Схемки на СD4060В

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Схемы начинающим

Опубликовано: 07.06.2018 08:28

Просмотров: 22143

Внутри микросхемы CD4060B есть двоичный счетчик и два логических инвертора для выполнения на них мультивибратора (рис. 1) Мультивибратор генерирует импульсы, а счетчик их считает. Вес старшего выхода счетчика 8192. Это значит, что логический уровень на этом выходе будет меняться через каждые 8192 импульса, выработанного генератором. Всего у счетчика десять выходов с разными весовыми коэффициентами - от 8 до 8192, причем выход с весом 1024 отсутствует. Весовые коэффициенты других выходов означают то, через сколько импульсов, выработанных мультивибратором, на них меняется логический уровень Например выход «256» значит, что если на этом выходе был нуль, то единица появится через 256 импульсов, а еще через 256 импульсов будет снова ноль и так далее. А на выходе, например, «2048» логический уровень будет меняться через 2048 импульсов.

Вход R служит для обнуления счетчика. При подаче на него логической единицы все выходы принимают нулевые значения и после смены уровня на входе R на лог. ноль, счет возобновится с нулевой отметки. А пока на R есть единица, счетчик будет держаться на нулевой отметке и не будет работать (заблокирован в нулевом положении), независимо от работы мультивибратора.
Микросхема CD4060B выполнена в стандартном корпусе с 16-ю выводами. Он похож на корпус К561ЛА7 или К561ЛН2, но у него на одну пару выводов больше (он длиннее).
CD4060B так же как К561ЛА7 или К561ЛН2 микросхема КМОП-логики, что значит, что вся схема микросхемы сделана на полевых транзисторах. Поэтому входное сопротивление микросхемы очень высокое, а потребление энергии самой микросхемой от источника очень малое.

На рисунке 2 показана схема, моделирующая работу игрального кубика (который кидают и смотрят сколько точек на его стороне, обращенной вверх). На выходах включены шесть светодиодов. Любой из них загорается, когда на выходе к которому он подключен есть логический ноль, а при логической единице -гаснет. Детали С1, R1 и R2 вместе с логическими инверторами микросхемы образуют мультивибратор, который может работать только тогда, когда контакты кнопки S1 разомкнуты.
Работает схема так: нажимаете кнопку S1 и мультивибратор запускается, начинает генерировать импульсы, которые считает счетчик.
Частота импульсов довольно высокая, поэтому за одну секунду светодиоды переключаются множество раз и глаз человека не способен это заметить (может быть только едва заметное мерцание). В любой момент вы отпускаете кнопку, её контакты замыкаются и счетчик
замирает в том состоянии, которое было в момент отпускания кнопки. При этом будет гореть некоторое число светодиодов. Сосчитав их можно сказать какое число выпало на «электронном кубике».
Кнопка S1 должна быть размыкающей. Вместо неё можно применить выключатель, -выключаете его, ждете некоторое время, а потом включаете и смотрите результат.
Светодиоды могут быть любого типа, но АЛ307 наиболее доступные. Сопротивления резисторов R3-R8 может быть от 300 Ом до 1-2 КОм.
Питается «кубик» от одной «плоской» батарейки напряжением 4,5V. Но можно использовать и другой источник (от 4 до 15V). Основное назначение любого двоичного счетчика считать поступающие на его вход импульсы. Поэтому при поступлении на его вход периодического импульсного сигнала, на всех его выходах будут тоже импульсные сигналы, но разных частот, причем, эти частоты будут ниже частоты входного сигнала, и выражаться как величина частоты входного сигнала, деленная на удвоенный весовой коэффициент выхода.
То есть, если мультивибратор нашей микросхемы CD4060B будет вырабатывать импульсы, например, частотой 16 кГц, то на выводе 7 будет 16 / (2 • 8) = 1 кГц, на остальных выводах, соответственно:
на выв. 5 - 0,5 кГц,
на выв. 4 - 0,25 кГц,
на выв. 6 - 125 Гц,
на выв. 14 - 62,5 Гц,
на выв. 13 - 31,25 Гц,
на выв. 15 - 15,625 Гц,
на выв. 1 будет примерно 3,9 Гц,
на выв. 2, примерно, 1,95 Гц,
на выводе 3 примерно 0,97 Гц.
Это свойство можно использовать в звуковом сигнализаторе (рис. 3).

