь, она поможет вам разделить наш мыслительный процесс и применить логику, задействованную в других ситуациях, и упростить поиск отдельных компонентов.

    
        
      
     
 CD4060 продается на розничном рынке в 16-контактном двухрядном пластиковом корпусе (DIP), хотя другие доступны в продаже. Маркировка также зависит от производителя. Наша партия микросхем, купленных за одну продажу у одного поставщика, представляла собой смесь старых запасов Fairchild и более свежих образцов STMicroelectronics. Устройства Fairchild имеют маркировку CD4060BCN, в то время как STMicroelectronics использует код HCF4060BE. Что касается таблиц данных, мы использовали эти две плюс таблицы Texas Instruments для нашей информации, но всегда полезно найти копию таблицы данных для вашего конкретного устройства, как марки, так и версии.Иногда производители вносят небольшие изменения в дизайн, а иногда нет. В таблицах данных также объясняется, что означают дополнительные буквы каждого производителя, и как работают их коды партий и дат. 
    
        
      
     
 Из-за сложной внутренней схемы выходы не являются последовательными. Существует тактовый вывод, который может питаться от внешнего источника или подключаться к внутреннему генератору через резистор и конденсатор от соседних выводов. Строго говоря, конденсатор и два резистора являются частью генератора, поэтому он не полностью внутренний, но проще говорить об этом так, и эти внешние компоненты нельзя было бы изменить, если бы весь генератор был внутренним.
 
 Кроме того, контакты питания и заземления находятся на привычных местах, есть внешний вывод сброса. Высокий уровень сигнала на этом выводе сбрасывает все выходы на ноль и останавливает генератор. Это очень полезно, потому что в ситуации с внешним осциллятором счетчик запустится снова при следующем переходе после удаления максимума. Это означает, что цикл внешнего таймера и снятие максимума не синхронизированы, и поэтому время менее предсказуемо. Если высокий уровень удаляется на полпути через низкий уровень внешнего тактового сигнала, до срабатывания триггера все еще остается половина минимума и высокий уровень.Это три четверти периода времени, предполагающего прямоугольную волну, и это может быть трудно учесть. Используя внутренний осциллятор, таймер запускается при удалении высокого уровня, поэтому счет предсказуем относительно сигнала сброса. Еще одна вещь: когда IC включается, выходы не находятся в каком-либо одном состоянии и могут быть повсюду. Они не будут работать до тех пор, пока на выводе сброса не будет высокого импульса при каждом включении питания IC. 
    
        
      
     
 В электрическом отношении CD4060 соответствует остальной части серии 4000, имеет широкий диапазон питания от 3 до 15 В постоянного тока и официально чувствителен к статическому электричеству.Хотя мы относимся к нашим так, как будто они подвержены электростатическому разряду (ESD), в таблицах данных для Texas Instruments и STMicroelectronics указано и показано, что входы имеют фиксирующие диоды. В таблице данных Fairchild это не указано и не показана диаграмма. Возможно, что одни производители включают диоды, а другие нет, поэтому соблюдайте меры предосторожности от электростатического разряда. Это лучшая практика и единственный способ гарантировать отсутствие повреждений. 
    
        
      
     
 Одна особенность CD4060 связана с тем, как обозначены рисунки подключения генератора.Выбранные символы основаны на внутренней структуре ИС, которая, помимо прочего, содержит множество триггеров. Это означает, что используемые символы могут сбивать с толку людей, которые еще не знакомы с ними, поскольку они относятся к внутренней функции булавки, а не к внешней. Чтобы еще больше запутать проблему, мы видели таблицы, в которых используется греческая буква тета (Θ), греческая буква фи (Φ) или даже латинский алфавит (используемый в английском алфавите) Q. Соответственно, мы показали здесь, что такое символы находятся в таблицах данных, что делает этот вывод и как мы будем называть этот вывод в этой статье.
    
