IC Egg Timer - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Gemaakt door: Gabriel Chiu

Overzicht

Dit project demonstreert de basisprincipes van digitale logica, de kenmerken van een NE555-timer en laat zien hoe binaire getallen worden geteld. De gebruikte componenten zijn: een NE555-timer, een 12-bits rimpelteller, twee NOR-poorten met 2 ingangen, een EN-poort met 4 ingangen, een EN-poort met 2 ingangen en een OF-poort met 2 ingangen. De logische poorten, NOR, AND en OR komen in TTL- en CMOS-equivalenten die te vinden zijn op Lee's Electronic. Dit project is een eenvoudige eierwekker met twee instellingen: hard of zacht gekookt en wordt geleverd met een resetfunctie.

Onderdelen en gereedschappen

• 1x Breadboard (Lee's Number: 10516)

• 1x 9V batterij (Lee's Number: 8775 of 16123)

  OPMERKING: DIT CIRCUIT KAN OOK WERKEN MET 5V STROOM. OVERSCHRIJD DE 9V NIET OMDAT DIT DE IC-CHIPS KAN BESCHADIGEN

• 1x 9V batterijhouder (Lee's Number: 657 of 6538 of 653)
• Stevige aansluitdraad (Lee's Number: 2249)
• Doorverbindingsdraad (Lee's nummer: 10318 of 21805)
• Alligator-meetsnoeren (Lee's nummer: 690)
• 3x tactiele schakelaars (Lee's nummer: 31241 of 31242)
• 1x NE555-timer (Lee's nummer: 7307)
• 1x 12-bits rimpelteller CMOS 4040 (Lee's Number: 7210)
• 1x Dual Quad-ingang EN poort CMOS 4082 (Lee's Number: 7230)
• 1x Quad 2-ingang EN-poort CMOS 4081 (Lee's nummer: 7229)
• 2x Quad 2-input NOR-poort CMOS 4001 of 74HC02 (Lee's nummer: 7188 of 71692)
• 1x Quad 2-Input OF-poort 74HC32 (Lee's nummer: 71702)
• 3x 1k OHM weerstanden ¼ watt (Lee's Number: 9190)
• 2x 150k OHM weerstanden ¼ watt (Lee's Number: 91527)
• 1x 10nF (0.01UF) condensator (Lee's Number: 8180)
• 1x 4.7UF condensator (Lee's nummer: 85)
• 1x 1N4001 Diode (Lee's nummer: 796)
• 1x Zoemer 3-24V DC Continu (Lee's Number: 4135)

Gereedschap

1x draadstrippers (Lee's nummer: 10325)

Stap 1: Uw bord instellen

Het opzetten van uw bord voor dit project is de sleutel. Deze opstelling is om ervoor te zorgen dat alle stroomrails (rode en blauwe lijnen) worden gevoed.

1. U moet wat jumperdraad gebruiken om de twee banaanterminals aan de bovenkant van het bord met het breadboard zelf te verbinden. Dit zal helpen bij het aansluiten van uw batterij of stroombron.
2. Plaats, net als bij afbeelding 1 hierboven, rode aansluitdraad om de rode spoorlijnen met elkaar te verbinden.
3. Gebruik zwarte draad om de blauwe spoorlijnen samen te voegen. (Ik gebruikte zwarte draad, maar blauwe draad is prima)

BELANGRIJK!: Zorg ervoor dat een van de rode lijnen NIET is verbonden met de blauwe lijnen. Dit zal het circuit kortsluiten en ZAL UW BREADBOARD VERBRANDEN EN UW DRADEN EN BATTERIJ VERNIETIGEN.

ZORG ERVOOR DAT UW BOARD GEEN VOEDING KRIJGT TIJDENS DE BEDRADING! DIT KAN TOEVALLIGE SCHADE VEROORZAKEN AAN UW COMPONENTEN

Voordat we beginnen, zullen we een aanzienlijke hoeveelheid IC-chips op ons breadboard gebruiken, dus ik zal locaties op het breadboard geven om de componenten te plaatsen voor een mooie en gemakkelijke afstand.

De meeste IC's hebben een indicator op de chip om aan te geven waar de voorwaartse of voorwaartse richting zich bevindt. De chip moet een kleine inkeping hebben om aan te geven waar de voorkant van de chip zich bevindt, zoals weergegeven in afbeelding 2.

(Als je nieuwsgierig bent naar het kleine LED-circuit in de hoek, ga dan helemaal naar het einde. Ik zal je laten zien waarom het daar is en hoe het werkt)

Stap 2: De timer instellen

Deze timer stuurt elke seconde een puls naar de teller die we in de volgende stap zullen gebruiken. Voor nu zullen we ons concentreren op het correct instellen van de NE55 Timer. Ik heb een NE555 timercalculator gebruikt om de weerstands- en condensatorwaarden te vinden die nodig zijn om de periode in te stellen op 1 seconde. Dit zorgt ervoor dat de teller in seconden telt.

