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BÜCHER UND ARTIKEL
Geräte auf logischen Elementen. Radio – für Einsteiger
Verzeichnis / Radio - für Anfänger Beginnen wir mit einem selbstschwingenden Multivibrator. Als universelles Gerät findet es eine Vielzahl von Anwendungen. Nehmen Sie zum Beispiel einen Multivibrator mit drei Logikelementen. In Verbindung mit einem Transistor-Blinker wird es zu einem Lichtimpulsgeber, der für ein Leuchtturmmodell verwendet werden kann. Wenn der Transistor eine mittlere oder hohe Leistung hat, z. B. KT801A, können mehrere parallel geschaltete Miniaturglühlampen in seinen Kollektorkreis aufgenommen werden - sie schmücken einen kleinen Weihnachtsbaum. Wenn die Kapazität des Multivibratorkondensators 1 μF beträgt und der Konstantwiderstand R1 mit einem Widerstand von 1,5 oder 2,2 kOhm variabel ist, wird ein Tonfrequenz-Oszillationsgenerator erhalten, der zum Testen der Leistung von Rundfunkempfängern und Tonfrequenzverstärkern geeignet ist . An den Ausgang eines solchen Geräts kann eine DEM-4m-Telefonkapsel oder eine Transistoranzeige angeschlossen werden, jedoch mit einem dynamischen Kopf im Kollektorkreis. Sie erhalten einen Tongenerator, der als Hausruf verwendet werden kann oder um den Empfang des Telegrafenalphabetes nach Gehör zu lernen. In der ersten Version kann die Versorgungsspannung des Generators über den Klingelknopf zugeführt werden, in der zweiten über die Kontakte der Telegrafentaste. Die Frequenz der erzeugten Impulse innerhalb von 800 ... 1000 Hz wird durch einen variablen Widerstand oder eine Auswahl eines Konstantwiderstands eingestellt, der ihn ersetzt. Das nächste Beispiel für die Verwendung eines Multivibrators ist ein intermittierender Audiosignalgenerator (Abb. 1).
Das Gerät besteht aus zwei miteinander verbundenen Multivibratoren, die auf den Logikelementen eines K155LAZ-Chips hergestellt sind. Der Multivibrator auf den Elementen DD1.3 und DD1.4 erzeugt Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 1000 Hz, die die DEM-4m-Kapsel (BF1) in Schall umwandelt. Aber der Ton ist intermittierend, weil der Betrieb dieses Multivibrators von einem anderen gesteuert wird, der auf den logischen Elementen DD1.1 und DD1.2 aufgebaut ist. Er erzeugt Taktimpulse mit einer Wiederholrate von etwa 1 Hz. Das Tonsignal im Telefon ertönt nur während der Zeiträume, in denen am Ausgang des Taktmultivibrators ein hoher Spannungspegel auftritt. Die Dauer der Tonsignale kann durch Auswahl des Kondensators C1 und des Widerstands R1 geändert werden, und die Tonhöhe des Tons kann durch Auswahl des Kondensators C2 und des Widerstands R2 geändert werden.Ein einzelner Vibrator, ergänzt durch ein Lichtsignalgerät (Abb. 2), kann dies tun die Basis eines Spielautomaten oder einer Attraktion werden. Zum Beispiel eine Attraktion mit dem bedingten Namen „Kerze löschen“. Die Attraktion selbst ist ein Modell einer brennenden Kerze auf einem Ständer. Wenn Sie stark auf die Kerze blasen, sollte die in ihrem "Docht" getarnte HL1-Glühlampe ausgehen und sich nach einer Weile wieder einschalten.
