Логічна мікросхема. Складається із чотирьох логічних елементів 2І-НЕ. До складу кожного з цих елементів входять чотири польові транзистори, два n-канальних - VT1 і VT2, два p-канальних - VT3 і VT4. Два входи А і можуть мати чотири комбінації вхідних сигналів. Принципова схема та таблиця істинності одного елемента мікросхеми показано нижче.
Логіка роботи К561ЛА7
Розглянемо логіку роботи елемента мікросхеми . Якщо на обидва входи елемента подати напругу високого рівня, то транзистори VT1 і VT2 будуть у відкритому стані, а VT3 і VT4 у закритому. Таким чином, на виході Q буде напруга низького рівня. Якщо на будь-який із входів подати напругу низького рівня, то один із транзисторів VT1, VT2 буде закритий, а один із VT3, VT4 відкритий. Це встановить напругу високого рівня на виході Q. Такий же результат, природно, буде якщо на обидва входи мікросхеми К561ЛА7 буде подано напругу низького рівня. Девіз логічного елемента І-НЕ – нуль на будь-якому вході дає одиницю на виході.
| Вхід | Вихід Q | |
|---|---|---|
| A | B | |
| H | H | B |
| H | B | B |
| B | H | B |
| B | B | H |
Таблиця істинності мікросхеми К561ЛА7
Цоколівка мікросхеми К561ЛА7
З майже підручних матеріалів. Не дивлячись на всю свою простоту, металошукач працює, він може знайти монету на глибині до 10 см, каструлю на глибині до 30 см, а каналізаційний люк прилад бачить на глибині 60 см. Це звичайно небагато, але для такого приладу досить непогано. Втім, якщо працювати з ним на пляжі або просто збудувати в ознайомлювальних цілях, то дарма часу ви не втратите.
Матеріали та інструменти для саморобки:
- Повний перелік деталей плати можна побачити на схемі, вона включає мікросхему К176ЛА7;
- Провід для котушки (ПЕВ-2 0,08 ... 0,09 мм);
- броньовий магнітопровід;
- епоксидка;
- навушники;
- паяльник із припоєм;
- матеріали для створення штанги, корпусу тощо.
Процес виготовлення металошукача:
Крок перший. Пару слів про схему
L1 потрібно намотати на каркасі з трьома секціями з підбудовним осердям і розмістити в броньовому магнітопроводі діаметром 8.8 мм, зробленого з фериту 600НН. Усього котушка має 200 витків дроту ПЕВ-2 0,08…0,09 мм.
Котушка L2 робиться зі шматка алюмінієвої трубки діаметром 6-9 мм та довжиною 950 мм. Через неї потрібно просмикнути 18 відрізків дроту з гарною ізоляцією. Далі трубку потрібно зігнути за допомогою оправки, діаметр має бути приблизно 15 см. Відрізки проводу з'єднуються послідовно. Індуктивність такого роду котушки повинна бути в межах 350 мкГн.
Кінці трубки не потрібно замикати, але один з них треба з'єднати загальним проводом.
Для описаної вище схеми автор використовував гумовий шланг із металевою основою всередині, а також цільний провід, покритий лаком. Щоб не пошкодити ізоляцію, застосовувався пінцет із гумовими трубочками на кінцях. Обмотку потрібно зафіксувати якнайретельніше, інакше прилад даватиме помилкові спрацьовування.
Важливо відзначити той факт, що кабель, що йде від плати до котушки, має бути екранований.
Крок другий. Подальше складання та налаштування
Для налаштування ручку конденсатора потрібно повернути в середнє положення, а потім шляхом обертання сердечника L1 потрібно домогтися відсутності биття в навушниках. Налаштування буде правильним, якщо при повороті ручки змінного конденсатора на невеликий кут у навушниках буде чути гул.
Налаштування проводиться на відстані щонайменше одного метра від масивних металевих предметів.
Автору вдавалося підвищувати чутливість приладу в тому випадку, якщо ввернути сердечник підстроювальної котушки до упору, а шляхом регулювання налаштування за допомогою змінного конденсатора досягти майже повної відсутності звуку в навушниках. При цьому, якщо увімкнути навушники на повну потужність, звук буде тихим.
