Obrázek   
Přihlášení
Uživatelské jméno:

Heslo:

Pamatovat si mne



Zapomenuté heslo

Nová registrace
Kam dále?
Hledání
Vzhled

(3 vzhledů)
Kdo je Online
7 uživatel(ů) je online (2 uživatel(ů) si prohlíží Články a povídání)

Uživatelé: 0
Hosté: 7

více...
Noví uživatelé
Kdo za co může
Administrátorka
Žirafka
Žirafka
Žirafička
Žirafička
Redaktoři
bernard
bernard
IvanH
IvanH
 
Emeritní
KatyH
KatyH

Elektronika - Poněkud podivné blikátko

Napsal/a Žirafka v 24. 05. 2009 v 15:59 (přečtení 5307×) Další články tohoto autora
Elektronika
     Nedávno jsem se důkladně nudila a tak jsem si chtěla opět něco zajímavého a nevšedního postavit. No a protože jsem zrovna četla o obvodech 555, začala jsem bádat tímto směrem a vzniklo další blikátko. Většina mých obvodů patří do kategorie „zvláštní“, toto by však mohlo patřit do kategorie „bizardní“. Postavit blikátko pro dvě svítivé diody pomocí tří integrovaných obvodů totiž můžu jenom já

     Pokud vám bude schéma zapojení něco připomínat, tak máte pravdu


Změněný obrázek
Obr. 1 – schéma zapojení blikátka se třemi integrovanými obvody


Zapojení se dá rozdělit do tří částí:

Analogová – vyhodnocování napětí na kondenzátoru
Digitální – řízení nabíjení a vybíjení
Výkonová – budiče svítivých diod

     Analogová část se skládá ze dvou operačních zesilovačů, IO2 a IO3, které jsou zapojené jako komparátory. Digitální část je složená ze dvou hradel IO1D a IO1C. Poslední část, výkonová, je také složená z hradel integrovaného obvodu IO1. Kondenzátor C1 a rezistor R4 tvoří vlastní časovací obvod, časová konstanta tohoto RC článku určuje rychlost blikání. Rezistory R1 až R3 tvoří vytvářejí referenční napětí pro komparátory. Napájecí napětí je maximálně 16V, raději však 15V či méně.

Funkce obvodu

     Po připojení napájecího napětí se na odporovém děliči vytvoří dvě napětí. Jedno odpovídá 1/3 a druhé 2/3 napájecího napětí. Toto napětí je přivedené na referenční vstupy komparátorů. Spodní komparátor má jako referenční vstup použitý neinvertující vstup zesilovače. Komparátor horní je zapojený opačně a jeho referenční vstup je tvořený vstupem invertujícím. Jelikož na kondenzátor C1 vybitý, je na porovnávacích vstupech komparátorů nulové napětí a proto nastaví svoje výstupy takto:

Horní (IO3) – napětí blízké nule, hodnota log. 0
Dolní (IO2) – napětí blízké napájecímu napětí, hodnota log.1

     V důsledku těchto napětí se klopný obvod RS, sestavený z hradel C a D integrovaného obvodu IO1 nastaví tak, na výstupu hradla D objeví úroveň log. 1, což je přibližně napájecí napětí. Přes rezistor R4 se začne nabíjet kondenzátor C1 a zatím se nic dalšího neděje. Když napětí na něm překročí 1/3 napětí napájecího, překlopí se spodní komparátor a na jeho výstupu je napětí blízké nule. Napětí na kondenzátoru však stoupá dále tak dlouho, než přesáhne hodnotu 2/3 napájecího napětí. V ten okamžik se překlopí horní komparátor, klopný obvod RS se překlopí do svého druhého stavu a kondenzátor se začne přes rezistor R4 opět vybíjet. Po poklesu napětí se komparátor překlopí zpět. Napětí na kondenzátoru však klesá dále, až do hodnoty 1/3 napájecího napětí, kdy se opět překlopí spodní komparátor, který překlopí obvod RS zpět do původního stavu a kondenzátor se opět začne nabíjet. Celý cyklus se stále dokola opakuje.

Poznámky ke konstrukci

     Jak je vidět, první kmit trvá přibližně o třetinu doby déle, než všechny ostatní, je to způsobené tím, že na počátku se kondenzátor nabíjí z nulového napětí. Později se napětí mění jen z hodnoty 1/3 na 2/3 napájecího napětí a pak zpět. Komparátory nemají zavedenou žádnou hysterezi ani jiné ošetření případných zákmitů, protože klopný obvod RS reaguje pouze na první impuls od komparátorů a další již nikoli. Klopný obvod tak vlastně ošetřuje případné zákmity. Na výstupech komparátorů jsou krátké kladné impulsy, které překlápějí klopný obvod (Klopný obvod je sestavený z hradel NOR, proto se překlápí log.1). Ten pak přes další dvě hradla řídí výstupy.