Das „Geheimnis“ der Attraktion besteht darin, dass die Wand des Ständers hinter der Kerze ein lichtundurchlässiger Stoff ist, auf dessen Rückseite, gegenüber dem „Docht“ der Kerze, ein kleines Blechplättchen befestigt ist. Dies ist der Kontakt des Sensorschalters SF1. In einem Abstand von 3 ... 5 mm davon ist das Ende eines dicken Drahtstücks befestigt - der zweite Kontakt des Schalters. Beim Anblasen der „Kerze“ verbiegt der Luftstrahl die Stoffwand der Dose und die Schaltkontakte schließen. Am Ausgang des One-Shot erscheint ein Impuls mit niedrigem Pegel, der den Transistor schließt und die Lampe löscht. Ein weiteres Beispiel für die mögliche Verwendung eines solchen Automaten ist ein Schießstand zum "Schießen" eines Tennisballs. Der "Apfel" des Ziels ist eine Metallplatte mit einem Durchmesser von 80 ... 100 mm - dies ist einer der SF1-Kontakte. In geringem Abstand zum ersten verstärkt sich der zweite Kontakt. Bei einem exakten Treffer ins Schwarze schließen die Kontakte kurzzeitig und die Signallampe erlischt. Aber Sie können es so machen, dass die Anzeigelampe im Gegenteil aufleuchtet, wenn das Ziel genau getroffen wird. In diesem Fall muss für die Anzeige lediglich ein pnp-Transistor verwendet werden, beispielsweise aus der P213- oder KT814-Serie, und die Verbindung seiner Emitter- und Kollektorleitungen vertauscht werden, wie in Abb. 2, b. In diesem Fall kann der Widerstand im Basiskreis des Transistors nicht enthalten sein. Ein einzelner Vibrator ist auch als einzelner Impulsgeber für die Prüfung der Funktionsfähigkeit von Instrumenten und Geräten der Digitaltechnik interessant, auf die wir später noch eingehen werden. Lassen Sie uns nun noch ein paar Beispiele für die praktische Anwendung eines selbstoszillierenden Multivibrators in Amateurfunkdesigns geben. Auf Abb. In Abb. 3 zeigt ein Diagramm des einfachsten Messgeräts - einer Sonde, mit der Sie die Qualität der elektrischen Kontakte der Installation, des Schalters, die Integrität der Spule des Schwingkreises, den Zustand der Diode und die Qualität überprüfen können der Kondensator, der pn-Übergang des Transistors.
Die Basis der Sonde ist ein symmetrischer Multivibrator auf Basis der Elemente DD1.1 und DDl.2, der Impulse mit einer Wiederholrate von etwa 1 kHz erzeugt. Die Sondenanzeige ist die HL1-LED oder der hochohmige Kopfhörer TON-1, TON-2 oder TEG-1, der an eine Zwei-Buchsen-Buchse XS1 angeschlossen ist. Die Sonden XA1 und XA2 fungieren als Kontakte einer Art Schalter, über den die Spannung der Stromquelle GB1 an die Mikroschaltung angelegt wird. Während die Sonden nicht geschlossen sind, ist der Stromkreis unterbrochen und der Multivibrator funktioniert nicht. Wenn die Sonden die Enden des Leiters oder die Anschlüsse eines Arbeitsinduktors berühren, wird der Stromkreis des Mikrokreises geschlossen und der Multivibrator beginnt, elektrische Schwingungen mit Schallfrequenz zu erzeugen. Bei hohem Spannungspegel am Ausgang (an Pin 6) des Multivibrators leuchtet die HL1-LED, bei niedrigem Pegel erlischt sie. Und da die Frequenz der erzeugten Impulse recht hoch ist, nimmt das Auge das Blinken der LED nicht wahr – sie scheint durchgehend zu leuchten. Wenn jedoch der getestete Leiter oder die Spule unterbrochen sind, leuchtet weder die LED noch der Ton in den Telefonen. Um eine Halbleiterdiode zu testen, werden Prüfspitzen an ihre Anschlüsse angeschlossen - zuerst in einer Polarität und dann vertauscht in der anderen. Wenn bei einer Verbindung die Diode in Vorwärtsrichtung relativ zur Stromquelle eingeschaltet wird, sollten Licht- und Tonsignale vorhanden sein, jedoch nicht in Rückwärtsrichtung. Das Auftreten von Signalen bei irgendeiner Polarität der Sondenverbindung zeigt einen thermischen