Якщо буде так, що звук у навушниках взагалі не чутний, потрібно на висновках 4 DD1 і DD2 перевірити наявність П-подібного сигналу, для таких цілей буде потрібний осцилограф. На виводі 11 та 8 DD3 має бути суміш сигналів.
Також слід зазначити, що в оригінальній схемі вказано опір R3 300 кОм, але з таким опіром навушники не працюватимуть. Його потрібно замінити на 3 кому. Замість конденсаторів 5600 пФ автор також використав на 4700 пФ, оскільки перших знайти не вдалося.
До недоліків схеми можна віднести те, що палата чутлива до температури довкілляУ зв'язку з цим прилад потрібно постійно налаштовувати змінним конденсатором, домагаючись нульових биття.
Крок три. Завершальний етап складання
Котушку автор рекомендує залити епоксидкою, це дозволить надійно зафіксувати дроти. В іншому випадку неминуче будуть помилкові спрацьовування, тому що в процесі пошуку доводиться зачіпати камені, палиці та інші перешкоди, до того ж, котушку можна легко пошкодити. Замість епоксидки підійде віск чи пластилін, який потрібно розплавити та залити. Парафін використовувати не слід, тому що він стає після застигання тендітним і не має еластичності. Якщо вибір упав на пластилін, то потрібно подбати про те, щоб він не витек, розігрівшись на сонці.
Крім іншого в схемі ніжно замінити резистор R3, його номінал повинен бути 300 кОм. Також потрібно налаштувати частоту зразкового генератора таким чином, щоб у навушниках чулися впевнені та чіткі клацання. Чутливість приладу визначається частотою проходження клацань, чим вона нижча, тим краще. З такими налаштуваннями автор знаходить копійчану монету СРСР на глибині 10 см, що лежить горизонтально.
Якщо зробити частоту клацань високою, то наявність металу під пошуковою котушкою можна визначити зміни звучання.
Автор зібрав ще один такий прилад і в нього виявилася проблема - відсутність звуку в навушниках. Рішенням стало видалення із схеми конденсатора С7. Також автор прибрав регулятор гучності, оскільки звучання саме собою стало тихіше. З такою доопрацюванням прилад не втратив чутливості.
Корпус для приладу із пластику можна купити в радіомагазині, автору він коштував 31 рубль. Для екранування схеми з картону потрібно вирізати сорочку і обгорнути фольгою. Краї фольги кріпляться до картону скотчем, потім за допомогою степлера кріпиться провід та підключається до мінуса.
Також у схему необхідно встановити електролітичний конденсатор 47-100 мкф після включення живлення з напругою не менше 10В.
Прості радіосхеми початківцям
У цій статті ми розглянемо кілька простих електронних пристроївна основі логічних мікросхем К561ЛА7 та К176ЛА7. У принципі, ці мікросхеми практично однакові і мають однакове призначення. Незважаючи на невелику різницю в деяких параметрах, вони практично взаємозамінні.
Коротко про мікросхему К561ЛА7
Мікросхеми К561ЛА7 та К176ЛА7 являють собою чотири елементи 2І-НЕ. Конструктивно виконані вони у пластмасовому корпусі чорного кольору з 14-ма висновками. Перший висновок мікросхеми позначений як мітки (так званий ключ) на корпусі. Це може бути або точка чи виїмка. Зовнішній виглядмікросхем та цоколівка висновків показані на малюнках.
Живлення мікросхем становить 9 Вольт, напруга живлення подається на висновки: 7 висновок-"загальний", 14 висновок-"+".
При монтажі мікросхем необхідно бути уважним з цоколівкою - випадкова установка мікросхеми "виворіт" виводить її з ладу. Паяння мікросхем бажано проводити паяльником потужністю не більше 25 Ватт.
Нагадаємо що ці мікросхеми назвали "логічними" тому що вони мають лише два стани - або "логічний нуль" або "логічна одиниця". Причому при рівні "одиниця" мається на увазі напруга близька до напруги живлення. Отже, при зменшенні напруги живлення самої мікросхеми і рівень "Логічної одиниці" буде меншим.