     Svítivé diody jsou připojené přes zbývající dvě hradla integrovaného obvodu. Šlo by je sice připojit i přímo, ale připojení přes oddělovací hradla je výhodnější v tom, že diody nemají možnost ovlivňovat činnost klopného obvodu. Je potřeba použít diody s nízkým příkonem, protože integrovaný obvod nemůže dodávat příliš velký proud.

     Kmitočet obvodu určuje velikost rezistoru R4 a kondenzátoru C1. Svůj vliv má ale také výstupní odpor hradel integrovaného obvodu IO1 se kterým je nutné počítat. Tento přídavný odpor snižuje frekvenci. Trochu potíž je v tom, že výstupní odpor je jiný ve stavu log. 1 a log. 0. Tento rozdíl způsobuje jinou rychlost nabíjení a vybíjení kondenzátoru a proto není střída výstupního signálu 1:1. Tuto nectnost by šlo kompenzovat stejným trikem, jako se používá podobných oscilátorů. A totiž, použít samostatný nabíjecí a vybíjecí rezistor zapojené přes diody.

Změněný obrázek
Obr. 2 – zkušební zapojení blikátka se třemi integrovanými obvody


     Ačkoli to na první pohled vypadá jako naprosto nesmyslné zapojení, přeci jenom lze najít aplikace, kde by se dalo použít. Například se mi vybavuje měřič kapacit či podobné aplikace. Tam by pochopitelně bylo potřeba použít přesné komparátory a, hlavně, přesné referenční napětí. Měřením frekvence se dá určit kapacita připojeného kondenzátoru. Podobných aplikací by se asi našlo i více. Výstupní napětí z oscilátoru má navíc krásně ostré hrany a tak by šel obvod použít i tam, kde je toto zapotřebí.

     Schéma sice připomíná vnitřní zapojení obvodu 555, ale přeci jenom se dosti liší. Hlavně v tom, že nemá vstup pro reset. Klopný obvod by tím byl komplikovanější. Opravdická 555 má také nastavené priority vstupů, což jednoduchý obvod RS nemá a v případě nekorektností na vstupech (dvě log. 1) se chová nepředloženě. V tomto zapojení tato situace nehrozí, ale je dobré vědět, že nejde o ekvivalent skutečného obvodu 555. Obvody pro nabíjení a vybíjení jsou také trochu jiné, ačkoli by je šlo zapojit podle původního vzoru. Mně se však zalíbila jednoduchost řešení s jedním časovacím odporem.

Součástky použité v prototypu:

IO1 - MHB4001 (CD4001, 4001…)
IO2,IO3 - MAA 741 (LM741, u741…)
R1,2,3,5,6 – 10kΩ
R4 - 1MΩ
C1 – 2,2µF
LED1, LED2 – modré LED 5mm / 2mA

     Součástky lze téměř libovolně nahrazovat. Použité obvody lze dnes koupit za pár korun v každém obchodě se součástkami, na výrobci nezáleží. Je potřeba pamatovat na to, že není dobré překračovat maximální dovolený proud hradel. Pokud je potřeba vyšší proud pro svítivé diody, je nutné použít tranzistory nebo jiné budiče. Na kondenzátoru je napětí pouze jedné polarity, proto lze použít elektrolytický kondenzátor bez obav o jeho životnost. Mnou použité součástky jsou opět tovární značky Tesla, protože jich je v šuplíku nejvíce.

     Já jsem si s obvodem dost vyhrála a podařilo se mi konečně pochopit pár věcí, které mi u 555 nebyly jasné. Budu ráda, pokud blikátko takto poslouží i někomu dalšímu


Použitá a doporučená literatura:

1. 555C++ Praktická příručka pro konstruktéry, Jan Kaválek, Epsilon 1996, ISBN 80-902011-2-1
2. Přehled obvodů řady CMOS 4000, Petr Jedlička, BEN , ISBN 80-7300-167-5
Hodnocení: 9,00 (2 hlasy) - Ohodnotit -
Formátovat pro tisk Poslat známému Vytvořit z článku PDF
Komentář je vlastnictvím svého autora. Vyjadřuje jeho názory, ne názory redakce nebo provozovatele webu či serveru.
Napsal/a Vlákno
Host
Publikováno dne: 27.5.2009. 10:55  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Je celkem známé, že časovač 555 dostal své označení po rezistorech R1, R2, R3, každý po 5 kOhm. A tak navrhuji pro tento projekt Žirafovin typové označení PPB101010
Žirafka
Publikováno dne: 27.5.2009. 17:14  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 989
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Tak to jsem ani nevěděla, ale možné je všechno

PPB101010 Že by příště byla modifikace na PPB10510 Nebo ještě jinak? Hihi

Ps: Proč stále ty vykřičníky?
Host
Publikováno dne: 27.5.2009. 23:08  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Citát:
Ps: Proč stále ty vykřičníky?