Частоты с выводов 7,1 и 3 через диоды VD1-VD3 поступают на базу транзистора VT1, в коллекторной цепи которого включен малогабаритный динамик.
При указанных на схеме номиналах R1 и С1 частота на выводе 7 микросхемы будет около 1 кГц, на выводе 1 около 4Гц, на выводе 3 около 1 Гц.
В результате, динамик будет издавать звук частоты около 1 кГц, прерывающийся с частотой 4 Гц и повторяющийся с периодом в одну секунду.
Подключив эти же, или дополнительные диоды к другим выходам микросхемы (и точке соединения R3 и R2) можно получить самые разные варианты звучания, даже организовать исполнение простенького мотивчика.
А на заключительном этапе можно немного подобрать сопротивление R1 так чтобы установить более приятные тона звука (или более подходящие для вашего микродинамика).
В качестве В1 можно использовать любой динамик небольшой мощности, например, от телефонного аппарата или радиоприемника. Но лучше, если динамик будет сопротивлением не менее 30 Ом (хотя и 4-омный сойдет).
Сигнализатор можно использовать в качестве квартирного звонка. Для регулировки громкости можно последовательно динамику включить переменный резистор сопротивлением 50-100 Ом.
Но, микросхему CD4060B чаще используют для создания различных таймеров. Удачное сочетание мультивибратора и счетчика в одном корпусе способствует мышлению в этом направлении. Действительно, если строить таймер, в котором время установки равно продолжительности зарядки или разрядки конденсатора через резистор (как это сделано в статье «Схемки на К561ЛА7», в «РК» 03-2006), возникают трудности с большими выдержками времени. Ведь потребуется конденсатор очень большой емкости и резистор очень большого сопротивления. А с этим связано много неприятностей, например, таймер может «заклинить», если ток через резистор большого сопротивления сравняется или превысит ток утечки конденсатора большой емкости. Или из-за повышенной влажности из воздуха может выделиться конденсат на деталях и сопротивление влаги зашунтирует схему. Не говоря уже о значительной нестабильности емкости электролитических конденсаторов большой емкости.
Этих неприятностей можно избежать, если строить таймер по аналого-цифровой схеме, в которой относительно небольшой временной интервал задается конденсатором небольшой емкости и резистором небольшого сопротивления. Затем интервал увеличивается многоразрядным двоичным счетчиком.
Принципиальная схема такого таймера показана на рисунке 4.

Временной интервал устанавливают переменным резистором R4, регулирующим частоту импульсов внутреннего мультивибратора микросхемы. А затем эти импульсы считает счетчик. И после того как он насчитает их 8192, происходит выключение реле Р1 и выключение мультивибратора при помощи диода VD1.
Запускают таймер кнопкой S1 (нажать и отпустить). В момент нажатия кнопки через её контакты на вывод 12 (вход обнуления R) поступает напряжение уровня логической единицы. Это устанавливает счетчик в нулевое положение, когда на всех его выходах логические нули. Нуль будет и на самом старшем выходе (выв. 3). Транзисторный ключ на VT1 и VT2 сделан на транзисторах структуры р-n-р,
поэтому, для его открывания на базу VT1 нужно подать отрицательное, относительно эмиттера, напряжение, то есть, логический ноль. Это и происходит при установке счетчика в нулевое положение, А далее, ключ открывается и подает ток на реле К1, контакты которого приходят в движение и либо включают нагрузку (контакты 1-2) либо её выключают (контакты 1-3).
После отпускания кнопки S1 напряжение на входе R счетчика падает до логического нуля и счетчик сможет считать импульсы, вырабатываемые мультивибратором, внешними деталями которого являются С2, R2, R4, R3.
С поступлением 8192-го импульса (с момента отпускания кнопки S1) на выводе 3 микросхемы возникает логическая единица. Это приводит к закрыванию транзисторного ключа и выключению электромагнитного реле. Одновременно происходит блокировка мультивибратора через диод VD1. Счетчик останавливается в этом положении и будет оставаться в нем до тех пора, пока снова не будет нажата кнопка S1 (или пока не выключат питание).
Промежуток времени, в течение которого реле Р1 включено устанавливают переменным резистором R4. Резистор R2 ограничивает минимальное сопротивление времязадающего сопротивления. Когда резистор R4 установлен в минимальное положение (крайнее левое, по схеме) временной интервал, отрабатываемый таймером составляет около 27 минут. При крайне правом положении R4, - 170 минут. Уменьшить выдержки в два раза можно, если точку соединения резистора R6 и диода VD1 переключить с вывода 3 D1 на вывод 2 А если эту точку переключить на вывод 1, - устанавливаемая выдержка уменьшится в четыре раза Можно сделать переключатель с положениями « 1/1», « 1/2» и « 1/4».
Можно сделать так, что нагрузка будет включаться периодически (например, 27 минут, работает, 27 минут отдыхает), для этого надо убрать из схемы диод VD1.
То, включается нагрузка или выключается зависит от того, какие выводы реле включены в разрыв её питания. Если это выводы 1 и 2 (замыкающие), нагрузка будет включаться при нажатии S1 и выключаться по завершению установленного времени. А если это выводы 1 и 3 (размыкающие), то нагрузка будет выключаться при нажатии S1 и включаться спустя заданное время.
Обмотка реле, - довольно мощная нагрузка, поэтому таймер питается не от батареи, а от сетевого источника. Напряжение питания должно быть таким как номинальное напряжение обмотки реле (для данного реле это 12V).
Можно использовать и другое реле Важно чтобы оно по мощности своих контактов и коммутируемому напряжению подходило для нагрузки, которую оно должно включать или выключать Кроме того, номинальное напряжение обмотки не должно быть более 15V. На корпусах современных импортных реле обычно подписана вся эта информация. Например, реле WJ118-1C может включать нагрузку, питающуюся напряжением до 250V при токе до 5 А. А номинальное напряжение обмотки реле (COIL) 12V. То есть, таймер может управлять сетевой нагрузкой мощностью до 1250W.
Транзисторы КТ361 можно заменить на КТ3107, КТ502. Транзистор КТ814, - на КТ816. Все диоды - КД522, КД521, 1N4148.
Резисторы и конденсаторы любого типа. Но, конденсатор С2 на рисунке 4 желательно чтобы был не электролитическим. Его емкость может быть и меньше, например, 0,47 мкФ, но и выдержки соответственно уменьшатся.