Давайте проведемо невеликий експеримент (рисунок 3)
Спочатку перетворимо елемент мікросхеми 2І-НЕ просто на НЕ, з'єднавши для цього входи. На вихід мікросхеми підключимо світлодіод, а на вхід подаватимемо напругу через змінний резистор, контролюючи при цьому напругу. Для того, щоб світлодіод загорівся необхідно на виході мікросхеми (це висновок 3) отримати напругу, що дорівнює логічній "1". Контролювати напругу можна за допомогою будь-якого мультиметра, включивши його в режим вимірювання постійної напруги (на схемі це PA1).
А ось з харчуванням трохи пограємо- спочатку підключимо одну батарейку 4,5 Вольта. Так як мікросхема є інвертором, отже для того щоб отримати на виході мікросхеми "1" необхідно навпаки на вхід мікросхеми подати логічний "0". Тому почнемо наш експеримент з логічної "1" - тобто двигун резистора має бути у верхньому положенні. Обертаючи двигун змінного резистора дочекаємось моменту коли загориться світлодіод. Напруга на двигуні змінного резистора, а отже і на вході мікросхеми буде приблизно 2,5 Вольт.
Якщо підключити другу батарейку, ми отримаємо вже 9 Вольт, і світлодіод у нас у цьому випадку загориться при напрузі на вході приблизно 4 Вольта.
Тут, до речі, потрібно дати невелике роз'яснення: цілком можливо, що у Вашому експерименті можуть бути інші результати, відмінні від вищевказаних. Нічого дивного в цьому немає: у перших двох абсолютно однакових мікросхем не буває і параметри у них у будь-якому випадку будуть відрізнятися, по-друге логічна мікросхема може будь-яке зниження вхідного сигналу розпізнати як логічний "0", а в нашому випадку ми знизили вхідну напругу двічі, та й по-третє в даному експерименті ми намагаємося змусити працювати цифрову мікросхему в аналоговому режимі (тобто управляючий сигнал у нас проходить плавно) а мікросхема, у свою чергу працює як їй належить - при досягненні певного порога перекидає логічний стан миттєво. Але ж і цей поріг у різних мікросхем може відрізнятися.
Втім мета нашого експерименту була проста- нам необхідно було довести що логічні рівні безпосередньо залежать від напруги живлення.
Ще один нюанс: таке можливе лише з мікросхемами серії КМОП які не дуже критичні до напруги живлення. З мікросхемами серії ТТЛ справи інакше- харчування у них грає величезну роль і при експлуатації допускається відхилення не більше ніж у 5%
Ну ось, коротке знайомство закінчилося, переходимо до практики.
Просте реле часу
Схема пристрою показано малюнку 4. Елемент мікросхеми тут включений як і як у експерименті вище: входи замкнуті. Поки кнопка кнопка S1 розімкнена, конденсатор С1 знаходиться в зарядженому стані і струм через нього не протікає. Однак вхід мікросхеми підключений і до "загального" дроту (через резистор R1) і тому на вході мікросхеми буде присутній логічний "0". Так як елемент мікросхеми є інвертором, то значить на виході мікросхеми вийде логічна "1" і світлодіод буде горіти.
Замикаємо кнопку. На вході мікросхеми з'явиться логічна "1" і, отже, на виході буде "0", світлодіод згасне. Але при замиканні кнопки та конденсатор С1 миттєво розрядиться. А це означає, що після того як ми відпустили кнопку в конденсаторі почнеться процес заряду і поки він буде продовжуватися через нього протікатиме електричний струмпідтримуючи рівень логічного "1" на вході мікросхеми. Тобто вийде що світлодіод не загориться до тих пір, поки конденсатор С1 не зарядиться. Час заряду конденсатора можна змінювати підбором ємності конденсатора або зміною опору резистора R1.
Схема друга
На перший погляд практично те ж саме, що і попередня, але кнопка з конденсатором, що час задає, включена трохи по-іншому. І працюватиме вона теж трохи інакше- в режимі очікування світлодіод не горить, при замиканні кнопки світлодіод загориться відразу, а згасне вже із затримкою.
