ШЕСТЬ САМОДЕЛОК НА ОДНОЙ ИМС

После включения питания при разомкнутых щупах X1 и Х2 на входах 1, 2 элемента DD1.1 относительно общего провода устанавливается высокий логический уровень напряжения. Соответственно, на выходе 3 DD1.1 будет низкий логический уровень напряжения. При этом элемент индикации — светодиод VD1 гореть не будет. Если щупы замкнуть между собой, на входах 1, 2 DD1.1 установится низкий логический уровень напряжения, а на выходе 3 — высокий. При этом загорится светодиод, сигнализируя о наличии замыкания между X1 и Х2. Таким образом, при подключении щупов к исправной электрической цепи будет загораться светодиод VD1. Если же светодиод не горит — значит, в цепи имеется обрыв. Данным пробником можно проверить исправность постоянных и переменных резисторов с сопротивлением до нескольких кОм.

Чтобы проверить исправность полупроводникового диода, необходимо подключать его к щупам в прямом и обратном направлениях. Когда вывод анода диода соединен с X1, а вывод катода с Х2, светодиод горит, а при обратном включении — нет. Если при обратном включении VD1 продолжает светиться, значит, проверяемый диод пробит. Когда же VD1 не светится как при прямом, так и при обратном включении проверяемого диода, это указывает, что в нем имеется обрыв.

Устройство, схема которого приведена на рисунке 2, также относится к измерительным приборам и представляет собой логический пробник. Он предназначен для определения логического уровня напряжения в электрических цепях цифровых приборов. Собирается пробник на двух элементах микросхемы, каждый из которых работает как инвертор. В исходном состоянии на входах 1,2 DD 1.1 и выходе 6 DD1.2 устанавливается высокий логический уровень напряжения и светодиод VD1 горит. При подключении щупов X1 и Х2 в цепь с напряжением, соответствующим уровню логической 1, состояние элементов DD1.1 и DD1.2 не изменится и VD1 продолжает гореть. Если же в проверяемой цепи низкий логический уровень напряжения, то элементы DD1.1 и DD1.2 переключаются в противоположное состояние, на выходе 6 DD1.2 появляется логический 0, и светодиод гаснет. Таким образом, свечение VD1 соответствует высокому, а гашение — низкому логическому уровню напряжения в проверяемой цепи.

На двух элементах микросхемы можно собрать простой низкочастотный генератор и использовать его в устройствах звуковой сигнализации, например, вместо обычного дверного звонка. Схема такого генератора (рис. 3) во многом сходна со схемой транзисторного симметричного мультивибратора. Элементы DD 1.1 HDD1.2 включены симметрично относительно друг друга, то есть выход каждого элемента через соответствующий конденсатор соединен со входами соседнего. После включения питания на выходах элементов DD1.1 и DD1.2 появляется высокий логический уровень напряжения, так как на их входы через резисторы R1 и R2 подано напряжение низкого логического уровня. Одновременно начинают заряжаться конденсаторы С1 и С2. Как только на одном из конденсаторов, например С2, напряжение достигнет уровня логической 1, элемент DD1.1 переключится и на его выходе установится низкий логический уровень напряжения. Конденсатор С1, не успев зарядиться до напряжения логической 1, начнет перезаряжаться. Когда процесс перезарядки С1 закончится, произойдет переключение элемента DD1.2, и на его выходе появится логический 0. Далее начнет разряжаться конденсатор С2, после чего на выходе DD1.1 вновь появится напряжение низкого уровня и DD1.1 переключится. Теперь, в свою очередь, разрядится конденсатор С1 и произойдет переключение элемента DD1.2. После этого на его выходе вновь появится логическая 1. Далее процесс перезарядки конденсаторов и переключения элементов микросхемы повторится заново. Более того, за счет существования положительной обратной связи между DD1.1 и DD1.2 он становится бесконечным во времени, и на выходе DD1.2 появляются низкочастотные импульсы прямоугольной формы. Максимальная величина амплитуды импульса равна величине напряжения высокого логического уровня, а минимальная — величине напряжения низкого логического уровня. Длительность каждого импульса равна половине периода следования и определяется величинами емкости конденсаторов Cl, C2 и сопротивлений резисторов Rl, R2. Динамическая головка ВА1 преобразует электрические импульсы в колебания звуковой частоты.

На всех четырех элементах микросхемы можно собрать имитатор звука сирены и установить его на действующую модель пожарной машины или «скорой помощи». Устройство (рис. 4) состоит из двух генераторов: тактовых импульсов и звуковой частоты. Первый выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2, а второй — на DD1.3 и DD1.4. В отличие от предыдущего, симметричного мультивибратора, каждый из генераторов собран по несимметричной схеме. Поскольку принципы работы каждого из генераторов схожи, рассмотрим в действии только один из них, например, левый по схеме.