Durchbruch des p-n-Übergangs der Diode an, und das Fehlen von Signalen bei irgendeiner Verbindungspolarität zeigt einen offenen Stromkreis im internen Schaltkreis der Diode an. In ähnlicher Weise wird der Zustand der Kollektor- und Emitter-p-n-Übergänge von Transistoren überprüft. Die Funktionsfähigkeit von Kondensatoren wird auf Ausfall (Kurzschluss der Platten) durch das Fehlen eines Licht- (oder Ton-) Signals überprüft, wenn ihre Leitungen mit Sonden berührt werden. Bei der Überprüfung eines Kondensators mit hoher Kapazität kann in dem Moment, in dem die Sondensonden an seine Klemmen angeschlossen werden, ein kurzes Tonsignal und ein Blinken der LED erscheinen. Diese Signale werden durch den Ladestrom des Kondensators verursacht. Sie sind umso länger, je größer die Kapazität des getesteten Kondensators ist. Die Energiequelle einer solchen Sonde kann eine 3336-Batterie oder drei in Reihe geschaltete galvanische Zellen 316, 332 sein. Auf den logischen Elementen 2I-NOT können Sie einen einfachen Generator für Schallfrequenz- (3H) und Hochfrequenz-(HF)-Oszillationen bauen, um die Pfade von Rundfunkempfängern zu testen. Ein Beispiel ist das Gerät, dessen Schaltung in Abb. vier
Der Generator von Schallfrequenzschwingungen (ca. 1 kHz) ist ein Multivibrator auf den Elementen D.D1.3 und DD1.4. Die von ihm über den Inverter DD2.2, den Kondensator C5 und die Buchse XS2 "ZCH" erzeugten Schwingungen werden mit der in diese Buchse gesteckten Sonde XA1 dem Eingang des zu testenden Tonfrequenzverstärkers zugeführt. Der Hochfrequenz-Oszillationsgenerator besteht aus den Logikelementen DD1.1, DD1.2, der Spule L1 und den Kondensatoren C1, C2. Die Frequenz seiner Schwingungen, die hauptsächlich durch die Induktivität der Spule L1 bestimmt wird, kann durch einen variablen Kondensator C1 in kleinen Grenzen verändert werden. Element DD2.1 erfüllt die Funktion einer Mischvorrichtung. Sein Eingangsanschluss 1 empfängt Hochfrequenzschwingungen und sein Ausgang 2 - Audiofrequenz. Dadurch entsteht am Ausgang des Elements ein durch Tonfrequenzschwingungen moduliertes Hochfrequenzimpulssignal. Über den Kondensator C4 und die Buchse XS1 "RF" wird es dem Eingang des Hochfrequenzpfads (oder einem seiner Knoten) des zu testenden Empfängers zugeführt. Die Spule L1 der Hochfrequenzgeneratorschaltung kann auf einen Rahmen mit einem Durchmesser von 8 ... 9 mm mit einem Stück Ferritstab 600 NM im Inneren gewickelt werden. Damit die Sonde im Bereich von 3 ... 7 MHz arbeitet, müssen 50 auf den Rahmen gewickelt werden. .55 Drahtwindungen PEV-2 0,2.. .0,3. Als Drehkondensator (C1) können Sie den Tuning-PDA-1 verwenden. Der Aufbau eines solchen Sondengenerators ist beliebig. Für die Stromversorgung empfiehlt sich die Verwendung einer 5-V-Spannungsquelle, es ist jedoch auch eine 3336-Batterie möglich. Und ein weiteres Beispiel für die praktische Verwendung logischer Elemente digitaler Mikroschaltungen ist das Spiel "Crossing". Der Inhalt dieses Spiels basiert auf einem alten logischen Problem um einen Wolf, eine Ziege und einen Kohl, die der Träger ohne Verluste an das gegenüberliegende Flussufer transportieren muss. Aber das Boot ist so klein, dass es neben dem Träger selbst nur einen Passagier oder eine Fracht aufnehmen kann. Es ist unmöglich, einen Wolf mit einer Ziege oder einer Ziege mit Kohl am Ufer zu lassen - es wird definitiv Verluste geben. Einen Wolf mit Kohl darf man nur ohne Aufsicht zusammen lassen. Was sollte der Spediteur in einer solchen Situation tun? Um dieses Problem zu lösen, schlug der Funkamateur I. Sinelnikov aus Kaliningrad ein elektronisches Spielgerät vor, das auf den logischen Elementen 2I-NOT und ZI-NOT basiert, deren schematisches Diagramm Sie in Abb. 5 sehen. XNUMX.
