Электроника для начинающих (2-е издание)

• Если у вас окажется мультиметр с возможностью измерения частоты, то просто заземлите черный щуп мультиметра, красным коснитесь контакта 3 у первого установленного таймера, а затем вращайте движок потенциометра, пока мультиметр не покажет 1 кГц. Дело сделано!

• Если у вас нет мультиметра, который измеряет частоту, то возможно у вас есть цифровое устройство для настройки гитары. В интернет-магазине eBay оно стоит пару долларов. Подключите динамик к выходу таймера 555 (включая разделительный конденсатор емкостью 10 мкФ и последовательный резистор 47 Ом), и устройство должно сообщить вам частоту ноты, которую генерирует таймер.

• При отсутствии подходящего мультиметра или приспособления для настройки гитары можно использовать любые часы – наручные, будильник или в телефоне – которые отображают целые секунды. Когда таймер работает на частоте 1 кГц, то второй счетчик будет сменять значение каждую сотую долю секунды, а третий – каждую десятую долю секунды. Прежде чем начать отсчет заново, третий счетчик пройдет через десять цифр, а это означает, что он будет показывать ноль раз в секунду.

Проблема в том, что каждая цифра будет отображаться так быстро, что вам будет трудно уловить момент, когда появится ноль. Поэтому следует поступить так.

Закройте все сегменты самого «медленного» дисплея, кроме сегмента в нижнем правом углу. Он будет светиться постоянно, за исключением тех моментов, когда индикатор показывает цифру 2, в этот момент он гаснет. Вам будет гораздо проще подсчитать количество миганий одного сегмента, чем пытаться распознать цифры полностью. Регулируйте сопротивление потенциометра, который вы добавили, и постепенно вы сможете синхронизировать самый медленный индикатор с устройством измерения времени.

Улучшения

Когда я завершаю какой-либо проект, я намечаю возможности его улучшения. Вот некоторые идеи.

Не начинать отсчет при подаче питания. Было бы неплохо, если схема изначально находилась в режиме ожидания, а не начинала отсчет сразу же. Предоставляю вам возможность самостоятельно подумать, как это сделать.

Подавать звуковой сигнал при включении красного светодиода. Вовсе не обязательная, но полезная функция.

Задавать произвольный интервал задержки перед началом отсчета. Добиться произвольных значений от электронных компонентов очень сложно, но одним из способов может стать требование, чтобы игрок касался пальцем двух металлических контактов. Сопротивление кожи пальца будет определять задержку. Поскольку давление пальца каждый раз разное, то будет меняться и длительность задержки.

Дальше – логические элементы

В техническом плане такой счетчик, как 4026В, – это логическая микросхема. Она содержит логические элементы, которые позволяют вести счет. Любой цифровой компьютер работает на основе похожих принципов.

Поскольку логика настолько фундаментальна для электроники, я собираюсь основательно раскрыть эту тему, начиная со следующего эксперимента. Волшебные слова И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-HE, Исключающее ИЛИ и Исключающее ИЛИ-HE распахнут двери в новый мир цифровых приключений.

Эксперимент 20. Изучение логических элементов

Когда вы исследуете одиночные логические элементы, их функционирование очень легко понять. Если соединить их вместе, то алгоритм их работы становится более сложным. Поэтому мы будем рассматривать каждый элемент по отдельности.

В этом разделе содержится много теоретических сведений. Я не ожидаю, что вы сразу запомните все. В данном случае целью является предоставление информации, к которой вы сможете обратиться в дальнейшем.

Что вам понадобится

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, тестовые провода, мультиметр

• Источник питания на 9 В (батарея или сетевой адаптер)

• Однополюсный ползунковый переключатель на два направления (1 шт.)

• Микросхема 74НС00 с четырьмя двухвходовыми элементами И-НЕ (1 шт.)

• Микросхема 74НС08 с четырьмя двухвходовыми элементами И (1 шт.)

• Слаботочные светодиоды (2 шт.)

• Кнопки (2 шт.)

• Стабилизатор напряжения LM7805 (1 шт.)

• Резисторы с номиналами 680 Ом (1 шт.), 2,2 кОм (1 шт.) и 10 кОм (2 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,1 мкФ (1 шт.) и 0,33 мкФ (1 шт.)

Стабилизатор напряжения

Логические элементы более капризны, чем таймер 555 или счетчик 4026В, с которыми вы работали ранее. Микросхемы, которые мы будем далее использовать, требуют ровно 5 В без колебаний или выбросов.

Этого можно добиться легко и без особых затрат. Просто снабдите макетную плату стабилизатором напряжения LM7805. Он обеспечивает высокостабильное выходное напряжение 5 В, если вы подаете на его вход постоянное напряжение 7 В или более.