Проста мигалка
Якщо включити мікросхему як показано малюнку ми отримаємо генератор світлових імпульсів. По суті, це найпростіший мультивібратор, принцип роботи якого був докладно описаний на цій сторінці.
Частота імпульсів регулюється резистором R1 (можна навіть встановити змінний) та конденсатором С1.
Керована мигалка
Давайте трохи змінимо схему мигалки (яка була вище на малюнку 6) ввівши в неї ланцюг із вже знайомого нам реле часу-кнопку S1 і конденсатор С2.
Що в нас вийде: при замкнутій кнопці S1 на вході елемента D1.1 буде логічний "0". Це елемент 2І-НЕ і тому не важливо, що у нього діється на другому вході-на виході в будь-якому випадку буде "1".
Ця "1" надійде на вхід другого елемента (який D1.2) і значить на виході цього елемента буде міцно сидіти логічний "0". А раз так то світлодіод загориться і горітиме постійно.
Як ми відпустили кнопку S1, починає заряд конденсатора С2. Протягом часу заряду через нього протікатиме струм утримуючи рівень логічного "0" на виведенні 2 мікросхеми. Як тільки конденсатор зарядиться, струм через нього припиниться, мультивібратор почне працювати у своєму звичайному режимі - світлодіод блиматиме.
На наступній схемі також введена ця-ж ланцюжок але включена вона вже інакше: при натисканні на кнопку світлодіод почне блимати а через деякий час буде горіти постійно.
Проста пищалка
У цій схемі нічого особливо незвичайного немає: всі ми знаємо що якщо до виходу мультивібратора підключити динамік або навушник, то він почне видавати переривчасті звуки. На малих частотах це буде просто "цокання", а на більш високих частотах це буде писк.
Для експерименту більший інтерес представляє схема, показана нижче:
Тут знову ж таки знайоме нам реле часу-замикаємо кнопку S1, розмикаємо її і через деякий час пристрій починає їсти.
Деякі цифрові мікросхемиКМОП-логіки, такі як К176ЛА7, К176ЛЕ5, К561ЛА7,К561ЛЕ5, а також зарубіжні аналоги 4001, 4011 можуть працювати і в лінійному підсилювальному режимі.
Для цього вхід і вихід логічного елемента потрібно з'єднати резистором або RC-ланцюгом негативного зворотного зв'язку, який подасть напругу з виходу елемента на його вхід і в результаті на вході і виході елемента встановиться одна і та ж напруга, десь між значенням логічного нуля та логічної одиниці. По постійному струму елемент опиниться як підсилювального каскаду.
А коефіцієнт посилення залежатиме від параметрів цього кола ООС. У такому режимі логічні елементи вище вказаних мікросхем можна використовувати як аналогові підсилювачі.
Принципова схема малопотужного УНЧ
На малюнку 1 показано схему малопотужного УНЧ на основі мікросхеми К561ЛА7 (4011). Підсилювач виходить двокаскадний, якщо взагалі тут доречно говорити про каскади. Перший каскад виконаний на логічному елементі D1.1, його вхід і вихід пов'язані між собою ланцюгом ООС, що складається з резисторів R2, R3 і конденсатора С4.
Фактично коефіцієнт посилення тут залежить від співвідношення опорів резисторів R2 і R3.
Рис.1. Принципова схема підсилювача потужності низької частоти мікросхемі К176ЛА7.
Вхідний сигнал ЗЧ через регулятор гучності на резистори R1 надходить через розділовий конденсатор С1 на вхід елемента D1.1. Їм сигнал посилюється і надходить на вихідний підсилювач потужності на трьох елементах мікросхеми, що залишилися, включених паралельно для збільшення їх вихідної потужності.
Навантажений вихідний каскад на мініатюрний динамік В1 через конденсатор C3. Вихідна потужність не оцінювалася, але суб'єктивно УНЧ працює приблизно так само голосно, як УНЧ кишенькового радіо з вихідною потужністю близько 0,1W.
Динаміки пробував різні, від 4 Ом до 120 Ом. Працює із будь-яким. Звичайно, гучність відрізняється. Налагодження практично ніякого не потрібно.
При напрузі живлення більше 5-6V з'являються суттєві спотворення.
