Model Dəmiryolu Avtomatik Tunel İşıqları: 5 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu mənim ən çox sevdiyim lövhədir. Model dəmir yolu planımda (hələ də davam edir) bir çox tunel var və yəqin ki, prototipik olmasa da, qatar tunelə yaxınlaşdıqda açılan tunel işıqlarının olmasını istəyirdim. İlk impulsum, hissələri və ledləri olan bir elektron dəsti almaq idi. Arduino dəsti olduğu ortaya çıxdı, amma Arduinonun nə olduğunu bilmirdim. Mən öyrəndim. Və bu, bəzi elektronikanı öyrənmək macərasına səbəb oldu. Ən azı tunel işıqları etmək üçün kifayətdir! Və Arduino olmadan.

Bu, tunel işıqları devre kartının ən azından üçüncü versiyamdır. Evil Genius 2E üçün Elektron sxemlər kitabının layihələrindən birində kəşf etdiyim əsas dizayn. Bu böyük bir öyrənmə kitabıdır! İnteqrasiya edilmiş dövrə çiplərindən, xüsusən CD4011 dörd girişli NAND qapılarından istifadə edərək kəşf etdim.

Addım 1: Dövrə Şematik

Tunel işıqları dövrəsinə üç siqnal girişi var. İkisi LDR girişidir (işığa bağlı olan rezistorlar) və biri isteğe bağlı maneə detektoru lövhəsidir. Bu cihazların giriş siqnalları, CD4023 (üçlü giriş NAND Qapıları) NAND qapısı girişləri ilə məntiqi olaraq qiymətləndirilir.

Bir yaşıl/qırmızı ümumi anod LED (bir qatarın müəyyən bir tunel tutduğunu və ya tunele yaxınlaşdığını göstərən ekran panelində istifadə ediləcək) var. Yaşıl aydın bir tuneli, qırmızı isə işğal olunmuş bir tuneli göstərəcək. Qırmızı işıq yandıqda tunel işıqları da yanacaq.

Üç girişdən hər hansı biri siqnal şərti algıladığında NAND qapısı çıxışı YÜKSƏK olacaq. İlk NAND qapısı çıxışı LOW olduqda yeganə şərt, bütün girişlər YÜKSƏK olduqda tək şərtdir (bütün detektorlar standart vəziyyətdədir).

Dövrə, dövrəni yanlış naqildən və torpaqdan qorumaq üçün istifadə olunan P-CH mosfetini ehtiva edir. Bu, masanı masanın altına bağladığınız zaman asanlıqla baş verə bilər. Lövhənin əvvəlki versiyalarında, dövrəni topraklama və elektrik naqillərinin keçməsindən qorumaq üçün dövrədə bir diod istifadə etdim, ancaq diod 5 voltdan 7 volt istehlak etdi. Mosfet heç bir gərginlik endirmir və telləri səhv alsanız da dövrəni qoruyur.

İlk NAND qapısının YÜKSƏK çıxışı bir dioddan bir sonrakı NAND qapısına keçir və eyni zamanda bir rezistor/kondansatörün gecikmə dövrəsinə bağlıdır. Bu dövrə, rezistorun və kondansatörün dəyərindən asılı olaraq ikinci NAND qapısına YÜKSƏK girişi 4 və ya 5 saniyə saxlayır. Bu gecikmə, LDR keçən avtomobillər arasında işığa məruz qaldıqda tunel işıqlarının yanıb sönməsini maneə törədir və gecikmə son maşına tuneldə girmək və ya tuneldən çıxmaq üçün kifayət qədər vaxt kimi görünür.

Tunelin içərisində maneə detektoru, avtomobillərin keçməsini izlədiyi üçün dövrəni aktiv saxlayacaq. Bu detektor sxemləri avtomobilləri bir neçə düym aralıda təyin etmək üçün tənzimlənə bilər və tunelin əks divarı tərəfindən tetiklenmeyebilir.

Tuneldəki maneə detektorunu (qısa tunel və ya çətin) bağlamamağı seçsəniz, VCC -ni 3 pinli maneə detektoru terminalına bağlayın və bu, NAND qapısı girişində YÜKSƏK siqnal saxlayacaq.

İki NAND qapısı, RC dövrəsinin yerinə yetirilməsinə icazə vermək üçün istifadə olunur. İlk NAND qapısı YÜKSƏK olduqda kondansatör işə düşür. Bu siqnal ikinci NAND qapısına girişdir. İlk NAND qapısı DÜŞÜK olduqda (hamısı aydındır) kondansatör, siqnalı ikinci NAND qapısına YÜKSƏK saxlayır, yavaş -yavaş 10 m -lik rezistordan boşalır. Diod, kondansatörün bir NAND qapısının çıxışından bir lavabo kimi boşalmasını maneə törədir.

İkinci NAND qapısının hər üç girişi bir -birinə bağlandığından, giriş YÜKSƏK olduqda Çıxış LOW, GİRİŞ isə YÜKSƏK olacaq.

Çıxış ikinci NAND Gate -dən YÜKSƏK olduqda, Q1 tranzistoru açılır və bu, üç telli qırmızı/yaşıl ledin yaşıl ledini açır. Q2 də aktivdir, lakin bu, yalnız Q4 -ün söndürülməsinə xidmət edir. Çıxış LOW olduqda Q2 söndürülür, bu da Q4 -ün açılmasına səbəb olur (və eyni zamanda Q1 sönür). Yaşıl led sönür, qırmızı led açılır və tunel işıq ledləri də açılır.

Addım 2: Tunel İşıq Şəkilləri

Yuxarıdakı ilk şəkil, üst LED işıqları yanaraq tunelə girən bir qatarı göstərir.

