რკინიგზის მოდელის გვირაბის ავტომატური განათება: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ეს არის ჩემი საყვარელი მიკროსქემის დაფა. ჩემს რკინიგზის მოდელს (ჯერ კიდევ მიმდინარეობს) აქვს რამდენიმე გვირაბი და, ალბათ, პროტოტიპული არ არის, მინდოდა გვირაბის შუქები ჩამქრალიყო, როდესაც მატარებელი გვირაბს მიუახლოვდა. ჩემი პირველი იმპულსი იყო ვიყიდო ელექტრონული ნაკრები ნაწილებითა და ლიდერებით, რაც გავაკეთე. აღმოჩნდა არდუინოს ნაკრები მაგრამ წარმოდგენა არ მქონდა რა იყო არდუინო. მე გავარკვიე და ამან გამოიწვია ელექტრონიკის სწავლის ავანტიურა. სულ მცირე საკმარისია გვირაბის განათების გასაკეთებლად! და არდუინოს გარეშე.

ეს არის სულ მცირე ჩემი მესამე ვერსია გვირაბის განათების მიკროსქემის დაფაზე. ძირითადი დიზაინი აღმოვაჩინე წიგნის ერთ -ერთ პროექტში, ელექტრონული სქემები ბოროტი გენიოსისთვის 2E. ეს არის დიდი სასწავლო წიგნი! მე ასევე აღმოვაჩინე ინტეგრირებული მიკროსქემის ჩიპების გამოყენება, კერძოდ CD4011 ოთხკუთხა NAND კარიბჭე.

ნაბიჯი 1: სქემის სქემა

გვირაბის განათების წრეში სამი სიგნალის შეყვანაა. ორი არის LDR შეყვანა (სინათლეზე დამოკიდებული რეზისტორები) და ერთი არის სურვილისამებრ დაბრკოლების დეტექტორის მიკროსქემის დაფა. ამ მოწყობილობების შეყვანის სიგნალები ლოგიკურად ფასდება CD4023- ის NAND კარიბჭის საშუალებით (სამმაგი შეყვანის NAND Gates).

არსებობს ერთი მწვანე/წითელი საერთო ანოდი LED (რომელიც გამოყენებული იქნება ჩვენების პანელზე, რომელიც მიუთითებს, რომ მატარებელი იკავებს კონკრეტულ გვირაბს ან გვირაბს უახლოვდება). მწვანე მიუთითებს გამჭვირვალე გვირაბზე და წითელი მიუთითებს დაკავებულ გვირაბზე. როდესაც წითელი LED ჩართულია, გვირაბის შუქებიც იქნება.

როდესაც სამი შეყვანიდან რომელიმე აღმოაჩენს სიგნალის მდგომარეობას, NAND კარიბჭის გამოსავალი იქნება მაღალი. ერთადერთი პირობა, როდესაც პირველი NAND კარიბჭის გამოსავალი არის LOW არის ერთი პირობა, როდესაც ყველა შეყვანა მაღალია (ყველა დეტექტორი ნაგულისხმევ მდგომარეობაში).

მიკროსქემში შედის P-CH mosfet, რომელიც გამოიყენება მიკროსქემის დასაცავად არასწორი სადენისა და მიწისაგან. ეს ადვილად შეიძლება მოხდეს სქემის დაფის გაყვანილობისას განლაგების მაგიდის ქვეშ. დაფის წინა ვერსიებში მე ვიყენებდი დიოდს წრედში, რათა დავიცვა სქემა მიწის და დენის მავთულის გადართვისგან, მაგრამ დიოდი მოიხმარდა.7 ვოლტი 5 ვოლტიდან. Mosfet არ ვარდება ძაბვა და მაინც იცავს სქემას, თუ მავთულხლართებს არასწორად მიიღებთ.

პირველი NAND კარიბჭის მაღალი გამომავალი დიოდი გადის მომდევნო NAND კარიბჭესთან და ასევე უკავშირდება რეზისტორ/კონდენსატორის დროის დაყოვნების წრეს. ეს წრე ინარჩუნებს HIGH შეყვანას მეორე NAND კარიბჭეში 4 ან 5 წამის განმავლობაში, რაც დამოკიდებულია რეზისტორისა და კონდენსატორის მნიშვნელობაზე. ეს შეფერხება ხელს უშლის გვირაბის შუქების ანთებას და ჩაქრობას, როდესაც LDR ექვემდებარება შუქს ავტომობილებს შორის და ასევე გონივრულ დროსაც გამოიყურება, რადგან შეფერხება მისცემს ბოლო მანქანას დრო გვირაბში შესასვლელად ან გვირაბიდან გასასვლელად.