Схема радіомовного приймача прямого посилення
На другому малюнку показана схема радіомовного приймача прямого посилення для прийому радіостанцій у діапазоні довгих або середніх хвиль.
Схема УНЧ майже така сама як на малюнку 1, але відрізняється тим, що один елемент мікросхеми з вихідного каскаду виключений і на ньому зроблено підсилювач радіочастоти, при цьому, природно, потужність вихідного каскаду, в теорії, знизилася, але практично на слух будь-якої різниці помічено не було.
Так, на елементі D1.4 виконаний УРЧ. Для його переведення в підсилювальний режим між його виходом і входом включено ланцюг ООС, що складається з резистора R4 та вхідного контуру, утвореного котушкою L1 та змінним конденсатором C6.
Рис.2. Принципова схема приймача на мікросхемі К176ЛА7, К176ЛЕ5, CD4001.
Контур підключений до входу УРЧ безпосередньо, це стало можливим завдяки високому опору елементів ІМС КМОП-логіки.
Котушка L1 є магнітною антеною. Вона намотана на феритовому стрижні діаметром 8 мм і довжиною 12 мм (можна будь-якої довжини, але чим довша, тим краща чутливість приймача). Для прийому на середніх хвилях обмотка має містити 80-90 витків.
Для прийому на довгих хвилях - близько 250. Провід практично будь-який обмотувальний. Середньохвильову котушку мотати виток до витка, довгохвильову - внавал 5-6 секціями.
Змінний конденсатор С6 – від «легендарного» набору для збирання приймача «Юність КП-101» 80-х років минулого століття. Але, звичайно ж, можна і якийсь інший. Слід зауважити, що використовуючи КПЕ від кишенькового супергетеродинного приймача, з'єднавши його секції паралельно (буде максимальна ємність 440-550 пФ залежно від типу КПЕ), можна буде зменшити число витків котушки L1 у два і більше разів.
З виходу УРЧ на D1.4 посилена напруга ВЧ надходить через розподільний конденсатор С8 на діодний детектор на германієвих діодах VD1 і VD2. Діоди повинні бути обов'язково германієвими. Це можуть бути Д9 з іншими літерними індексами, а також діоди Д18, Д20, ГД507 або зарубіжного виробництва.
Продетектований сигнал виділяється на конденсаторі С9 через регулятор гучності на R1 надходить на УНЧ, виконаний на інших елементах даної мікросхеми.
Застосування логічних елементів у інших схемах
Рис.3. Схема магнітного датчика на логічному елементі.
Логічні елементи в підсилювальному режимі можна використовувати і в інших схемах, наприклад, на малюнку 3 показана схема магнітного датчика, на виході якого з'являється імпульс змінної напруги, коли магніт переміщається перед котушкою або переміщується осердя котушки.
Параметри котушки залежать від конкретного пристрою, де цей датчик працюватиме. Можливо також, включення в якості котушки динамічного мікрофона або динамічного гучномовця, щоб дана схемапрацювала як підсилювач сигналу від нього. Наприклад, у схемі, де потрібно реагувати на шум чи удари по поверхні, де цей датчик закріплений.
Тульгін Ю. М. РК-2015-12.
У мікросхемі К561ЛА7 (або її аналогах К1561ЛА7, К176ЛА7, CD4011) міститься чотири логічні елементи 2І-НЕ (рис 1). Логіка роботи елемента 2І-НЕ проста, якщо на обох його входах логічні одиниці, то на виході буде нуль, а якщо це не так (тобто, на одному з входів або на обох входах є нуль), то на виході буде одиниця. Мікросхема К561ЛА7 логіки КМОП, це означає, що її елементи зроблені на польових транзисторах, тому вхідний опір К561ЛА7 дуже високий, а споживання енергії від джерела живлення дуже мале (це стосується всіх інших мікросхем серій К561, К176, К1561 або CD40).
