Модель одиночного светофора, которая меняет сигналы как настоящая: сама, в автоматическом режиме, или шаг за шагом по нажатию кнопки. На этой простой конструкции хорошо видно, как счётчик с дешифратором и набор диодов задают, сколько горит каждый цвет.
Устройство и органы управления
Светофор собран на трёх светодиодах: красном, зелёном и жёлтом. Вся логика умещается в две микросхемы, К561ЛА7 и К561ИЕ8. Сигналы переключаются либо автоматически, либо вручную.
Управляют моделью две кнопки. Кнопка «Авт.» включает автоматический режим, и сигналы начинают сменяться сами. Кнопка «Руч.» переводит светофор в ручной режим. После этого светодиоды переключаются повторными нажатиями той же кнопки.
Нажмите для увеличения (970x580)Генератор тактов и узел управления
В автоматическом режиме схему тактирует мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. От частоты его импульсов зависит, как быстро сменяются сигналы. Через цепь R3-C2 импульсы поступают на счётный вход десятичного счётчика D2.
Мультивибратор работает только тогда, когда на выводе 6 элемента D1.2 присутствует логическая единица. Этим сигналом управляет RS-триггер с инверсными входами на элементах D1.3 и D1.4. Кнопка S2 («Авт.») устанавливает триггер в состояние, при котором на выходе D1.4 появляется единица. Единица приходит на вывод 6 D1.2, генератор запускается, и импульсы идут на вход счётчика.
Кнопка S1 («Руч.») переключает триггер в противоположное состояние, и на выходе D1.4 появляется ноль. Этот ноль на выводе 6 D1.2 останавливает мультивибратор, а на выходе D1.2 устанавливается логическая единица. Пока S1 удерживается нажатой, диод VD11 снижает напряжение на выводе 14 D2 до нуля. Когда кнопку отпускают, этот ноль снимается. Поэтому каждое нажатие и отпускание S1 даёт на выводе 14 D2 один импульс.
Контакты кнопки при нажатии дребезжат, и счётчик мог бы принять одно нажатие за несколько. Такие паразитные импульсы от кнопки S1 подавляет цепь из конденсатора C3, диода VD11 и резистора R3.
Счётчик К561ИЕ8 и диодная матрица
Счётчик D2 типа К561ИЕ8 десятичный, с десятичным дешифратором на выходе. У него десять выходов, от «0» до «9». С каждым входным импульсом логическая единица переходит на следующий выход, и в любой момент она есть только на одном из них. Пройдя все выходы, счётчик обнуляется, и цикл начинается заново. Для счётчика не важно, откуда пришёл импульс: от мультивибратора или от кнопки S1.
Выходы счётчика подключены к базам транзисторов через диоды VD1-VD10. Транзистор VT1 включает жёлтый светодиод HL1, VT2 включает зелёный HL2, а VT3 включает красный HL3. К одной базе может сходиться несколько диодов. Диоды развязывают выходы счётчика между собой, поэтому транзистор открыт, пока единица стоит на любом из подключённых к нему выходов. Число диодов у транзистора определяет, сколько тактов из десяти горит его светодиод. Так диоды VD1-VD10 задают соотношение длительностей цветов.
Цикл по шагам, начиная с нулевого состояния счётчика:
- единица на выводе 3 D2: ток через VD1 открывает VT1, горит жёлтый HL1;
- следующий импульс переводит единицу на вывод 2 D2: ток через VD2 открывает VT2, загорается зелёный HL2. Следующие три такта VT2 остаётся открытым благодаря диодам VD3, VD4, VD5;
- очередной импульс переводит единицу на вывод 1 D2: VT1 снова открывается через VD6, и снова горит жёлтый;
- следующий импульс переводит единицу на вывод 5 D2: ток через VD7 открывает VT3, включается красный HL3. Следующие три такта VT3 остаётся открытым благодаря диодам VD8, VD9, VD10;
- очередной импульс обнуляет счётчик, единица возвращается на вывод 3 D2, VD1 опять открывает VT1, и загорается жёлтый.
Цвета идут в том же порядке, что у настоящего светофора: зелёный, жёлтый, красный, жёлтый, зелёный и так далее. Жёлтый горит один период входных импульсов, а красный и зелёный горят по четыре, то есть в четыре раза дольше. В ручном режиме поэтому жёлтый сменяется после одного нажатия S1, а зелёный и красный только после четырёх.
Скорость переключения и замена деталей
Общую скорость переключения в автоматическом режиме задаёт частота мультивибратора. Чтобы её изменить, подбирают параметры RC-цепи C1-R2.
- Светодиоды можно взять любые, лишь бы совпадали по цвету.
- Транзисторы КТ315 заменяются любыми n-p-n транзисторами малой или средней мощности, например КТ3102 или КТ503.
- Диоды 1N4148 можно заменить на КД521 или КД522.
- Вместо К561ИЕ8 подойдёт К176ИЕ8 или CD4017, вместо К561ЛА7 — К176ЛА7 или CD4011.
- Кнопки S1 и S2 нужны с замыкающими контактами.
По материалам: Анисимов В. А., РК-02-2024.
Похожие материалы на сайте