გვირაბის შიგნით დაბრკოლების დეტექტორი გააგრძელებს ჩართვას, რადგან ის ასევე აკონტროლებს მანქანების გავლას. ეს დეტექტორის სქემები შეიძლება მორგებული იყოს მანქანების დასაფიქსირებლად სულ რაღაც რამდენიმე სანტიმეტრის დაშორებით და ასევე არ იყოს გამოწვეული გვირაბის მოპირდაპირე კედლით.

თუ გადაწყვეტთ არ დააკავშიროთ დაბრკოლების დეტექტორი გვირაბის შიგნით (მოკლე გვირაბი ან რთული), უბრალოდ დაუკავშირეთ VCC გამომავალი 3 პინიანი დაბრკოლების დეტექტორის ტერმინალზე და ეს შეინარჩუნებს მაღალ სიგნალს NAND კარიბჭის შესასვლელში.

ორი NAND კარიბჭე გამოიყენება RC მიკროსქემის ადგილის განსახორციელებლად. კონდენსატორი იკვებება მაშინ, როდესაც პირველი NAND კარიბჭე მაღალია. ეს სიგნალი არის შეყვანა მეორე NAND კარიბჭეში. როდესაც პირველი NAND კარიბჭე მიდის დაბალი (ყველა ნათელია), კონდენსატორი ინარჩუნებს სიგნალს მეორე NAND კარიბჭეზე, ხოლო ის ნელ -ნელა იშლება 1 10 მ რეზისტორის მეშვეობით. დიოდი ხელს უშლის კონდენსატორის ჩაძირვას ნიჟარის სახით NAND კარიბჭის ერთის გამოსასვლელში.

ვინაიდან მეორე NAND კარიბჭის სამივე შესასვლელი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, როდესაც შეყვანის არის მაღალი გამომავალი იქნება დაბალი და როდესაც შეყვანა დაბალია, გამომავალი იქნება მაღალი.

როდესაც გამომავალი არის მაღალი NAND Gate– დან, Q1 ტრანზისტორი ჩართულია და ეს ჩართავს მწვანე მავთულს სამი მავთულის წითელი/მწვანე led– ით. Q2 ასევე ჩართულია, მაგრამ ეს მხოლოდ Q4 გამორთვას ემსახურება. როდესაც გამომავალი არის დაბალი, Q2 გამორთულია რაც იწვევს Q4 ჩართვას (და ასევე Q1 გამორთულია). ეს გამორთავს მწვანე ლიდერს, ანათებს წითელ ლიდერს და ასევე ანათებს გვირაბის შუქდიოდებს.

ნაბიჯი 2: გვირაბის მსუბუქი სურათები

პირველი სურათი ზემოთ გვიჩვენებს მატარებელს, რომელიც გვირაბში შედის შუქდიოდური შუქნიშნის ჩართვით.

მეორე სურათი გვიჩვენებს LDR ჩადგმულ ტრასაზე და ბალასტში. როდესაც ძრავა და მანქანები მოძრაობენ LDR– ზე, ისინი საკმარისად ჩრდილს აყენებენ გვირაბის LED- ების ჩართვას. გვირაბის თითოეულ ბოლოში არის LED.

ნაბიჯი 3: NAND კარიბჭის ძაბვის გამყოფი

LDR– ები ინდივიდუალურად ქმნიან ძაბვის გამყოფ წრეს NAND კარიბჭეებში თითოეული შეყვანისთვის. LDR– ის წინააღმდეგობის მნიშვნელობები იზრდება სინათლის რაოდენობის შემცირებით.

NAND კარიბჭე ლოგიკურად განსაზღვრავს, რომ 1/2 ან მეტი ძაბვა წყაროს ძაბვასთან შედარებით განიხილება როგორც მაღალი მნიშვნელობა, ხოლო შემავალი ძაბვები ნაკლებია, ვიდრე წყაროს ძაბვის 1/2 - დაბალი სიგნალი.

სქემატურ რეჟიმში, LDR– ები უკავშირდება შეყვანის ძაბვას და სიგნალის ძაბვა მიიღება როგორც ძაბვა LDR– ის შემდეგ. ძაბვის გამყოფი შედგება 10k რეზისტორისა და ასევე ცვლადი 20k პოტენომეტრისგან. პოტენომეტრი გამოიყენება შეყვანის სიგნალის მნიშვნელობის გასაკონტროლებლად. სინათლის სხვადასხვა პირობებში LDR– ს შეიძლება ჰქონდეს ნორმალური მნიშვნელობა 2k - 5k ohms, ან, თუ განლაგების ბნელ ადგილას შეიძლება იყოს 10k - 15k. პოტენომეტრის დამატება ხელს უწყობს ნაგულისხმევი შუქის მდგომარეობის კონტროლს.