После включения питания на входах 1, 2 DD1.1 и на выходе 6 DD 1.2 установится напряжение логической 1, а на выходе 3 DD1.1 и входах 4, 5 DD1.2 — напряжение логического 0. При этом конденсатор С1 начнет заряжаться через резистор R1, а напряжение на входах 1,2 DD1.1 будет постепенно уменьшаться. Как только оно достигнет величины, соответствующей логическому 0, произойдет переключение элементов микросхемы в противоположные состояния. Далее конденсатор С1 начнет разряжаться через выходную цепь второго элемента, а напряжение на входах 1, 2 DD1.1 будет вновь увеличиваться. Когда оно достигнет высокого логического уровня, произойдет переключение элементов в первоначальное состояние. За счет существования положительной обратной связи процесс перезарядки конденсатора С1 и переключения элементов DD1.1 и DD1.2 носит непрерывный характер. В результате этого с выхода DD1.2 будут следовать прямоугольные импульсы, частота и длительность которых определяется емкостью конденсатора С1 и сопротивлением резистора R1.

По такому же принципу работает и правый по схеме генератор. Основное его отличие от тактового генератора — в величине емкости конденсатора С2, стоящего в цепи обратной связи.

Имитация звука сирены достигается за счет того, что тактовый генератор управляет работой генератора звуковой частоты. Динамическая головка ВА1 звучит в те промежутки времени, когда на входе 13 элемента DD1.3 появляется логическая 1.

На рисунке 5 показана схема простейшего одноголосого электромузыкального инструмента. Его музыкальный диапазон — примерно две полные октавы. Генератор ЭМИ выполнен на трех элементах DD1.1 — DD1.3 микросхемы DD1. Элемент DD1.4 используется в качестве усилителя звуковой частоты. Принцип работы трехэлементного генератора почти полностью сходен с принципом работы генератора на двух элементах. Основным его преимуществом является более высокая стабильность. Частота звучания ЭМИ определяется емкостью конденсатора С1 и сопротивлениями резисторов R1 — RN. Клавиши SI — SN подключают в цепь обратной связи резисторы Rl — RN, сопротивлению каждого из которых соответствует строго определенная частота генерации.

На всех четырех элементах микросхемы К155ЛАЗ собран и простой игровой автомат (рис. 6). Однако, чтобы понять, в каких играх его можно использовать, познакомимся прежде всего с его работой. На первых трех элементах DD1.1 — DD1.3 собран уже знакомый нам по предыдущей конструкции несимметричный мультивибратор, а элемент DD1.4 используется в качестве инвертора. После включения питания мультивибратор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, частота и длительность которых определяется параметрами конденсатора С1 и резистора R1. При этом светодиоды VD1 и VD2 поочередно мерцают. Поскольку частота генерации импульсов достаточно высокая, мерцание светодиодов человеческим глазом воспринимается как слабое непрерывное свечение. После замыкания кнопки SB1 элементы DD1.1 и DD1.2 оказываются закороченными и генерация прекращается. Если в момент остановки генератора на выходе 11 DD1.3 была логическая 1, то светодиод VD1 (красного цвета) загорается более ярко, а VD2 гаснет, так как на выходе 8 DD1.4 будет логический 0. Если же на выходе DD1.3 окажется 0, то на выходе DD1.4 будет 1. При этом VD1 погаснет, а гореть будет VD2 (зеленый цвет). Поскольку заранее невозможно предсказать, какое напряжение будет на выходе генератора после его остановки, включение светодиодов носит случайный характер. Следовательно, данное устройство с успехом можно применить в играх, основанных на угадывании какого-нибудь результата. Например, кому из двоих играющих при одинаковом числе попыток удастся точнее предсказать, который из светодиодов загорится большее количество раз.

О деталях. Вместо микросхемы К155ЛАЗ можно использовать идентичную ей К133ЛАЗ, светодиоды АЛ307 заменить на АЛ 102. Электролитические конденсаторы — К50-6, остальные — любого типа. Резисторы — ВС или ОМЛТ. Вместо динамической головки 0,5ГД-37 можно использовать любую другую мощность 0,1 — 1Вт. Кнопочный переключатель — П2К; тумблеры — любого типа, например Т3-С. Клавиши — самодельные, их конструкция может быть любой. Щупы X1 и Х2 — стандартные от промышленных измерительных приборов. Щуп Х2 для удобства в работе можно снабдить зажимом типа «крокодил». Батарея GB1 напряжением 4,5 В (например, «Рубин») или три элемента по 1,5 В («Орион»).

Устройства, собранные по схемам, изображенным на рисунках 1-4, не нуждаются в налаживании и начинают работать сразу после включения питания. Налаживание ЭМИ (рис. 5) сводится к подбору величин резисторов Rl — RN для настройки генератора на частоты, соответствующие частотам нот музыкального диапазона. Для этого вместо постоянных резисторов впаивают подстроечные. Настройка производится в унисон с соответствующими частотами камертона вращением движков подстроечных резисторов. После этого измеряют их сопротивления и вместо них впаивают точно такие же постоянные резисторы.

Налаживание игрового автомата (рис. 6) заключается в подборе сопротивлений разисторов R2 и R3. Поскольку светодиоды АЛ307Б и АЛ 307В рассчитаны на разные рабочие напряжения и токи, при одинаковых величинах R2 и R3 яркость свечения окажется разной. Поэтому, оставляя величину сопротивления одного из резисторов, например R2, неизменной и подбирая значение R3, добиваются одинаковой яркости свечения диодов.

В. ЯНЦЕВ

Источник: "Моделист-Конструктор" 1990, №1
OCR: mkmagazin.almanacwhf.ru