Mit den Schaltern SA1-SA4 führt der Spieler den „Transport“ von Passagieren und Fracht zum gegenüberliegenden Flussufer durch. Wenn er beispielsweise glaubt, dass zuerst eine Ziege über den Fluss transportiert werden sollte, bewegt er (gemäß dem Schema) den beweglichen Kontakt der Schalter SA2 „Ziege“ und SA1 „Träger“. Die Position der Schaltergriffe auf der Frontplatte der Box, in der das Spiel montiert ist, spiegelt die aktuelle Situation an der Kreuzung wider. Die Elemente DD1.1, DD1.2 und DD2.1, DD2.2 bilden einen logischen Knoten, der ein fehlerhaftes Bewegungssignal erzeugt, in dem eine gefährliche Situation an einem der Ufer des Flusses entsteht (ein Wolf kann eine Ziege fressen, und eine Ziege kann Kohl essen). Ein Fehler wird durch die LEDs HL1 und HL2 signalisiert, die sich jeweils auf einer „eigenen“ Bank befinden, und dem vom Dynamic Head BA1 erzeugten Tonsignal. Wie funktioniert dieser Spielautomat? Im Ausgangszustand, wenn sich alle Passagiere, Fracht und Träger auf demselben Ufer des Flusses befinden, entspricht dies der im Diagramm gezeigten Position der SAI-SA4-Schalter. Für eine Geschichte über den Betrieb des logischen Knotens gehen wir davon aus, dass die Maschine mit Strom versorgt wird, dh die Kontakte der SB1-Taste geschlossen sind. Am Ausgang der Elemente DD1.1, DD1.2 und DD2.1 des logischen Knotens wirkt ein hoher Spannungspegel, und daher leuchten die LEDs nicht (aufgrund der Tatsache, dass die Anode und Kathode von jedem von ihnen haben fast die gleiche Spannung, der Strom durch die LED leckt nicht), und der Ausgang des Elements DD2.2 ist ein niedriger Pegel. Wenn die Stromversorgung mit der Taste SB1 „Crossing“ eingeschaltet wird, tritt ein niedriger Spannungspegel am Eingangspin 2 des DD1.1-Elements und am Eingangspin 3 des DD1.2-Elements sowie an beiden Eingängen des auf DD2.1-Element. Für die Elemente 2I-NOT und ZI-NOT reicht dies aus, damit an ihrem Ausgang ein hoher Spannungspegel erscheint. Beide Eingänge des DD2.2-Elements bleiben zu diesem Zeitpunkt frei, daher liegt an ihnen und am Ausgang des Elements (Pin 8) und damit am unteren Eingang des DD1.2-Elements entsprechend ein hoher Spannungspegel an an den Stromkreis, mit dem es verbunden ist, - Niederspannungspegel. Angenommen, der Spieler transportiert im ersten Zug eine Ziege auf die andere Seite. Dazu muss er die Knöpfe der Schalter SA2, SAI in eine andere Position bringen und die Taste SB1 drücken. In diesem Fall bleiben alle vier Elemente des logischen Knotens in ihrem ursprünglichen Zustand und keine der LEDs leuchtet auf. Und wenn Sie versuchen, der Erste zu sein, der den Wolf transportiert? In diesem Fall erzeugt der SA3-Schalter gemäß der Schaltung einen niedrigen Spannungspegel am oberen Eingang des DD2.2-Elements und am unteren Eingang des DD1.2-Elements erscheint ein hoher Pegel. Das Signal mit dem gleichen Pegel liegt an den anderen beiden Eingängen des Elements DD1.2, da sie frei sind. Infolgedessen erscheint am Ausgang des DD1.2-Elements ein niedriger Spannungspegel und die HL2-LED leuchtet auf - ein Signal für eine gefährliche Situation (eine am Ufer verbleibende Ziege kann Kohl fressen!). Und die HL1-LED, die sich auf der anderen Seite des Flusses befindet, bleibt aus, da