        
      
    
 
 Отсчет продвигается по отрицательному фронту тактового сигнала. Поскольку тактовый вход запускается по Шмитту, время нарастания и спада не влияет на часы: он запускается внезапно в точке половинного напряжения питания. Это контрастирует с некоторыми таймерами и шлепанцами, которым требуется, чтобы часы пошли почти вверх или почти вниз, чтобы сработал триггер. 
 
 Однако синхронизация с медленным временем нарастания и спада все равно будет влиять на максимальную скорость, на которой вы можете синхронизировать устройство, в силу времени, затрачиваемого на эти наклонные переходы.
    
        
      
     
 Есть три способа синхронизировать CD4060: внешний, с помощью RC-сети или кристалла. Внешнюю синхронизацию проще всего описать, так как для этого требуется подача сигнала часов ›› на контакт 11, контакт Clock. Здесь становится уместным большая часть предыдущего абзаца. Однако в этих случаях вас, скорее всего, будет беспокоить фактический счетчик, а не время, затрачиваемое на тактовый импульс, но об этом стоит подумать. Обратите внимание: поскольку синхронизация происходит при отрицательном переходе или переходе от высокого к низкому, необходимо соблюдать осторожность, если ваши часы поступают от не колеблющегося источника, такого как вход от датчика.
 
 Сигнал от этого датчика может потребовать инвертирования, например, импульсы от тахометра становятся высокими, когда контрольная точка проходит через датчик. Вы можете сделать простой инвертор из транзисторов NPN и PNP, как мы делали в сигнале тревоги для паяльника в другом месте в этом выпуске. 
 
 CD4060 также может работать с кристаллом. Кристаллы следуют своим собственным правилам, и их работа не зависит от CD4060. В таблицах данных представлены схемы соединений. Кристаллы резонируют с заданной частотой и доступны в диапазоне значений.Однако при максимальной тактовой частоте 12 МГц при напряжении питания 15 В и всего 1,5 МГц при 5 В не так много доступных кристаллов будут полезны. 
 
 В таблице данных Fairchild представлена ​​схема соединений со значениями, а в документе Texas Instruments представлены формулы. В любом случае, в общем, необходимо понимать использование кристаллов и полученные данные по каждому кристаллу, включая его емкость. Для такой вводной статьи, как эта, лучше оставить использование кристаллов на будущее и пока придерживаться третьего варианта выбора времени.
 
 Третий способ синхронизации CD4060, скорее всего, будет использоваться производителями. Он включает в себя подключение двух резисторов и конденсатора к контактам 9, 10 и 11. Конденсатор может быть неполяризованным или поляризованным, но мы рекомендуем придерживаться неполяризованных типов. Это связано с тем, что электролитические конденсаторы, наиболее распространенные поляризованные типы, имеют характеристики кривой напряжения, которые изменяются с приложенным напряжением. Это означает, что идеальная кривая зарядки часто не применяется до тех пор, пока напряжение не будет достаточно близко к номинальному.
 
 Использование электролита 63 В при питании 5 В может не дать расчетных результатов. Кроме того, в большинстве случаев эти значения действительно слишком велики, как вы вскоре увидите. Если вам все же необходимо использовать поляризованный конденсатор из-за необходимости большого номинала, попробуйте более стабильный танталовый конденсатор и убедитесь, что положительный полюс идет к контакту 9. 
    
        
      
     
 В таблицах данных есть формула, согласно которой RS должно быть в два-десять раз больше, чем RT. Это может означать, что вам придется несколько раз рассчитать, если, скажем, выбранное вами значение конденсатора в формуле указывает, что вам нужно RT равное 10 МОм.Удачи вам в приобретении готового резистора на 20 МОм у розничного поставщика! Иногда весь процесс представляет собой игру в догадки из-за доступных номиналов конденсатора и резистора. Однако, поскольку доступно гораздо больше значений резисторов, мы предлагаем начинать расчеты с выбранного значения CT, а не RT. 

 
 При использовании внутреннего генератора с RC-цепью существует формула для расчета периода времени. Этот период - время, по истечении которого производится подсчет.Для расчета периода времени t используйте формулу 
 
 t = 2,2 x R  T  x C  T  
 
 В большинстве случаев у вас уже есть желаемое значение t, поэтому вы можете преобразовать его в любое из этих уравнений: 
 
 Найти R  T  для выбранного C  T  
 
 R  T  = t (2.2C  T ) 
 
 Найти C  T  для выбранного R  T  
 
 C  T  = t (2.2R  T ) 
 
 Не забудьте указать все значения в базовых единицах.См. Дополнительную информацию об этом в разделе для обсуждения или в Классе за прошлый месяц, чтобы узнать больше. 

 
 Все выходы CD4060 буферизированы, но при 5 В они могут выдавать или потреблять только 1 мА при комнатной температуре. Даже при 15 В общий ток составляет менее 7 мА. Хотя мы обошли это проблему, используя высокоэффективные светодиоды для нашей тестовой схемы и просто приняв более низкую яркость, любое приложение, которое не подает выход на другой логический вход или аналогичный, должно будет управлять транзистором, если вы хотите, чтобы ИС прослужила дольше. чем несколько часов или самое большее количество дней.Однако не так много приложений, в которых выходы CD4060 напрямую управляют нагрузкой. Выходы почти всегда будут сигналами для другой цепи. 
 
 Хотя CD4060 представляет собой четырнадцатиступенчатый счетчик, только десять из них имеют внешние выходы. Первые три не подключены к контактам, равно как и одиннадцатый. Любопытно, что в то время как многие счетчики начинаются с выхода «0», первый выход - «1», а первый доступный выход - это выход «4». Некоторые производители действительно используют начало 0, поэтому ваши выходы могут быть помечены 1-14 (включая внутренние) или 0-13.Также есть один вход в конце последовательности, который не подключен, это 11-й выход. Это 11 в системе 1–14 или 10 в системе 0–13. 
 
 Самая важная вещь, которую нужно понять, - это то, что счетчик является двоичным, поэтому каждый выход будет высоким после вдвое большего количества отсчетов, чем предыдущий. Это означает, что первые три выхода, внутренние, будут иметь высокий уровень после одного тактового перехода, двух и затем четырех переходов соответственно. Первый закрепленный выход 4 станет высоким после восьми тактовых переходов.Помните также, что отрицательный край от высокого к низкому временному периоду является триггером, поэтому при длительных, видимых периодах от полсекунды или около того выходы могут не срабатывать, когда вы ожидаете. Первое колебание осциллятора должно произойти, а затем опуститься до минимума, прежде чем вы что-нибудь увидите, так как на первом внутреннем этапе не будет триггера, пока часы сначала не перейдут на высокий уровень, а затем снова на низкий. 
    
        
      
     
 Формула для этого: t = t2  n , где t - полное время, t - период времени; мы используем число «2», потому что каждый выход становится высоким после удвоенного количества отсчетов, чем предыдущий, и поэтому удваивается; а n - количество выходов или количество удвоений числа.Однако наш первый результат становится высоким при первом переходе и не удваивается. Следовательно, нам нужно убрать одну степень двойки. Другими словами, четвертым выводом будет t2  3 , а последним или четырнадцатым выводом будет t2  13 . Например, если период времени составлял 0,25 секунды, выход 14 завершил бы свой временной цикл после: 
 
 T = 0,25 x 213 = 2048 секунд. 
 
 Да, это тридцать четыре минуты и восемь секунд. Это означает, что светодиод, подключенный к выходу 14, загорится через 2048 секунд, останется включенным еще 2048 секунд, а затем снова выключится еще на 2048 секунд.
 
 Помните также, что n означает «в степени», а не десятичный множитель или показатель степени. Другими словами, это не 2 x 10  n . Итак, t равно 1 секунде, а n равно 4, формула будет: 
 
 1 х 2  4 , 
 
 =  т  (2.2C  T ) 
 
 1 х 2 х 2 х 2 х 2 
 
 = 16 секунд. 
 