1. Plaats de NE555 timer IC-chip op het breadboard zodat de voorste pinnen zich op het nummer 5 niveau aan de linkerkant van het breadboard bevinden
2. Sluit pin 8 aan op de rode spoorlijn
3. Sluit pin 1 aan op de blauwe spoorlijn
4. Verbind pin 7 met de rode spoorlijn met een van de 150k OHM-weerstanden

5. Verbind pin 7 met pin 2 met behulp van de andere 150k OHM-weerstand en de 1N4001-diode

   • Zorg ervoor dat de lijn van de diode naar Pin 2 wijst, zoals weergegeven in het diagram
   • Maak je geen zorgen over de richting waarin de weerstand is gericht!
6. Verbind Pin 6 ook met Pin 2 met behulp van een draad of een jumper
7. Sluit pin 5 aan op de blauwe spoorlijn met behulp van de 10nF-condensator
8. Sluit pin 2 aan op de blauwe spoorlijn met behulp van de 4.7uF-condensator
9. Zorg ervoor dat de draad aan de kant van de lijnmarkering is aangesloten op de blauwe rail of anders is de condensator achterstevoren
10. Verbind pin 4 met de rode spoorlijn met behulp van een draad om de resetfunctie uit te schakelen
11. Plaats tot slot een jumper op Pin 3 voor de volgende stap.

Stap 3: De teller instellen

Dit is het belangrijkste onderdeel van het hele systeem, anders krijg je meer dan alleen een hardgekookt ei!

1. Plaats de CMOS 4040 Counter IC-chip op het breadboard, na de NE555 Timer-chip, zodat de voorste pinnen op het nummer 10 niveau staan
2. Sluit pin 16 aan op de rode spoorlijn
3. Sluit pin 8 aan op de blauwe spoorlijn
4. Sluit Pin 10 aan op de NE555 Timer Output (Pin 3 op de NE555) die je in de vorige stap hebt achtergelaten
5. Laat Pin 11 voor de reset-functie

Stap 4: De hersenen van het systeem voorbereiden

De eerste stappen bij het opzetten van de hersenen van het systeem is het stellen van de vraag: hoe lang willen we dat onze eieren koken?

Het systeem heeft twee kookstanden; hardgekookt en zachtgekookt. Het moeilijkste is echter dat digitale systemen (zelfs uw computers) in binaire getallen tellen, dus enen en nullen. dus we moeten onze normale decimale getallen converteren naar binaire getallen.

TIJD VOOR EEN NUMMER CRUNCHING

De conversie van decimaal naar binair verloopt via eenvoudige deelstappen.

1. Neem je getal en deel het door 2
2. Onthoud het resultaat en de rest van de deling
3. De rest gaat naar het eerste bit
4. Deel je resultaat door 2

5. Herhaal stap 2 tot 4 voor elke sequentiële bit totdat uw resultaat nul wordt.

   OPMERKING: BINAIRE GETALLEN WORDEN VAN RECHTS NAAR LINKS GELEZEN, DUS BIT #1 IS HET MEEST RECHTE GETAL

Voorbeeld, voor decimaal getal: 720

Raadpleeg de bovenstaande tabel

Daarom is het resulterende binaire getal 0010 1101 0000. Ik heb het binaire getal in groepen van 4 gehouden voor een gelijkmatige afstand en om onze 12-bits teller te evenaren.

Onze tijden vinden

Voor dit project koos ik 3 minuten voor zachtgekookt en 6 minuten voor hardgekookt. Deze tijden moeten worden omgezet in seconden om overeen te komen met de snelheid van onze NE555-timer en onze teller.

Er zitten 60 seconden in 1 minuut.

Dus 3 minuten worden 180 seconden en 6 minuten worden 360 seconden

Vervolgens moeten we het naar binair converteren.

Als we de methode gebruiken om decimaal naar binair te converteren, krijgen we:

360 seconden 0001 0110 1000

180 seconden 0000 1011 0100

Stap 5: 4-ingangen EN Gate CMOS 4082 instellen

We kunnen eindelijk beginnen met het opzetten van het brein van het systeem op ons breadboard. Eerst de EN-poort met 4 ingangen. Voor deze poort moeten alle ingangen enen zijn voordat de uitgang zelf 1 wordt. Als we bijvoorbeeld 3 minuten hebben gekozen; bits 3, 5, 6 en 8 moeten enen zijn voordat de EN-poort een 1 kan uitvoeren. Dit zorgt ervoor dat ons systeem alleen op specifieke tijden wordt geactiveerd.