ნაგულისხმევ მდგომარეობას (მატარებელი არ არის ან გვირაბში არ მიდის) აქვს დაბალი წინააღმდეგობის მაჩვენებლები LDR– ებისთვის (ზოგადად 2k - 5k ohms), რაც იმას ნიშნავს, რომ NAND კარიბჭეებში შეყვანა მაღალია. ძაბვის ვარდნა LDR– ს შემდეგ (ვთქვათ 5 ვ შეყვანა და 5 კ LDR– ზე და კომბინირებული 15 კ რეზისტორსა და პოტენომეტრზე) იქნება 1.25 ვ, რაც დატოვებს 3.75 ვ, როგორც შეყვანის NAND კარიბჭეს. როდესაც LDR– ის წინააღმდეგობა იზრდება, რადგან ის დაფარულია ან დაჩრდილულია, NAND კარიბჭის INPUT მცირდება.

როდესაც მატარებელი გადის LDR- ზე ტრასაზე, LDR- ის წინააღმდეგობა გაიზრდება 20k ან მეტამდე (განათების პირობებიდან გამომდინარე) და გამომავალი ძაბვა (ან შეყვანა NAND კარიბჭეში) დაიკლებს დაახლოებით 2.14v- მდე, რაც ნაკლებია 1/2 წყაროს ძაბვა, რაც ცვლის შეყვანას HIGH სიგნალიდან LOW სიგნალზე.

ნაბიჯი 4: მარაგი

1 - 1uf კონდენსატორი

1 - 4148 სიგნალის დიოდი

5 - 2p კონექტორები

2 - 3p კონექტორები

1-IRF9540N P-ch mosfet (ან SOT-23 IRLML6402)

3 - 2n3904 ტრანზისტორი

2 - GL5516 LDR (ან მსგავსი)

2 - 100 ohm რეზისტორები

2 - 150 ohm რეზისტორები

რეზისტორი 1 - 220 ohm

2 - 1k რეზისტორები

2 - 10k რეზისტორები

2 - 20k ცვლადი პოტენომეტრი

რეზისტორი 1 - 50k

რეზისტორი 1 - 1 - 10 მ

1 - CD4023 IC (ორმაგი სამმაგი შეყვანის NAND გეითსი)

1 - 14 პინიანი სოკეტი

1 - დაბრკოლების თავიდან აცილების დეტექტორი (ასე)

ჩემს მიკროსქემის დაფაზე გამოვიყენე IRLM6402 P-ch mosfet პატარა SOT-23 დაფაზე. აღმოვაჩინე, რომ SOT-23 p-ch mosfets უფრო იაფია, ვიდრე T0-92 ფორმა ფაქტორი. რომელიმე მათგანი იმუშავებს მიკროსქემის დაფაზე, რადგან პინუტები იგივეა.

ეს ყველაფერი ჯერ კიდევ პროგრესული სამუშაოა და მე ვფიქრობ, რომ ზოგიერთი რეზისტენტული მნიშვნელობა ან გაუმჯობესება მაინც შეიძლება გაკეთდეს!

ნაბიჯი 5: PCB დაფა

მიკროსქემის დაფის ჩემი პირველი სამუშაო ვერსიები გაკეთდა პურის დაფაზე. როდესაც კონცეფცია დამტკიცდა, მე ხელით შევაბრუნე მთელი წრე, რაც შეიძლება ძალიან შრომატევადი იყოს და საერთოდ, მე ყოველთვის რაღაცას ვაკეთებდი არასწორად. ჩემი ამჟამინდელი სამუშაო მიკროსქემის დაფა, რომელიც არის ვერსია 3 და მოიცავს სამმაგ NAND კარიბჭეს (ადრინდელ ვერსიებში გამოყენებული იყო CD4011 ორმაგი NAND კარიბჭის შესასვლელი) და როგორც ვიდეოშია ნაჩვენები, არის დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა Kicad– ის მიერ გამომუშავებული ფაილებით. წრიული მოდელირების პროგრამული უზრუნველყოფა.

მე გამოვიყენე ეს საიტი PCB– ის შეკვეთისთვის:

აქ კანადაში 5 დაფის ღირებულება 3 დოლარზე ნაკლებია. ტრანსპორტირება ყველაზე ძვირი კომპონენტია. მე ჩვეულებრივ შევუკვეთავ 4 ან 5 სხვადასხვა მიკროსქემის დაფას. (მეორე და მეტი მიკროსქემის დაფები დაახლოებით ორმაგი ფასია პირველი 5 -ისა). ტიპიური გადაზიდვის ხარჯები (ფოსტით კანადაში სხვადასხვა მიზეზის გამო) არის დაახლოებით $ 20. მქონე მიკროსქემის დაფა წინასწარ აშენებული, ასე რომ მე უბრალოდ უნდა შევაერთო კომპონენტებში არის დიდი დროის დამზოგავი!

აქ არის ბმული გერბერის ფაილებზე, რომელიც შეგიძლიათ ატვირთოთ jlcpcb– ში ან PCB– ს სხვა პროტოტიპის სხვა მწარმოებლებში.