İkinci şəkil, trek və balasta quraşdırılmış LDR -ni göstərir. Mühərrik və avtomobillər LDR üzərində hərəkət edərkən, tunel LEDlərinin açılması üçün kifayət qədər kölgə salırlar. Tunelin hər bir ucunda bir LED var.

Addım 3: NAND Gate Gerilim Bölücü

LDR fərdi olaraq NAND qapılarına daxil olan hər giriş üçün bir gərginlik bölücü dövrə yaradır. İşıq miqdarı azaldıqca LDR -nin müqavimət dəyərləri artır.

NAND qapıları məntiqi olaraq müəyyən edir ki, mənbə gərginliyi ilə müqayisədə 1/2 və ya daha çox olan giriş gərginliyi YÜKSƏK dəyərdir və giriş gərginliyinin 1/2 hissəsindən aşağı olan giriş gərginliyi LOW siqnal hesab olunur.

Şematik olaraq, LDR -lər giriş gərginliyinə qoşulur və siqnal gərginliyi LDR -dən sonrakı gərginlik olaraq qəbul edilir. Gərginlik bölücü daha sonra 10k müqavimətdən və dəyişən 20k potansiometrdən ibarətdir. Potansiyometr, giriş siqnalının dəyərini idarə etmək üçün istifadə olunur. Fərqli işıq şəraitində LDR normal dəyər 2k - 5k ohm ola bilər və ya daha qaranlıq bir yerdə 10k - 15k ola bilər. Potansiyometr əlavə etmək, standart işıq vəziyyətini idarə etməyə kömək edir.

Varsayılan vəziyyət (tuneldə gedən və ya ona yaxınlaşmayan) LDR -lər üçün aşağı müqavimət dəyərlərinə malikdir (ümumiyyətlə 2k - 5k ohm), bu da NAND qapılarına girişlərin YÜKSƏK hesab edildiyini bildirir. LDR -dən sonra geriləmə düşməsi (LDR -də 5v giriş və 5k və rezistor və potansiyometr üçün 15k birləşdirilmiş) NAND qapısına giriş olaraq 3.75v -dən çıxaraq 1.25v olacaq. LDR -nin müqaviməti örtülü və ya kölgəli olduğu üçün artdıqda, NAND qapısının GİRİŞİ aşağı düşür.

Qatar yolda LDR üzərindən keçərkən, LDR müqaviməti 20k və ya daha çox artacaq (işıqlandırma şəraitindən asılı olaraq) və çıxış gərginliyi (və ya NAND qapısına giriş) təxminən 2.14v -ə düşəcək ki, bu da daha azdır. 1/2 qaynaq gərginliyi, bu səbəbdən girişi YÜKSƏK siqnaldan LOW siqnalına dəyişir.

Addım 4: Təchizat

1 - 1uf kondansatör

1 - 4148 siqnal diodu

5 - 2p konnektorlar

2-3p konnektorlar

1-IRF9540N P-ch mosfet (və ya SOT-23 IRLML6402)

3 - 2n3904 tranzistorlar

2 - GL5516 LDR (və ya bənzəri)

2 - 100 ohm rezistorlar

2 - 150 ohm rezistorlar

1 - 220 ohm müqavimət

2-1k rezistorlar

2 - 10k rezistorlar

2 - 20k dəyişən potansiyometrlər

1 - 50k müqavimət

1 - 1 - 10 m müqavimət

1 - CD4023 IC (ikiqat üçlü giriş NAND Qapıları)

1-14 pinli yuva

1 - maneələrdən qaçınma detektoru (bu kimi)

Elektrik lövhəmdə kiçik bir SOT-23 lövhəsində IRLM6402 P-ch mosfet istifadə etdim. SOT-23 p-ch mosfetsinin T0-92 form faktorundan daha ucuz olduğunu gördüm. Pinouts eyni olduğu üçün ya biri elektron lövhədə işləyəcək.

Bütün bunlar hələ də davam edən bir işdir və düşünürəm ki, bəzi müqavimət dəyərləri və ya bəzi təkmilləşdirmələr hələ də edilə bilər!

Addım 5: PCB lövhəsi

Devre kartının ilk iş versiyaları çörək taxtasında edildi. Konsepsiyanın işlədiyi sübut edildikdə, bütün dövrəni əllə lehimlədim ki, bu da çox vaxt aparacaq və ümumiyyətlə səhv bir şey bağladım. Hal -hazırda 3 -cü versiya olan və üçlü NAND qapıları olan (əvvəlki versiyalarda CD4011 ikili NAND qapı girişləri istifadə olunur) və videoda göstərildiyi kimi Kicad tərəfindən yaradılan çıxış faylları olan hazırkı iş lövhəmdir. dövrə modelləşdirmə proqramı.

PCB sifariş etmək üçün bu saytdan istifadə etdim:

Burada Kanadada 5 lövhənin qiyməti 3 dollardan aşağıdır. Göndərmə ən bahalı komponentdir. Adətən 4 və ya 5 fərqli elektron lövhə sifariş edərəm. (İkinci və daha çox elektron lövhələr ilk 5 -in qiymətindən təxminən iki dəfə çoxdur). Tipik göndərmə xərcləri (müxtəlif səbəblərdən Kanadaya poçtla) təxminən 20 dollardır. Elektron lövhəni əvvəlcədən qurduğum üçün komponentlərdə lehimləməliyəm, əla vaxt qənaətçisidir!

Burada jlcpcb -ə və ya digər PCB prototip istehsalçılarından hər hansı birinə yükləyə biləcəyiniz Gerber Dosyalarına bir keçid var.