Читать книгу "Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт"

антистатического браслета. Проводящий ремешок с «липучкой» крепится на запястье и подключается через резистор с высоким номиналом (обычно 1 МОм) к зажиму «крокодилу», который можно прикрепить к большому металлическому предмету.

Когда вы получаете микросхемы по почте, они обычно установлены в пазы из проводящего пластика или же их выводы погружены в проводящий пеноматериал. Такой пластик или материал защищают микросхемы за счет того, что все их выводы имеют примерно одинаковый электрический потенциал. Если вы намерены заново упаковать микросхемы, но у вас нет проводящего материала, можно взять алюминиевую фольгу.

Соблюдайте осторожность при заземлении

Резистор, встроенный в антистатический браслет, защитит вас от удара током, если вы случайно коснетесь источника относительно высокого напряжения другой рукой. Это очень важно, потому что электрический ток, протекающий от одной руки к другой, проходит через грудь и может привести к остановке сердца.

Если для заземления вы применяете только отрезок обычной проволоки, то лишаете себя подобной защиты. Небольшая цена соответствующего браслета – разумная инвестиция.

Вернемся, однако, к эксперименту.

Краткое описание устройства

В предыдущем издании книги я предлагал использовать для данного устройства трехразрядный дисплей. В этой книге я выбрал три отдельных индикатора. Стоимость увеличилась незначительно, но их намного проще подключить, и все устройство гораздо легче собрать. К тому же, я полагаю, что одноразрядные дисплеи останутся доступными на рынке еще очень долго.

Рис. 4.60. Первый модуль измерителя скорости реакции демонстрирует, как таймер может запускать микросхему счетчика, которая управляет одноразрядным светодиодным индикатором

Я указал высоту цифр 14,2 мм, потому что это стандартное значение, при этом расположение выводов также стандартизировано. Если у вас индикаторы меньшего размера, то расположение выводов будет другим. Если размер индикатора окажется больше, то они не подойдут к другим компонентам на макетной плате.

Давайте начнем со знакомства с одним из разрядов, управление которым осуществляет микросхема 4026В. Макет первого модуля этой схемы показан на рис. 4.60. Если вам легче воспринимать электрическую схему, смотрите рис. 4.61, на котором изображены те же компоненты. Расположение и номиналы компонентов указаны на рис. 4.62.

Рис. 4.61. Электрическая схема первого модуля

В процессе разработки вы добавите на плату очень много компонентов (фактически, когда вы завершите устройство, она будет целиком заполнена), поэтому вам необходимо размещать все компоненты очень точно, как показано на рис. 4.60. Внимательно считайте ряды отверстий! Вы увидите несколько проводов, назначение которых сейчас пока неясно (например, несколько красных перемычек), но они помогут вам добавить и активировать пару дополнительных таймеров в дальнейшем.

Подайте питание 9 В от батареи или от сетевого адаптера. Вы должны увидеть отсчет на цифровом дисплее от 0 до 9.

Если вы не видите никаких цифр, то настройте мультиметр на измерение напряжения, закрепите черный щуп на отрицательной шине источника питания и проверьте напряжения в ключевых точках схемы, например, на выводах микросхем, красным щупом. Если с напряжением все в порядке, убедитесь в том, что резистор внизу справа имеет номинал 680 Ом (не 68 кОм и не 680 кОм, маркировка которых похожа).

Рис. 4.62. Расположение и номиналы компонентов для первого модуля

Если индикатор показывает фрагменты цифр или же числа идут в неправильной последовательности, то вы допустили ошибку в подключении зеленых проводов к микросхеме 4026В.

Если индикатор постоянно показывает «0», то вы неправильно подключили таймер 555 или же неверно соединили таймер с микросхемой 4026В.

Как только вы добьетесь отсчета по возрастанию, нажмите кнопку и удерживайте ее нажатой. Обратите внимание на то, что кнопка сбрасывает счетчик до нуля. Как только вы отпустите кнопку, числа начнут отсчитываться снова.

Перед нами основа измерителя быстроты реакции. Далее необходимо добавить пару дополнительных цифр, увеличить скорость отсчета и внести еще несколько улучшений. Но вначале я объясню, как все работает.

Светодиодные индикаторы

Термин «светодиод» немного сбивает с толку. В предыдущих экспериментах вы использовали полупроводниковый прибор, который называется стандартным светодиодом, светодиодом для установки в монтажные отверстия или одиночным светодиодным индикатором: это небольшой компонент в закругленном цилиндрическом корпусе с двумя длинными выводами, выходящими из основания. Они настолько широко распространены, что люди начали их называть просто «светодиодами». Но светодиоды также используются и в других компонентах, как, например, в миниатюрном светящемся табло, вставленном в настоящий момент в вашу макетную плату. Его еще называют светодиодным дисплеем. Еще точнее, это семисегментный одноразрядный светодиодный индикатор.

На рис. 4.63 показаны размеры такого индикатора и расположение выводов на нижней стороне. Обратите внимание на то, что цифровое табло действительно содержит семь сегментов и десятичную точку; расстояние между выводами кратно десятой доле дюйма (2,54 мм), что очень удобно для макетной платы.

Теперь взгляните на рис. 4.64, на котором изображены внутренние соединения между выводами и сегментами цифры. Заметьте, что выводы 3 и 8 отмечены темной точкой, указывающей на то, что они должны быть подключены к отрицательной шине. На все другие выводы следует подавать положительное напряжение, чтобы активировать соответствующие светодиодные сегменты. Такой тип компонента называется светодиодным индикатором с общим катодом, поскольку отрицательные электроды внутренних диодов (катоды) соединены вместе.

Рис. 4.63. Размеры и расположение выводов стандартного семисегментного светодиодного индикатора с высотой цифры 14,2 мм

Рис. 4.64. Буквенное обозначение сегментов и цоколевка индикатора

В индикаторе с общим анодом ситуация обратная: сегменты активируются при подаче на каждый из них отрицательного напряжения, а положительные электроды соединены все вместе внутри компонента. Таким образом можно выбрать тип индикатора, подходящий для конкретной схемы, однако дисплеи с общим катодом более распространены.

Заметьте, что сегменты обозначены строчными латинскими буквами от а до g. Буквами dp обозначен десятичный разделитель. Эта система общепринята почти во всех технических паспортах (хотя в некоторых для десятичного разделителя используется буква h).

Пока все понятно, но есть один важный момент: как и все светодиоды, сегменты числового дисплея необходимо защищать токоограничительными резисторами. Это создает неудобства, и может возникнуть вопрос, почему производитель не встроил эти резисторы. Ответ таков: индикатор предназначен для широкого диапазона напряжения, а номиналы резисторов зависят от этого напряжения.

Хорошо. Но почему мы не можем использовать один резистор на все сегменты, возможно, между выводом 3 и отрицательной шиной? В принципе это можно сделать, но ток через такой резистор (и падение напряжения на нем) будет разный для различного количества светящихся сегментов, в зависимости от