Книга Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт

переключит состояние бистабильного таймера, отправляя низкий выходной сигнал, чтобы подавить функцию отключения тактирования у счетчика 4026В, и таким образом он начнет счет.

Рис. 4.71. Схема еще одного, последнего дополнения

Рис. 4.72. Размещение и номиналы дополнительных компонентов

Будьте внимательны при установке красного и желтого светодиодов. Красный подключается не так, как вы привыкли, потому что он соединен с положительным полюсом источника. Поэтому его длинный, положительный вывод расположен снизу, а не сверху.

Схема новой части устройства представлена на рис. 4.71. Размещение и номиналы компонентов, которые вы добавили на макетную плату, указаны на рис. 4.72.

Проверка функционирования

При подаче питания на схему счетчик сразу начинает отсчет, без вашего разрешения. Это раздражает, но легко исправимо. Нажмите кнопку остановки (слева возле второй микросхемы таймера), чтобы остановить отсчет, а затем нажмите нижнюю правую кнопку (справа возле микросхемы счетчика), чтобы сбросить таймер до нуля. Теперь вы готовы к действию.

Нажмите кнопку запуска (вверху слева), которая создает начальную задержку. Во время этой задержки загорается желтый светодиод. Пауза длится примерно 7 секунд, после чего желтый светодиод гаснет и загорается красный. Одновременно счетчик начинает отсчет до того момента, пока вы не нажмете кнопку остановки.

Конденсатор емкостью 100 мкФ в верхней части макетной платы кажется необязательным, но на самом деле он очень важен. Таймер 555 способен создавать паразитные выбросы напряжения при переключении своих выходов, а в нашей схеме такие скачки напряжения могут запустить второй таймер, не дожидаясь задержки. Конденсатор емкостью 100 мкФ предотвращает этот эффект.

Теперь у нас реализованы все функции, за исключением того, что необходимо увеличить скорость счета, а также добавить дополнительную пару счетчиков и индикаторов для отображения долей секунды.

Как все взаимодействует?

На рис. 4.73 показано, как компоненты схемы взаимодействуют друг с другом.

Я поясню этот рисунок сверху вниз. Кнопка запуска (вверху, соединена с таймером 3) подает на вход таймера низкий уровень и запускает его.

Высокий уровень появляется на выходе таймера 3 приблизительно через 7 секунд. Это создает начальную задержку.

Рис. 4.73. Взаимодействие между компонентами схемы

По окончании задержки на выходе таймера 3 снова устанавливается низкий потенциал. Этот перепад напряжения передается через разделительный конденсатор емкостью 0,1 мкФ к бистабильному таймеру 2. Благодаря этому на выводе сброса таймера 2 появляется короткий импульс. Таймер 2 переключается и на его выходе устанавливается низкий уровень. Поскольку выход таймера 2 соединен с выводом отключения тактирования счетчика 4026В, то низкое состояние включает счетчик, и отсчет начинается.

Теперь мы ждем отклика пользователя. Он нажимает кнопку останова таймера 2, соединенную с его входом (контакт 2). Короткий импульс низкого уровня на входе таймера 2 переключает его и на выходе появляется высокий уровень. Потенциал на выводе отключения тактирования счетчика тоже возрастает и счет останавливается.

Проблемы в процессе разработки

Этот проект привел к появлению одной непростой проблемы. Когда я собрал исходную схему несколько лет назад, она работала хорошо. Когда некоторые специалисты из журнала Make собрали это устройство, оно тоже работало хорошо. Мы и не подозревали, что вывод сброса таймера 555 ведет себя по-разному у микросхем разных производителей. Это не отражено в техническом паспорте.

Спустя несколько лет после издания книги я получил сообщение от одного читателя, что его схема работает нестабильно, а иногда вообще не работает. Я собрал схему заново, подключил ее к осциллографу и увидел, что разделительный конденсатор «добросовестно» передает импульс от таймера 3 к выводу сброса таймера 2. Но таймер 2, действительно, иногда не распознавал импульс.

В чем же проблема? Либо импульс слишком короткий, либо его уровень недостаточно низкий. В любом случае, было принято решение подавать более низкое напряжение на контакт 4 таймера 2. Именно по этой причине вы видите два резистора, подключенные к контакту 4. Они работают как делитель напряжения, подавая напряжение немного меньше 2 В на вывод 4. Этого достаточно, чтобы поддерживать его функциональность, а также дать возможность уменьшить напряжение сброса, чтобы таймер надежно срабатывал.

Теперь все работает нормально. У меня, по крайней мере. Мы проверим эту схему снова перед изданием этой книги. Если она не работает у вас, попробуйте подать другое напряжение на контакт 4 таймера 2, заменив резистор 47 кОм другим, с более низким или более высоким номиналом. Вы также можете попробовать взять разделительный конденсатор большей емкости. И сообщите мне об этом, пожалуйста. Конечно же мне хочется, чтобы все схемы из этой книги работали правильно и стабильно. Но я не могу предусмотреть все заводские отклонения, которые могут повлиять на конечный результат.

Дополнительные разряды индикатора

Добавить еще два разряда очень просто, поскольку каждый из индикаторов будет управляться от собственного счетчика 4026В, и все счетчики и индикаторы будут подключены в основном одинаково. Это продемонстрировано на рис. 4.74.

Обратите внимание на фиолетовые провода слева. Каждый из них соединяет выход переноса предыдущего счетчика и тактирующий вход следующего.

Желтые провода справа соединяют вместе все выводы сброса счетчиков, и таким образом, когда вы сбрасываете один, сбрасываются все.

У второго и третьего счетчиков контакты 2 заземлены синими проводами. Как вы помните, контакт 2 – это вывод отключения тактирования.

Рис. 4.74. Завершенный макет устройства едва умещается на макетной плате

Останавливать счет второго и третьего счетчиков нам не понадобится, поскольку они находятся под полным контролем первого счетчика. Когда первый останавливается, прекращают счет и остальные два.

Не забудьте подать положительное напряжение на вывод 16 (вход питания) на втором и третьем счетчиках, пустив красный провод над каждой микросхемой, как показано на рис. 4.74.

Калибровка

Как настроить правильную скорость работы этой схемы?

Начните с замены резистора номиналом 10 кОм на резистор номиналом 100 кОм на первом установленном таймере, а также замените конденсатор емкостью 3,3 мкФ конденсатором на 47 нФ (0,047 мкФ). В теории это должно создать частоту 1023 Гц, которая близка к необходимой нам частоте в 1000 Гц.

Рис. 4.75. Монтаж построечного потенциометра для настройки измерителя быстроты реакции

Для точной настройки вам необходимо заменить один из резисторов 10 кОм у таймера 1 подстроечным потенциометром. Монтаж здесь настолько плотный, что едва можно найти свободное место, но мне удалось втиснуть сюда подстроечный потенциометр. Как это можно сделать, показано