На малюнку 2 показано схему найпростішого реле часу з індикацією на світлодіодах Відлік часу починається в момент включення живлення вимикачем S1. На самому початку конденсатор С1 розряджений і напруга на ньому мало (як логічний нуль). Тому на виході D1.1 буде одиниця, а на виході D1.2 – нуль. Горітиме світлодіод HL2, а світлодіод HL1 не горітиме. Так буде продовжуватися доти, поки С1 не зарядиться через резистори R3 і R5 до напруги, яке елемент D1.1 розуміє як логічну одиницю У цей момент на виході D1.1 виникає нуль, а на виході D1.2 - одиниця.
Кнопка S2 служить для повторного запуску реле часу (коли ви натискаєте її вона замикає С1 і розряджає його, а коли її відпускаєте, - починається зарядка С1 знову). Таким чином, відлік часу починається з моменту увімкнення живлення або з моменту натискання та відпускання кнопки S2. Світлодіод HL2 показує, що йде відлік часу, а світлодіод HL1 – що відлік часу завершено. А час можна встановлювати змінним резистором R3.
На вал резистора R3 можна надіти ручку з покажчиком та шкалою, на якій підписати значення часу, вимірявши їх за допомогою секундоміра. При опорах резисторів R3 та R4 та ємності С1 як на схемі, можна встановлювати витримки від кількох секунд до хвилини та трохи більше.
У схемі малюнку 2 використовується лише два елементи мікросхеми, але у ній є ще два. Використовуючи їх можна зробити так, що реле часу після закінчення витримки подаватиме звуковий сигнал.
На малюнку 3 схема реле часу зі звуком. На елементах D1 3 та D1.4 зроблений мультивібратор, який виробляє імпульси частотою близько 1000 Гц. Частота ця залежить від опору R5 та конденсатора С2. Між входом та виходом елемента D1.4 включена п'єзоелектрична «піщалка», наприклад, від електронного годинникаабо телефону-трубки, мультиметра. Коли мультивібратор працює вона пищить.
Керувати мультивібратором можна змінюючи логічний рівень на виводі 12 D1.4. Коли тут нуль мультивібратор не працює, а «піщалка» В1 мовчить. Коли одиниця. - В1 пищить. Цей висновок (12) підключено до виходу елемента D1.2. Тому «пищалка» пищить тоді, коли гасне HL2, тобто, звукова сигналізація включається відразу після того, як реле часу відпрацює часовий інтервал.
Якщо у вас немає п'єзоелектричної «піщалки», замість неї можна взяти, наприклад, мікродинамік від старого приймача або навушників, телефонного апарату. Але його потрібно підключити через транзисторний підсилювач (рис. 4), інакше можна зіпсувати мікросхему.
Втім, якщо нам світлодіодна індикація не потрібна, можна знову обійтися лише двома елементами. На малюнку 5 схема реле часу, у якому є лише звукова сигналізація. Поки конденсатор С1 розряджений, мультивібратор заблокований логічним нулем і «піщалка» мовчить. А як тільки С1 зарядиться до напруги логічної одиниці, - мультивібратор запрацює, а В1 запище На малюнку 6 схема звукового сигналізатора, що подає уривчасті звукові сигнали. Причому тон звуку і частоту переривання можна регулювати. Його можна використовувати, наприклад, як невелику сирену або квартирний дзвінок
На елементах D1 3 та D1.4 зроблений мультивібратор. що виробляє імпульси звукової частоти, які через підсилювач на транзисторі VT5 надходять на динамік В1. Тон звуку залежить від частоти цих імпульсів, які частоту можна регулювати змінним резистором R4.
Для переривання звуку служить другий мультивібратор на елементах D1.1 та D1.2. Він виробляє імпульси значно нижчої частоти. Ці імпульси надходять на висновок 12 D1 3. Коли тут логічний нуль мультивібратор D1.3-D1.4 вимкнений, динамік мовчить, а коли одиниця - лунає звук. Таким чином, виходить уривчастий звук, тон якого можна регулювати резистором R4, а частоту переривання - R2. Гучність звуку багато в чому залежить від динаміка. А динамік може бути практично будь-яким (наприклад, динамік від радіо, телефонного апарата, радіоточка, або навіть акустична система від музичного центру).
На основі цієї сирени можна зробити охоронну сигналізацію, яка включатиметься щоразу, коли хтось відкриває двері до вашої кімнати (рис. 7).