1. Plaats de CMOS 4082 4-ingangen EN Gate IC-chip op het breadboard na de CMOS 4040-teller, zodat de voorste pinnen zich op het nummer 20-niveau bevinden
2. Sluit pin 14 aan op de rode spoorlijn
3. Sluit pin 7 aan op de blauwe spoorlijn
4. Sluit pinnen 2-5 aan op de tellerpinnen zoals weergegeven in het bovenstaande diagram
5. Doe hetzelfde voor pinnen 12-9
6. Pins 6 en 8 Worden niet gebruikt, dus je kunt ze met rust laten

Stap 6: De drukknoppen en vergrendelingen instellen

Dit is de hoofdbediening en een ander cruciaal onderdeel van het systeem!

Laten we eerst beginnen met het concept van vergrendelingen. Afbeelding 3 is een schakelschema van hoe een van onze vergrendelingen eruit zal zien met onze CMOS 4001 NOR-poorten.

Wanneer één ingang AAN is (gegeven een logische hoge of een 1), zal het systeem schakelen welke uitgang AAN is en deze AAN houden. Wanneer de andere ingang AAN is, zal het systeem weer schakelen en die nieuwe uitgang aan houden.

Nu om het toe te passen in ons circuit!

De eerste vergrendeling is voor de uitvoer van de 4-ingang EN we hebben net aangesloten.

1. Plaats de CMOS 4001 NOR Gate IC-chip op het breadboard na de CMOS 4082 4-Input AND-poort, zodat de voorste pinnen op nummer 30 staan
2. Sluit pin 14 aan op de rode spoorlijn
3. Sluit pin 7 aan op de blauwe spoorlijn
4. Verbind pin 1 met pin 1 van de EN-poort
5. Verbind pennen 2 en 4 met elkaar
6. Verbind pennen 3 en 5 met elkaar
7. Verbind Pin 13 met Pin 13 van de EN-poort
8. Verbind pennen 12 en 10 met elkaar
9. Verbind pennen 11 en 9 met elkaar
10. Verbind pinnen 6 en 8 met elkaar, we zullen ze later gebruiken voor de resetfunctie.

Stap 7: Instellen van de drukknoppen en vergrendelingen Cont

Het volgende is de tweede grendel en de knoppen!

Deze zullen we op de rechterhelft van het bord plaatsen, zodat het gemakkelijker is om op de knoppen te drukken en onze circuitbehoefte en uit elkaar te houden. De knoppen gebruiken ook de vergrendeling om de gekozen instelling in te stellen en te resetten.

1. Leg je knoppen (tactiele schakelaars) op je bord
2. Sluit de knoppen aan zoals in het bovenstaande schema

   De gebruikte weerstanden zijn de 1k OHM-weerstanden

3. Sluit de CMOS 4001 aan zoals we eerder deden voor de eerste vergrendeling, maar in plaats daarvan verbinden we de knoppen met de ingangen van de CMOS 4001

   Afbeelding 4 gebruikt het 74HC02 NOR-equivalent

NU GAAN WE EINDELIJK DIE RESET-KNOP GEBRUIKEN EN DE RESET-INGANG GEBRUIKEN!

1. Verbind de resetknop met de andere resetplaatsen in het systeem

   • Raadpleeg de afbeeldingen in de vorige stappen voor de locaties
   • U moet meerdere jumperdraden gebruiken om alle pinnen met elkaar te verbinden
2. De hardgekookte en zachtgekookte knopuitgangen van de vergrendeling worden in de volgende stap gebruikt

Stap 8: Het instellen van de CMOS 4081 2-Input EN Gate

Dit deel behandelt de bevestiging van de instelling die we hebben gekozen. De uitgang is alleen aan als beide ingangen correct zijn. Hierdoor kan slechts één van de instellingen het alarm aan het einde activeren.

1. Plaats de CMOS 4081 AND Gate IC-chip op het breadboard na onze eerste latch-chip, zodat de voorste pinnen zich op het nummer 40-niveau aan de rechter- en linkerkant van het breadboard bevinden
2. Sluit pin 14 aan op de rode spoorlijn
3. Sluit pin 7 aan op de blauwe spoorlijn
4. Sluit de uitgangen van de twee grendels aan op de ingangen van de EN-poorten (zie stap 6: De drukknoppen en grendels instellen)
5. Doe dit voor zowel hardgekookt als zachtgekookt instellingen.

Stap 9: Het systeem afmaken

De laatste hand aan het systeem. Met de OF-poort kan elke ingang de uitgang AAN zetten.

