Մոդելային երկաթուղային ավտոմատ թունելի լույսեր `5 քայլ

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Սա իմ սիրած տպատախտակն է: Իմ մոդելային երկաթգծի հատակագիծը (դեռ ընթացքի մեջ է) ունի մի շարք թունելներ և, հավանաբար, նախատիպային չէ, ես ուզում էի ունենալ թունելի լույսեր, որոնք միացված էին, երբ գնացքը մոտենում էր թունելին: Իմ առաջին ազդակն էր գնել մասեր և լուսարձակներ ունեցող էլեկտրոնային հավաքածու, ինչը և արեցի: Պարզվեց, որ դա Արդուինոյի հավաքածու է, բայց ես գաղափար չունեի, թե ինչ է Արդուինոն: Ես իսկապես իմացա: Եվ դա հանգեցրեց որոշ էլեկտրոնիկա սովորելու արկածախնդրության: Գոնե բավական է թունելի լույսեր վառելու համար: Եվ առանց Arduino- ի:

Սա թունելի լույսերի տպատախտակի առնվազն իմ երրորդ տարբերակն է: Հիմնական դիզայնը, որը ես հայտնաբերեցի Էլեկտրոնային սխեմաները չար հանճարի համար 2E գրքի նախագծերից մեկում: Սա հիանալի ուսուցման գիրք է: Ես նաև հայտնաբերեցի ինտեգրալ սխեմաների չիպերի օգտագործումը, մասնավորապես ՝ CD4011 քառակի մուտքի NAND դարպասները:

Քայլ 1: Շղթայի սխեման

Թունելի լույսերի շղթայի երեք ազդանշանային մուտք կա: Երկուսը LDR մուտքերն են (լույսից կախված դիմադրիչներ), իսկ մեկը `ընտրովի խոչընդոտների հայտնաբերման տպատախտակ: Այս սարքերի մուտքային ազդանշանները տրամաբանորեն գնահատվում են CD4023- ի NAND դարպասի մուտքերով (եռակի մուտքային NAND դարպասներ):

Կա մեկ կանաչ/կարմիր ընդհանուր անոդ LED (որը կօգտագործվի ցուցադրման վահանակի վրա ՝ նշելով, որ գնացքը զբաղեցնում է որոշակի թունել կամ մոտենում է թունելին): Կանաչը ցույց կտա հստակ թունել, իսկ կարմիրը `գրավված թունել: Երբ կարմիր լուսարձակը միացված է, թունելի լույսերը նույնպես միացված կլինեն:

Երբ երեք մուտքերից որևէ մեկը ազդանշանի պայման է հայտնաբերում, NAND դարպասի ելքը կլինի ԲԱՐՁՐ: Միակ պայմանը, երբ առաջին NAND դարպասի ելքը OWԱOWՐ է, այն միակ պայմանն է, երբ բոլոր մուտքերը բարձր են (բոլոր դետեկտորները կանխադրված վիճակում):

Շղթան ներառում է P-CH mosfet, որն օգտագործվում է սխեման սխալ միացված հոսանքից և հողից պաշտպանելու համար: Դա հեշտությամբ կարող է տեղի ունենալ, երբ սխեմայի տախտակը տեղադրեք դասավորության սեղանի տակ: Տախտակի նախորդ տարբերակներում ես միացում էի օգտագործում միացումում `միացումը գետնին և հոսանքի լարերը միացնելուց պաշտպանելու համար, սակայն դիոդը սպառում էր: 5 վոլտ.7 վոլտ: Mosfet- ը ոչ մի լարում չի նվազում և դեռ պաշտպանում է միացումը, եթե լարերը սխալ եք ստանում:

Առաջին NAND դարպասի HIGH ելքը դիոդով անցնում է հաջորդ NAND դարպասին և միացված է նաև ռեզիստորի/կոնդենսատորի ժամանակի հետաձգման շղթային: Այս միացումը պահում է HIGH մուտքը երկրորդ NAND դարպասին 4 կամ 5 վայրկյան `կախված դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքից: Այս հետաձգումը թույլ չի տալիս թունելի լույսերը միանալ և անջատել, երբ LDR- ն ենթարկվում է լույսին անցնող մեքենաների միջև և նույնպես ողջամիտ ժամանակ է թվում, քանի որ ուշացումը վերջին մեքենային կտա թունել մտնելու կամ թունելից դուրս գալու ժամանակը:

Թունելի ներսում խոչընդոտների դետեկտորը կպահի միացումն ակտիվացված, քանի որ այն նաև վերահսկում է մեքենաների անցումը: Այս դետեկտորային սխեմաները կարող են ճշգրտվել մեքենաներ նկատելու համար ընդամենը մի քանի մատնաչափ հեռավորության վրա, ինչպես նաև չխթանել թունելի հակառակ պատը:

Եթե դուք ընտրում եք չկապել թունելի ներսում խոչընդոտների դետեկտորը (կարճ թունել կամ դժվար), պարզապես միացրեք VCC- ն 3 փին խոչընդոտների դետեկտորի տերմինալին և դա կպահպանի բարձր ազդանշան NAND դարպասի մուտքի վրա:

Երկու NAND Gates- ը օգտագործվում են RC- ի միացման համար տեղ թույլ տալու համար: Կոնդենսատորը սնվում է, երբ առաջին NAND դարպասը ԲԱՐՁՐ Է: Այս ազդանշանը մուտքն է երկրորդ NAND դարպասին: Երբ առաջին NAND դարպասը իջնում է OWԱOWՐ (ամեն ինչ պարզ է) կոնդենսատորը ազդանշանը պահում է երկրորդ NAND դարպասի ԲԱՐՁՐ, մինչդեռ այն դանդաղ լիցքաթափվում է 1 10 մ դիմադրիչի միջոցով: Դիոդը թույլ չի տալիս կոնդենսատորը լիցքաթափվել որպես լվացարան NAND դարպասի մեկ ելքի միջոցով:

Քանի որ երկրորդ NAND դարպասի բոլոր երեք մուտքերը կապված են իրար, երբ մուտքը HIGH է, ելքը կլինի OWԱOWՐ, իսկ երբ մուտքը OWԱOWՐ է, ելքը կլինի ԲԱՐՁՐ:

Երբ ելքը Բարձր է երկրորդ NAND դարպասից, Q1 տրանզիստորը միացված է, և դա միանում է երեք մետաղալարերի կարմիր/կանաչ լապտերի կանաչ լուսարձակին: Q2- ը նույնպես միացված է, բայց դա պարզապես ծառայում է Q4- ն անջատված պահելուն: Երբ ելքը OWԱOWՐ է, Q2- ն անջատված է, ինչը հանգեցնում է Q4- ի միացման (և Q1- ը նույնպես անջատված է): Սա անջատում է կանաչ լապտերը, միացնում է կարմիր լապտերը և միացնում է նաև թունելի լուսարձակները:

Քայլ 2. Թունելի լուսավոր պատկերներ

Վերևի առաջին պատկերը ցույց է տալիս, որ գնացքը թունել է մտնում ՝ լուսադիոդի լույսը միացված:

Երկրորդ պատկերը ցույց է տալիս LDR- ն, որը ներդրված է ուղու և բալաստի մեջ: Երբ շարժիչը և մեքենաները շարժվում են LDR- ով, նրանք բավականաչափ ստվեր են գցում թունելի LED- ները միացնելու համար: Թունելի յուրաքանչյուր ծայրում կա լուսադիոդ:

Քայլ 3: NAND դարպասի լարման բաժանարար

LDR- ները առանձին ստեղծում են լարման բաժանարար միացում NAND դարպասների յուրաքանչյուր մուտքի համար: LDR- ի դիմադրության արժեքները մեծանում են, երբ լույսի քանակը նվազում է:

NAND դարպասները տրամաբանորեն որոշում են, որ աղբյուրի լարման համեմատ 1/2 և ավելի մուտքային լարումները համարվում են ԲԱՐՁՐ արժեք, իսկ աղբյուրի լարման 1/2 -ից պակաս մուտքային լարումները համարվում են OWԱOWՐ ազդանշան:

Սխեմատիկայում LDR- ները միացված են մուտքային լարման և ազդանշանի լարումը ընդունվում է որպես LDR- ից հետո լարվածություն: Լարման բաժանարարը կազմված է 10k դիմադրիչից և նաև փոփոխական 20k պոտենցիոմետրից: Պոտենցիոմետրը օգտագործվում է մուտքի ազդանշանի արժեքի վերահսկման համար: Լույսի տարբեր պայմաններում LDR- ն կարող է ունենալ նորմալ արժեք 2k - 5k ohms, կամ, եթե հատակագծի ավելի մութ տեղում, այն կարող է լինել 10k - 15k: Պոտենցիոմետրի ավելացումն օգնում է վերահսկել լույսի կանխադրված վիճակը:

Լռելյայն պայմանը (ոչ մի գնացք կամ թունելին մոտենալիս) ցածր դիմադրության արժեքներ ունի LDR- ների համար (ընդհանրապես 2k - 5k ohms), ինչը նշանակում է, որ NAND դարպասների մուտքերը համարվում են ԲԱՐՁՐ: LDR- ից հետո (ենթադրելով 5 վ մուտքագրում և 5k LDR- ի վրա և 15k ռեզիստորի և պոտենցիոմետրի համար համատեղ) լարման անկումը կլինի 1.25 վ, թողնելով 3.75 վ `որպես մուտք դեպի NAND դարպաս: Երբ LDR- ի դիմադրությունը մեծանում է ծածկված կամ ստվերավորված լինելու պատճառով, NAND դարպասի ՄՏԱՈՅԸ ցածր է դառնում:

Երբ գնացքը անցնում է LDR- ով երկաթուղու վրա, LDR- ի դիմադրությունը կբարձրանա մինչև 20k կամ ավելի (կախված լուսավորման պայմաններից), իսկ ելքային լարումը (կամ մուտքը NAND դարպաս) կնվազի մինչև մոտ 2.14v, ինչը պակաս է 1/2 աղբյուրի լարումը, որը, հետևաբար, մուտքը Բարձր ազդանշանից փոխում է OWԱOWՐ ազդանշանի:

Քայլ 4: Պաշարներ

1 - 1uf կոնդենսատոր

1 - 4148 ազդանշանային դիոդ

5 - 2p միակցիչներ

2 - 3p միակցիչներ

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

3 - 2n3904 տրանզիստորներ

2 - GL5516 LDR (կամ նմանատիպ)

2 - 100 օմ ռեզիստորներ

2 - 150 օմ ռեզիստորներ

1 - 220 օմ դիմադրություն

2 - 1k դիմադրիչներ

2 - 10k դիմադրիչներ

2 - 20k փոփոխական պոտենցիոմետրեր

1 - 50k դիմադրություն

1 - 1 - 10 մ դիմադրություն

1 - CD4023 IC (երկակի եռակի մուտք NAND դարպասներ)

1 - 14 փին վարդակից

1 - խոչընդոտներից խուսափելու դետեկտոր (այսպես)

Իմ տպատախտակին ես օգտագործել եմ IRLM6402 P-ch mosfet փոքրիկ SOT-23 տախտակի վրա: Ես գտա, որ SOT-23 p-ch mosfets- ը ավելի էժան է, քան T0-92 ձևի գործոնը: Մեկը կաշխատի տպատախտակին, քանի որ քորոցները նույնն են:

Այս ամենը դեռ ընթացքի մեջ է, և ես կարծում եմ, որ որոշ դիմադրողական արժեքներ կամ որոշ բարելավումներ դեռ կարող են կատարվել:

Քայլ 5: PCB- ի խորհուրդը

Տախտակի իմ առաջին աշխատանքային տարբերակները կատարվել են հացահատիկի վրա: Երբ հասկացա, որ հայեցակարգը գործում է, ես ձեռքով զոդեցի ամբողջ միացումը, որը կարող է շատ ժամանակատար լինել, և ընդհանրապես ես միշտ ինչ -որ սխալ բան էի անում: Իմ ընթացիկ աշխատանքային տպատախտակը, որն այժմ 3 -րդ տարբերակն է և ներառում է NAND եռակի դարպասները (ավելի վաղ տարբերակները օգտագործում էին CD4011 երկակի NAND դարպասի մուտքերը), և ինչպես ցույց է տրված տեսանյութում, դա տպագիր տպատախտակն է ՝ Kicad- ի կողմից ստեղծված ֆայլերով, որն իմն է: սխեմաների մոդելավորման ծրագրակազմ:

Ես օգտագործել եմ այս կայքը ՝ PCB- ները պատվիրելու համար ՝

Այստեղ ՝ Կանադայում, 5 տախտակի արժեքը 3 դոլարից պակաս է: Առաքումը հակված է լինել ամենաթանկ բաղադրիչը: Ես սովորաբար պատվիրելու եմ 4 կամ 5 տարբեր տպատախտակներ: (Երկրորդ և ավելի տպատախտակները մոտ 5 անգամ գերազանցում են առաջին 5 -ի գինը): Տիպիկ առաքման ծախսերը (փոստով ՝ Կանադա տարբեր պատճառներով) կազմում է մոտ $ 20: Ունենալով տպատախտակը նախապես կառուցված, այնպես որ ես պարզապես պետք է միացնեմ բաղադրիչներին, դա հիանալի ժամանակի խնայող է:

Ահա Gerber ֆայլերի հղում, որը կարող եք վերբեռնել jlcpcb- ում կամ PCB- ի այլ նախատիպ արտադրողներից որևէ մեկում: