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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 CMOS 칩의 깜박이는 LED 표시기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / Освещение 주석. 작동 모드 표시기는 예를 들어 침입자 경보 시스템의 일부로 또는 개별 설계에서 그 존재를 시뮬레이션하기 위해 전자 장치에서 가장 널리 사용됩니다. 이러한 표시기는 전자 장난감에서 미적 효과를 생성하거나 특수 목적 차량에서 깜박이는 비콘을 제어하기 위한 컨트롤러로 사용할 수 있습니다. 발광 소자로는 KR1554 및 KR1564 시리즈 CMOS 마이크로 회로의 높은 부하 용량으로 인해 키 트랜지스터 없이 출력에 직접 연결할 수 있는 초고휘도 LED를 사용하는 것이 좋습니다.
수술의 원리. LED 표시기의 기본 회로 솔루션으로 [1554] 및 [1]에서 각각 고려한 KR2 시리즈 표준 논리의 1개 및 25개 CMOS 마이크로 회로에 대한 가장 간단한 설계가 사용됩니다. 장치의 첫 번째 버전(그림 XNUMX)은 듀티 사이클이 XNUMX인 각 LED의 두 번 깜박임을 생성합니다. 이것은 LED 점멸 시간이 점멸 주기의 XNUMX%라는 것을 의미하며 주관적으로 LED의 가장 선명한 점멸에 해당합니다. 또한 이러한 듀티 사이클은 장치가 배터리로 구동될 때 저전력 셀의 수명을 두 배로 늘립니다. 초기에 카운터 DD2.1 및 DD2.2가 "1.1" 상태에 있다고 가정하고 장치 작동을 고려할 것입니다. 요소 DD1.2, DD10에서 약 1.2Hz의 반복률로 직사각형 펄스 발생기가 만들어집니다. 요소 DD1를 반대 상태로 전환하면 커패시터 CXNUMX의 구성표에 따라 왼쪽의 전압이 이전 값에 추가되고 전원 전압 값의 거의 두 배에 도달합니다. DD1.1 요소의 입력 보호 다이오드의 경우이 작동 모드는 허용되지 않으므로 저항 R1이 장치에 도입되어 전류 펄스를 1mA 수준으로 제한하며 이는 이미 허용 가능한 값입니다. 이 저항은 보호 다이오드의 고장을 방지하므로 장기간 작동하는 동안 장치의 신뢰성을 크게 높입니다. 카운터 DD2.1은 카운팅 펄스의 음의 차이에 의해 트리거되며 "제1" 상태에 도달하면 출력 "2" 및 "11"(각각 핀 10 및 1.3)에서 논리 단위 레벨을 생성합니다. 이 레벨은 DD1.4 요소의 입력에 공급될 때 출력에서 "2" 레벨이 나타납니다. 이 논리 레벨은 요소 DDXNUMX에 입력되며 마지막 요소를 반전하면 HLXNUMX LED가 켜집니다.
이는 위에서 언급한 카운터 DD2.2가 초기 "1.4" 상태에 있고 논리적 "2" 레벨이 요소 DD2.1의 출력에서 형성된다는 사실 때문에 발생합니다(그림 2의 타이밍 다이어그램 참조). 카운터 DD2.1이 "네 번째" 상태로 전환되면 HL4 LED가 꺼지고 "일곱 번째"로 전환되어 다시 점화됩니다. 또한 다음 카운팅 펄스의 음수 드롭, 카운터 DD2.2은 "1.3"상태로 전송되고 "세 번째"비트(핀 1)의 출력에서 음수 드롭은 카운터 DDXNUMX의 상태를 XNUMX씩 증가시킵니다. 이제 요소 DDXNUMX의 출력에 논리적 "XNUMX"레벨이 나타나는 순간 빨간색 LED HLXNUMX이 켜집니다. 따라서 각 LED가 두 번 연속으로 깜박입니다. 플래시 주파수는 저항 R2를 트리밍하여 변경할 수 있으며 오실레이터 주파수 범위의 상한은 저항 R3을 선택하여 변경할 수 있습니다. 각 LED가 두 번이 아니라 네 번 깜박여야 하는 경우 카운터 DD2.2의 세 번째 비트(핀 8)가 아닌 네 번째 출력(핀 9)의 입력 DD2.1에 카운팅 펄스를 적용해야 합니다.
4개의 LED 표시기의 전기 회로 다이어그램이 그림 2.1에 나와 있습니다. 이 장치는 각 LED에 대해 1.4개의 듀티 사이클로 12개의 연속 플래시를 생성합니다. 장치의 첫 번째 버전과 달리 DD2.1 카운터는 "2.2번째" 상태에 도달하면 DD1 요소의 출력에서 나오는 짧은 양의 펄스에 의해 재설정됩니다. 제로화가 수행되지 않고 리셋 입력 "R"(핀 3)이 "공통" 와이어에 연결되면 각 LED가 세 번이 아니라 네 번 깜박입니다. 상위 자릿수 DDXNUMX의 출력에서 나온 카운팅 펄스는 입력 DDXNUMX로 공급되어 XNUMX개의 깜박이는 LED HLXNUMX ... HLXNUMX 중 하나를 선택하는 코드 조합을 생성합니다. 2.1와 같은 듀티 사이클은 카운터 DD11(핀 10 및 3)의 최하위 비트 출력에서 디코더 DD4(핀 5 및 6)의 역 "허가" 입력 "V(&)"로 들어오는 제어 신호의 조합으로 인해 달성됩니다. 직접 "활성화" 입력("V", 핀 1)은 작동 논리에 따라 파워 레일에 연결됩니다. 이 경우 3개의 LED HL3 ... HL4 중 하나의 점화는 디코더 DD5(핀 5 및 XNUMX)의 입력 "V(&)"가 두 레벨의 논리 XNUMX과 일치할 때만 발생합니다. XNUMX.
출력 DD2.2에서 카운터 DD2.1의 입력으로 수신된 각 카운팅 펄스는 상태를 1씩 증가시킵니다. "세 번째" 상태에 도달하면 체인 VD2, VD4, R2.2 덕분에 카운터 DD1가 재설정된 다음 장치 주기가 완전히 반복됩니다. 표시된 체인(VD2, VD4, R1.3)은 DD1.4, DDXNUMX 시리즈로 연결된 두 요소와 완전히 기능적으로 동일합니다. 신호의 논리적 "곱셈" 기능을 수행합니다.
7개의 LED 표시기의 개선된 버전이 그림에 나와 있습니다. 2.2. 여기서 카운터 DD3는 재설정되지 않으므로 전체 상태 세트가 있는 순환 모드에서 작동하므로 DD4.1 디코더의 4.3개 출력에서 음의 펄스를 생성할 수 있습니다. LED의 수는 여전히 8개이지만 디코더의 출력에 직접 연결되지 않고 DDXNUMX ... DDXNUMX 요소를 통해 연결됩니다. 논리 XNUMX의 레벨은 출력에 나타나며, 결과적으로 동일한 논리 레벨의 지정된 요소가 입력에 도달하면 해당 LED가 켜집니다. XNUMX. 카운터 DD2.2가 "제1" 상태(출력 "2" 및 "3" - 논리 장치 레벨)에 도달하면 동일한 레벨이 디코더 DD12의 출력 "3"(핀 4)에 나타납니다. 따라서, 5개의 LED HL1 ... HL3 각각의 4.4회 연속 점멸 후, 모든 LED는 동시에 XNUMX회 점등된다. 요소 DDXNUMX(다이어그램에 표시되지 않음)의 입력은 전원 버스에 연결됩니다.
하나의 패키지에 역 제어 입력이 있는 10개의 동일한 RS 플립플롭을 포함하는 마이크로 회로를 사용하여 장치 작동 알고리즘을 크게 변경할 수 있게 되었습니다(그림 3). 이는 해당 입력 "R" 또는 "S"에 오는 논리 "XNUMX"의 레벨에 따라 RS-플립플롭이 해당 상태로 천이함을 의미한다. 동시에 논리 단위의 레벨은 논리 XNUMX의 활성 레벨을 적용하기 전에 지정된 입력에서 사전에 고정되어야 합니다. 이 작동 모드는 활성 출력 로직 레벨이 "XNUMX"인 디코더 DDXNUMX을 사용하여 제공됩니다. 초기 순간에 카운터 DD2.1 및 DD2.2는 "제로"상태에 있으므로 DD1.3 요소의 출력에서 디코더 DD2.2의 주소 입력 "1"및 "2"에 출력 논리 레벨이 공급되는 카운터 DD3의 상태 디코딩을 금지하는 논리 단위 레벨이 형성됩니다. 따라서 장치의 초기 상태에 해당하는 모든 출력에서 논리 단위의 수준이 형성됩니다. 이전 사이클이 끝날 때 DD1.4 요소의 출력에서 짧은 음의 펄스가 생성되었으므로 모든 RS 플립 플롭이 "단일" 상태로 설정되어 모든 LED가 꺼졌습니다. 카운터 DD2.1이 "1.3" 상태에서 "첫 번째" 상태로 전달될 때 요소 DD3의 출력에서 논리적 0 레벨은 DD15 상태의 디코딩을 허용하고 출력 "4"(핀 1)에서 논리적 "XNUMX" 레벨이 나타납니다. 이 레벨은 DDXNUMX 칩의 일부인 첫 번째(다이어그램의 상단) RS 플립플롭을 제로 상태로 전환하고 동시에 HLXNUMX LED의 양극으로 이동합니다. 그러나이 시점에서 LED의 점화는 단자의 전위차가 XNUMX이므로 아직 발생하지 않습니다. 카운터 DD2.1이 네 번째 상태에 도달하면 DD3 상태의 디코딩이 다시 금지되고 출력 "0"(핀 15)에서 논리 단위 레벨이 형성됩니다. 첫 번째의 "1Q"출력(핀 4)부터 RS-flip-flop DD4 구성표에 따라 "1" 레벨이 형성되어 HL11 LED가 켜집니다. 0. 이 경우 디코더 DD15의 출력 "3"(핀 1)에서 음의 펄스가 정확히 HL2.2 LED의 소멸로 이어지므로 카운터 DD0가 15에서 첫 번째 상태로 갈 때 고정(정적) 로그 레벨이 디코더 DD3 ic의 지정된 출력 "1"(핀 XNUMX)에 형성됩니다. HLXNUMX LED는 계속 켜져 있습니다. 생성기 출력의 각 후속 카운팅 펄스는 카운터 DD2.1과 그 이후 및 DD2.2의 상태를 증가시킵니다. 이 경우 LED HL2 ... HL4가 세 번 연속으로 깜박인 다음 켜짐 상태로 고정됩니다. 카운터 DD2.2가 "네 번째" 상태에 도달하면 출력 "4"(핀 9)에서 짧은 양의 펄스가 생성되어 요소 DD1.4에 의해 반전되어 모든 RS 플립 플롭 DD4가 "단일" 상태로 설치되고 LED가 꺼집니다. 또한 장치 작동주기가 완전히 반복됩니다.
13개의 LED 표시기의 개선된 버전이 그림에 나와 있습니다. 2.1. 요소 DD2.2, DD4.1 및 카운터 DD4.2, DD1에 조립된 직사각형 펄스 발생기로 구성된 가장 간단한 타이머가 구성에 도입되었습니다. 타이머는 LED 표시기의 기능을 크게 확장하고 HLXNUMX LED의 단일 깜박임에서 시작하여 전체 작업 주기가 지난 후 모든 LED가 켜지는 특정 시간 지연으로 끝나는 장치 작동 주기의 거의 모든 기간을 선택할 수 있습니다.