 Это не: 
 
 1 x 2x10  4 , что будет: 
 
 1 х (2 х 10 х 10 х 10 х 10) 
 
 = 20 000 
 
 Это обычная путаница для тех, кто не разбирается в математике или не часто выполняет эти вычисления.Если вы перепутаете эти функции на своем калькуляторе, вы получите сумасшедшие результаты. Еще следует отметить, что 214 - это 16 384, но поскольку первая внутренняя ступень запускается на первых часах, первая ступень не удваивается, и на самом деле у нас меньше одного числа в том, что касается удвоения чисел. См. Таблицу выходных таймингов. 
 
 Вместо того, чтобы пытаться передать все это словами, наша тестовая сборка в этом месяце представляет собой установку CD4060 со светодиодами, подключенными к его выходам, и как сеть RC для управления им, так и кнопочный переключатель, управляющий NE555. в моностабильном режиме.Мы выбрали это, потому что даже конденсатора было недостаточно для адекватного деблокирования переключателя, настолько чувствителен вход CD4060. Хотя правильная сеть RC справилась бы с этой задачей, мы рассеянно забыли попробовать это. В то же время нам действительно понадобилась инверторная схема, чтобы производители могли использовать более распространенные нормально разомкнутые кнопочные переключатели без необходимости искать или покупать нормально замкнутый тип, чтобы подавать низкий тактовый сигнал при нажатии кнопки. 
 Первый - это стандартная упаковка.Корпуса с четырнадцатью и шестнадцатью выводами являются стандартом для всей серии 4000, и хотя микроконтроллеры часто имеют восемнадцать, двадцать, двадцать четыре или более контактов, не многие другие ИС имеют. В дни, предшествовавшие современным процессам проектирования и производства печатных плат, соблюдение стандартных посадочных мест было более важным соображением. Эти микросхемы датируются тем временем. 
 
 Кроме того, во многих приложениях счетчиков и делителей результаты первых трех выходов слишком малы или слишком быстры, чтобы их можно было использовать.Если вам это нужно, существуют другие, более дешевые варианты. Мы подозреваем, что это причины того, что не все каскады подключены к контактам. Если шестнадцать контактов - это предел, то что-то должно быть сделано. Мы также думаем, что именно поэтому контакт 11 не подключен: должен был выйти еще один контакт, и контакт 11 был им. Конечно, это может быть гораздо больше, и если вам достаточно любопытно, чтобы часами искать ответ, сообщите нам об этом! 

 
 Как упоминалось ранее, для правильной работы ИС при включении питания на выводе сброса должен быть высокий уровень.Поскольку CD4060 часто используется как часть более крупной схемы, этот высокий сигнал может исходить оттуда. Во многих случаях это будет управляющий сигнал от внешнего источника. Однако так будет не всегда. Иногда CD4060 используется как генератор, чтобы просто делать свои собственные вещи. Это особенно актуально для таймера продолжительности или генератора шума. В этих случаях необходим автоматический сброс. 
 
 Решение, которое мы придумали, состоит в том, чтобы использовать конденсатор 10 мкФ в сочетании с резистором 10 кОм, который у нас уже был, чтобы остановить плавающий вывод сброса.Это позволяет току течь во время зарядки, достаточно долго, чтобы штифт сброса сделал свое дело. Когда он заряжен, вывод сброса снова становится низким, и схема работает как обычно. Кнопка ручного сброса все еще может использоваться с этой конфигурацией и рекомендуется для приложений на испытательных стендах. 

    
        
      
     
 Тестовая сборка этого месяца представляет собой двухступенчатую схему, при которой кнопочный переключатель может использоваться для получения осязаемого понимания работы двоичного счетчика. Однако вам надоест нажимать кнопку, и вы вряд ли захотите нажимать ее 8192 раза, поэтому второй этап - отключить кнопку и добавить три компонента синхронизации для использования внутреннего генератора.Мы используем рассеянные светодиоды и запускаем их на 1 мА, поэтому они будут далеко не яркими. Это компромисс, позволяющий избежать использования транзистора для каждого выхода. 
 