der SAI-Schalter zu diesem Zeitpunkt einen niedrigen Spannungspegel am oberen Eingang des DD1.1-Elements erzeugt. Von den Ausgängen der Elemente DD1.1 und DD1.2 wird auch den Eingangsklemmen 9 und 10 des Elements DD1.3 ein Signal einer Gefahrensituation (Low-Pegel) zugeführt. Wenn an mindestens einem von ihnen ein niedriger Pegel auftritt, schaltet das Element in einen einzigen Zustand um, was zum Start eines auf den Elementen DD2.3 und DD2.4 montierten Multivibrators führt. Die von ihm erzeugten Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 500 Hz verstärken die Stufe am Transistor VT1, die von einem Emitterfolger eingeschaltet wird, und der BA1-Kopf gibt ein Alarmtonsignal aus. Mit dem SA5-Schalter kann der akustische Alarm, der bei der Lösung des Problems auf einen Fehler hinweist, abgeschaltet werden, sodass nur der Lichtalarm übrig bleibt. Der Widerstand R5 begrenzt den Basisstrom des Transistors VT1. Über den Widerstand R3 wird an den oberen Eingang des DD1.3-Elements ein hoher Spannungspegel angelegt, der die Signaleinheit vor verschiedenen elektrischen Störungen schützt. Der Trimmerwiderstand R6 stellt die gewünschte Lautstärke des BA1-Kopfes ein. Die Details des Spielautomaten, mit Ausnahme der Schaltelemente, LEDs und des dynamischen Kopfes, können auf einer Leiterplatte mit Abmessungen von 70 x 25 mm (Abb. 6, a) montiert und in einer Kunststoff- oder Sperrholzbox mit Abmessungen von ungefähr platziert werden 120 x 90 x 50 mm (Abb. 6, b).
Auf der Vorderseite der Box befindet sich eine Zeichnung eines Flusses, an dessen Kanal die Schalter SAI-SA4 befestigt sind, und an den gegenüberliegenden Ufern die LEDs HL1 und HL2. Hier sind der SA5-Schalter und die SB1-Taste "Crossing". Schalter SAI-SA5-Kippschalter MT-1 oder TV2-1, Taster SB1-KM1-1. Dynamischer Kopf VA1-Leistung 0,1 ... 0,25 W, zum Beispiel 0,25GD-10. Die Stromquelle kann ein 5-V-Vollwellengleichrichter oder eine 3336-Batterie sein. Bevor Sie mit der Lösung des Problems beginnen, müssen sich alle Schalter in ihrer Ausgangsposition befinden, die der Situation entspricht, wenn sich alle Passagiere, Fracht und Träger auf demselben Ufer des Flusses befinden. Dann beginnen sie mit der Überfahrt auf die andere Seite - sie stellen die Griffe der entsprechenden Schalter so ein, dass sie auf die Küste gerichtet sind, wo das Boot fahren soll, und durch Drücken der Taste "Kreuzung" überprüfen sie die Richtigkeit der Bewegung. Wenn gleichzeitig ein Licht- oder Tonsignal für einen Fehler auftritt, wird die Bewegung als falsch angesehen - Sie müssen nach einer anderen Lösung für das Problem suchen. Um sicherzustellen, dass der Spielautomat richtig funktioniert, müssen Sie den Ablauf zur Lösung eines logischen Problems kennen. Er kann so sein. Zuerst transportiert der Träger die Ziege auf die andere Seite. Dann kommt er zurück und nimmt den Kohl. Auf der anderen Seite lässt er den Kohl stehen und nimmt die Ziege. Nachdem er die Ziege zurücktransportiert hat, setzt er den Wolf in das Boot und transportiert ihn zum Kohl, danach kehrt er zurück und nimmt die Ziege. Somit ist die Aufgabe in sieben Zügen gelöst. Kann es noch andere Lösungen für das Problem geben? Denken.
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