장치 작동의 논리는 그림에 표시된 타이밍 다이어그램과 완전히 일치합니다. 도 11과 차이점은 DD6 칩의 RS 플립플롭 설정 신호는 추가 도입된 타이머의 카운터 DD4.2에서 생성된다는 점이다. 이전 버전과 달리 장치의 개선된 버전에서는 두 개의 독립적인 직사각형 펄스 발생기가 작동하며 주파수는 독립적으로 설정됩니다. 이를 통해 LED 깜박임 빈도(R3 사용)와 전체 작동 주기 기간(R6 사용)을 개별적으로 변경할 수 있습니다.
건설 및 세부 사항. 모든 장치는 1,5mm 두께의 양면 호일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에서 만들어집니다. PCB 치수: 첫 번째 옵션(그림 3): 35x50mm; 두 번째 옵션: (그림 6): 40x70mm; 세 번째 옵션: (그림 9): 40x70mm; 네 번째 옵션: (그림 12): 40x75mm; 다섯 번째 옵션: (그림 14): 50x90mm.
이 장치는 MLT-0,125 유형의 고정 저항, 수평 설계의 트리머 SP3-38b, K10-17 유형의 비극성 커패시터, K50-35의 산화물 커패시터 또는 수입품을 사용합니다. KR1554 시리즈의 CMOS 마이크로 회로는 높은 부하 용량(최대 24mA)을 제공하므로 트랜지스터를 전환하지 않고도 LED를 출력에 직접 연결할 수 있습니다. 초고휘도 LED를 사용할 수 없는 경우 표준 밝기 LED를 사용할 수도 있지만 이 경우 출력 전류가 1554mA에 도달할 수 있는 KR24 시리즈 IC만 사용해야 합니다. KR1564LA3(74HC00N) 대신 직사각형 펄스 발생기 회로에서 1564개의 슈미트 트리거가 포함된 KR3TL74(132HCXNUMXN)을 사용할 수도 있습니다. 이 옵션은 논리 요소를 전환할 때 통과 전류를 크게 줄임으로써 효율성을 높이기 위해 배터리 구동 장치에 가장 적합합니다. KR1564 및 KR1554 시리즈의 CMOS 마이크로 회로의 높은 부하 용량으로 인해 CMOS(KR1564, KR1554, KR1594) 및 TTLSH(KR1533, K555) 및 TTL(K155) 시리즈 칩을 하나의 장치에 결합할 수 있습니다. K561 및 KR1561 시리즈의 초소형 회로는 CD1xxBN 시리즈 장치의 경우에도 부하 용량이 40mA를 초과하지 않는 장치에 적용할 수 없습니다. 예를 들어 DD1(KR1564LA3) 대신 KR1533LA3 유형의 완전한 기능을 갖춘 TTLSH 아날로그가 작동할 수 있습니다. TTLS 시리즈 미세 회로의 입력 전류는 CMOS 미세 회로의 해당 값보다 훨씬 높기 때문에 저항이 2kOhm 인 트리머 저항 (R1)을 설치하고 상수 (R1 및 R3)를 점퍼로 교체해야합니다. 이 경우 비극성 커패시터 C1은 발전기의 시정수를 유지하기 위해 최대 100μF의 산화물 정전 용량으로 대체됩니다. 총 전압이 3V인 저전력 요소에서 장치에 전원을 공급할 때 통합 스태빌라이저와 보호 다이오드를 제외해야 하며 글로우의 가능한 최저 작동 전압으로 LED를 선택해야 합니다. 현장에서 KR1564TL3(74HC132N) 칩 생성기를 사용하는 경우 배터리 수명은 몇 개월 연속 작동에 충분합니다. 수리 가능한 부품으로 조립되고 오류가 없는 장치는 조정할 필요가 없으며 전원을 켰을 때 즉시 작동합니다. 문학.
저자: Odinets A.L.
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