1. Plaats de 74HC32 OR Gate IC-chip op het breadboard, na de CMOS 4081 2-input AND Gate, zodat de voorste pinnen zich op het nummer 50-niveau bevinden aan de rechter- en linkerkant van het breadboard
2. Sluit pin 14 aan op de rode spoorlijn
3. Sluit pin 7 aan op de blauwe spoorlijn
4. Neem de twee uitgangen uit stap 7 en verbind ze met de ingangen van de 74HC32-chip (Pins 1 en 2)
5. Sluit de uitgang (PIN 3) aan op de rode draad van de zoemer
6. Sluit de zwarte draad van de zoemer aan op de blauwe spoorlijn

Je bent klaar

Sluit de batterij aan op de batterijhouder en steek de rode draad in de rode banaanterminal van het breadboard en de zwarte draad aan de zwarte banaanterminal van het breadboard om hem op te starten. Voor bediening van de timer, druk eerst op reset en kies vervolgens uw optie elke keer dat u een nieuwe tijd wilt starten, omdat de NE555-timer constant loopt en het systeem zal laten tellen als de resetknop niet eerst wordt ingedrukt

Toekomstige verbeteringen

Deze schakeling is geen 100% perfecte schakeling. Er zijn dingen die ik zou willen verbeteren:

1. Zorg ervoor dat de NE555 Timer en teller pas beginnen te tellen nadat er een keuze is gemaakt
2. Laat het systeem resetten na elk voltooid alarm
3. Zorg ervoor dat er slechts één optie tegelijk kan worden gekozen, momenteel kunnen beide opties worden gekozen
4. Maak het circuit schoon om de stroom gemakkelijker te volgen en te begrijpen
5. Een onderdeel of systeem hebben dat laat zien welke selectie is gekozen en de huidige tijd van de timer

Stap 10: Video van bediening

Ik heb de zoemer vervangen door het kleine testcircuit. De LED verandert van rood in groen wanneer het alarm succesvol is geactiveerd.

Stap 11: BONUS het testpuntcircuit

Dus … je bent echt nieuwsgierig naar dit kleine stukje componenten.

De bovenstaande afbeeldingen laten zien hoe het eruit ziet op het bord en het schematische diagram voor het circuit. Dit circuit wordt een logisch testcircuit genoemd. Hiermee kan worden getest of de uitgangen van IC's of digitale uitgangen hoog (1) of laag (0) zijn.

Deze schakeling maakt gebruik van het fundamentele concept van diodes en elektrische stroom. Elektriciteit stroomt van hoog potentieel naar lager potentieel zoals een rivier, maar u vraagt zich misschien af, hoe verandert het potentieel? De potentiaal van de schakeling daalt na elk onderdeel. Dus aan de ene kant van een weerstand zal bijvoorbeeld een hogere potentiaal hebben dan aan de andere kant. Deze daling wordt een spanningsval genoemd en wordt veroorzaakt door de kenmerken van de weerstand en wordt gevonden door de wet van Ohm.

Wet van Ohm: Spanning = Stroom x Weerstand

De diodes hebben ook een spanningsval over hen die de spanning verder verlaagt naarmate je langs het circuit gaat. Dit gaat door totdat u het grondsymbool raakt, dit vertegenwoordigt nulpotentiaal of nulspanning.

Nu de vraag, hoe test dit circuit voor een logisch hoog (1) of een logisch laag (0)?

Welnu, wanneer we welke logische uitgang dan ook verbinden met het punt tussen de twee LED's, dan zet het een spanningspotentiaal op dat punt. Met behulp van de basisprincipes van diodes, omdat LED's Light Emitting Diodes zijn en dezelfde principes volgen, laten diodes alleen stroom in één richting stromen. Dat is de reden waarom wanneer u de LED's omgekeerd aansluit, ze niet gaan branden.

Het effect van dit punt tussen de twee LED's zorgt ervoor dat deze eigenschap optreedt. Wanneer het punt logisch hoog is (1), wordt op dat punt een potentiaal van 5 volt geplaatst en aangezien het spanningspotentiaal voor de RODE LED lager is dan de potentiaal op het testpunt, zal de RODE LED niet aangaan. De GROENE LED gaat echter branden. Dit laat zien dat wat u ook aan het testen bent, een logisch hoog niveau heeft (1).

En omgekeerd, wanneer het testpunt zich op een logisch laag punt (0) bevindt, is er een spanningspotentiaal van nul op het testpunt. Hierdoor kan alleen de RODE LED aangaan, wat aangeeft dat het punt dat u probeert te testen zich op een logisch laag niveau bevindt.