 Мы строим моностабильный компьютер на базе NE555 и сердце CD4060 на одной стандартной макетной плате, а светодиодную матрицу - на другой. Мало того, что вся партия не умещается на одном, но и порядок выводов на выходах CD4060 необходимо изменить, чтобы выходы можно было видеть в последовательном порядке, хотя и в усеченном (начиная с выхода 4), и с одним отсутствующим в последовательности. (вывод 11).Здесь мы показываем два кнопочных переключателя, а две перемычки «штекер-штекер» в спецификации предназначены для разрезания пополам и пайки этих переключателей, чтобы они вставлялись в плату. 
 
 * Указано количество, возможна продажа упаковками. Вам также понадобится макет и оборудование для прототипирования. 
 В проекте используется 
 # BC557, но можно использовать любой другой транзистор с такими же характеристиками и распиновкой. 

        
      
     
 Начнем с создания моностабильной схемы 555 с инвертирующими транзисторами.Выбранные значения компонентов дают импульс около 0,2 секунды. Если ваша кнопка нажимается дольше этого времени, вывод продолжается, но постоянно. 
 
 Эта система обеспечивает эффективную буферизацию и большую защиту от вибрации, чем мы смогли добиться с помощью конденсатора на коммутаторе. Это также позволяет инвертировать наш сигнал переключателя. Мы добавили светодиоды для визуального отслеживания происходящего. Вы можете пропустить их, но они помогают в поиске неисправностей. 
    
        
      
     
 Подключите CD4060 и добавьте к нему разъемы питания и компоненты генератора.В этой секции также требуется резистор 10 кОм между выводом 12 сброса и землей. Тот же вывод подключается к одному концу кнопочного переключателя, другой конец которого подключается к Vcc. Этот переключатель сброса будет полезен во время тестирования, даже если ваша окончательная сборка никогда его не использует. 
 
 Имеются проводные перемычки для подключения конденсатора к контакту 12 и цепи 555 к входу синхронизации контакта 11. 
    
        
      
     
 На отдельной макетной плате добавьте десять резисторов 2,7 кОм. Это высокое значение для светодиода на 5 В, но ограничивает ток до 1 мА для защиты CD4060.Равномерно распределите их по щели в центре макета. Кроме того, добавьте десять перемычек для подключения каждого светодиода к земле. Вы также можете установить светодиоды сейчас или позже, если вы предпочитаете сначала выполнить проводные соединения между двумя платами. Мы оставили ножки наших светодиодов длинными, как для последующего повторного использования, так и потому, что у этого конкретного светодиода нет обода с плоской секцией, а длина ножки является единственным надежным идентификатором полярности. 
    
        
      
     
 К сожалению, последний шаг запутан. Поскольку выходы CD4060 не являются последовательными и поступают с обеих сторон ИС, для соединения светодиодов с выходами необходимы провода типа «штекер-штекер», а не перемычки.Хотя это позволяет переупорядочивать выходы, это никогда не бывает аккуратно. Начните с выхода 4 ИС и подключите его к первому светодиоду, затем двигайтесь вперед, пока не будут подключены все десять выходов. Также необходима одна перемычка между шиной заземления, к которой подключаются светодиоды, и шиной заземления макета ИС. Положительное напряжение поступает с каждого выхода, поэтому на этой плате нет шины питания. 
    
        
      
     
 Теперь вы можете подать питание и начать тестирование. Сначала удалите одно из двух перемычек, соединяющих моностабильный модуль 555 с тактовым выводом CD4060.Вынули маленькую желтую возле светодиода. Вы должны иметь возможность наблюдать двоичный счет в действии, поскольку каждый светодиод слева направо увеличивается вдвое быстрее, чем предыдущий. 
 
 Чтобы лучше понять, как работает ИС, замените перемычку и снимите конденсатор 1 мкФ. Это остановит внутренний генератор.

No related posts.