Protože otázku nemám a tomu ostatnímu nerozumím. Není žádný "hint".
Žirafka
Publikováno dne: 28.5.2009. 15:16  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 989
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Aha, tak tedy:

- první je neutrální obrázek, použije se automaticky, pokud se nezadá nic jiného
- druhý vyjadřuje smutek
- třetí radost či jen úsměv
- také nevím
- to už vůbec ne
- vyjádření důrazu, nebo označení chyby
- prostě otázka
Host
Publikováno dne: 28.5.2009. 23:08  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Jo ták, to jsem si domýšlel úplně jinak!
1. kino
2. divadlo - truchlohra
3. divadlo - veselohra
4. ostravský baník: "su na šichtě"
5. ostravský baník: "nejsu na šichtě"
6. 7. tady jsem se strefil.
Žirafka
Publikováno dne: 29.5.2009. 4:07  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 989
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Host
Publikováno dne: 30.5.2009. 14:27  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
já bych řek, že ty šipky (4. a 5. obrázek) je něco jako "Thubs Up" a "Thumbs Down". Prostě palec nahoru, nebo dolu
Host
Publikováno dne: 19.3.2010. 17:44  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Z te asymetrie blikani bych nevinil rozdilny vystupni odpor hradel (ten rozdil je vuci 1M zanedbatelny), ale proudy vstupu OZ. Preci jen 741 je ponekud fosilni typ a pri konstrukci s nim je treba s timto pociat a s odpory kolem 1M na vstupech je uz treba mit se dost na pozoru. Treba LF155-7 (MAC155-7/MAB355-357) by se mely chovat lepe. Stejne jako cokoliv jineho s JFET vstupy nebo moderni bipolar. A proc maji ta hradla tvar jako pro NAND? Chvili mi nefungovala simulace v hlave, nez jsem si uvedomil, ze 4001 je NOR :o)
Žirafka
Publikováno dne: 19.3.2010. 19:28   Aktualizováno dne:19.3.2010. 19:33
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 989
 Odp: Poněkud podivné blikátko
No ale vstupní proud těch komparátorů se nemění, výstupní hradel určitě ano

Ty značky jsou takové, jaké je namaloval Eagle. Já raději používám "hranaté" značky (myslím, že podle DIN), ale Eagle jiné neumí. Podle jaké normy to je kreslené nevím, ale NOR a NAND se v této normě liší tím, že NOR má vstupy "protažené" vnitřkem značky. NAND je má ukončené a uvnitř značky není nic.

Je to divné, ale německý program nezná značky podle DIN
Host
Publikováno dne: 23.3.2010. 19:12  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
U tehle kulatych znacek mivaji funkce zalozene na souctu (OR,NOR,XOR, ev. XNOR) tu vstupni cast prohlou do luku (u XOR zdvojeneho) a u AND/NAND byva rovna. Ty protazene nozicky jsem pravda uz take zahledl, ale bylo to zridka kdy.

To, ze se meni vystupni proud z hradel behem nabijeni kondenzatoru je jasne a vlastne to souvisi s funkci toho RC clanku. Proud do OZ se bude menit trochu take, ale potiz je hlavne v tom, ze tam vubec je... a ze je nezanedbatelny proti proudu, jimz se nabiji/vybiji kondezator. Pokud totiz do OZ potece nejaky proud, tak je jim kondezator vybijen. V pripade, ze se RC clanek zrovna nabiji, tece do kondezatoru o tento vstupni proud mensi proud a kondenzator se tak nabiji pomaleji, a naopak, pri vybijeni RC clanku tomu vybijeni zas pomaha, proto ta asymetrie. Kdyby tekl ze vstupu OZ ven, bude asymetrie opacna. Lepsi OZ to zmeni, nebo lze take snizit R4 na 47k a C2 zvysit na 100uF. Zkus to :o).
Žirafka
Publikováno dne: 23.3.2010. 19:25  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 989
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Já bych ráda, ale nemám vlastně kdy a hlavně kde Snad se situace do budoucna nějak zlepší.
Host
Publikováno dne: 24.5.2011. 13:39  
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Hezké ... proč dělat něco jednoduše, když to jde složitě
Žirafka
Publikováno dne: 25.5.2011. 20:02  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 989
 Odp: Poněkud podivné blikátko
Já to říkám pořád

Jak já se těším, až si budu moci zase hrát...
Odeslat komentář
Pravidla komentářů*
Všechny komentáře se automaticky schválí.
Nadpis*
Jméno*
Email*
Webová stránka*
Zpráva*
Potvrzovací kód*
7 - 6 = ? (slovem)  
Napište výsledek tohoto příkladu
Maximální počet pokusů je omezen na 10.
Obrázek Obrázek
ObrázekObrázekObrázekObrázekObrázek
Obrázek
Redakční systém XOOPS 2.5.9 © 2001-2018
Obsah © 2008-2017 Žirafoviny