Taa za Mfano wa Njia ya Reli ya Reli: Hatua 5

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Hii ndio bodi yangu ya mzunguko inayopendwa. Mpangilio wangu wa reli ya mfano (bado unaendelea) una vichuguu kadhaa na wakati labda sio mfano, nilitaka kuwa na taa za handaki ambazo ziliwasha treni ilipokaribia handaki. Msukumo wangu wa kwanza ilikuwa kununua kit cha elektroniki na sehemu na vichwa, ambayo nilifanya. Ilibadilika kuwa kituni cha Arduino lakini sikujua Arduino alikuwa nini. Niligundua. Na hiyo ilisababisha uzoefu wa kujifunza umeme. Angalau ya kutosha kufanya taa za handaki! Na bila Arduino.

Hii ni angalau toleo langu la tatu la bodi ya mzunguko wa taa za handaki. Ubunifu wa kimsingi niliogundua katika moja ya miradi ya kitabu Circuits za elektroniki za Ubaya Genius 2E. Hiki ni kitabu bora cha kujifunza! Niligundua pia kutumia chipu za mzunguko zilizojumuishwa, haswa milango ya NAND ya CD4011 quad.

Hatua ya 1: Mpangilio wa Mzunguko

Kuna pembejeo tatu za ishara kwa mzunguko wa taa za handaki. Mbili ni pembejeo za LDR (vipingaji tegemezi nyepesi) na moja ni bodi ya mzunguko ya kizingiti cha kizingiti. Ishara za kuingiza vifaa hivi hupimwa kimantiki na pembejeo za lango la NAND la CD4023 (pembejeo tatu za NAND Gates).

Kuna anode moja ya kijani kibichi / nyekundu ya kawaida (ambayo itatumika kwenye jopo la kuonyesha inayoonyesha treni inachukua handaki maalum au inakaribia handaki). Kijani kitaonyesha handaki iliyo wazi na nyekundu itaonyesha handaki inayochukuliwa. Wakati mwangaza mwekundu umewashwa, taa za handaki pia zitawashwa.

Wakati wowote wa pembejeo tatu hugundua hali ya ishara pato la lango la NAND litakuwa JUU. Hali pekee wakati pato la kwanza la lango la NAND liko chini ni hali moja wakati pembejeo zote ziko juu (vitambuzi vyote katika hali ya msingi).

Mzunguko ni pamoja na moshi wa P-CH ambao hutumiwa kulinda mzunguko kutoka kwa nguvu iliyotiwa waya na ardhi. Hii inaweza kutokea kwa urahisi wakati wa wiring bodi ya mzunguko chini ya meza ya mpangilio. Katika matoleo ya hapo awali ya bodi nilitumia diode kwenye mzunguko kulinda mzunguko kutoka kwa kubadili waya wa chini na umeme, lakini diode ilitumia volts.7 za volts 5 zilizopo. Mosfet haitoi voltage yoyote na bado inalinda mzunguko ikiwa utapata waya vibaya.

Pato la juu la lango la kwanza la NAND hupita kupitia diode hadi lango linalofuata la NAND na pia imeunganishwa na mzunguko wa kuchelewesha wa resistor / capacitor. Mzunguko huu unadumisha uingizaji wa JUU kwa lango la pili la NAND kwa sekunde 4 au 5 kulingana na thamani ya kontena na kipenyezaji. Ucheleweshaji huu huzuia taa za handaki kuwaka na kuzima wakati LDR inapoonekana kwenye nuru kati ya magari yanayopita na pia inaonekana wakati mzuri kwani ucheleweshaji utawapa gari la mwisho muda wa kuingia kwenye handaki au kutoka kwenye handaki.

Ndani ya handaki kigunduzi cha kikwazo kitafanya mzunguko uamilishwe kwani pia hufuatilia kupita kwa magari. Mizunguko hii ya kichunguzi inaweza kubadilishwa ili kuona magari yaliyo sentimita chache tu na pia hayatasababishwa na ukuta wa kinyume wa handaki.

Ukichagua kutounganisha kigunduzi cha kizuizi ndani ya handaki (handaki fupi au ngumu) inganisha tu VCC kutoa kwenye kituo cha kichungi cha pini 3 na hii itadumisha ishara ya JUU kwenye pembejeo la lango la NAND.

Milango miwili ya NAND hutumiwa kuruhusu nafasi ya mzunguko wa RC kutekelezwa. Capacitor inawezeshwa wakati lango la NAND la kwanza liko juu. Ishara hii ni pembejeo kwa lango la pili la NAND. Wakati lango la kwanza la NAND linakwenda chini (yote wazi) capacitor huweka ishara kwa lango la pili la NAND JUU wakati ikitoka polepole kupitia kontena la 1 10m. Diode inazuia capacitor kutolewa kama kuzama kupitia pato la lango la NAND moja.

Kwa kuwa pembejeo zote tatu za lango la NAND la pili zimefungwa pamoja, wakati pembejeo ni pato la juu litakuwa chini na wakati pembejeo itakuwa CHINI, pato litakuwa juu.

Wakati pato ni JUU kutoka lango la pili la NAND, transistor ya Q1 imewashwa na hii inageuka kwa kijani kilichoongozwa na waya tatu nyekundu / kijani iliyoongozwa. Q2 pia imewashwa lakini hii inasaidia tu kuzima Q4. Wakati pato liko chini, Q2 imezimwa ambayo husababisha Q4 kuwasha (na pia Q1 imezimwa). Hii inazima kijani kilichoongozwa, inawasha nyekundu iliyoongozwa na pia inawasha taa za taa za handaki.

Hatua ya 2: Picha za Mwanga wa Tunnel

Picha ya kwanza hapo juu inaonyesha gari moshi linaloingia kwenye handaki na taa ya juu imewashwa.

Picha ya pili inaonyesha LDR iliyoingia kwenye wimbo na ballast. Injini na magari zinaposafiri juu ya LDR zinatoa kivuli cha kutosha ili kusababisha taa za LED kuwasha. Kuna LED kila mwisho wa handaki.

Hatua ya 3: Mgawanyiko wa Voltage ya Lango la NAND

LDR mmoja mmoja huunda mzunguko wa mgawanyiko wa voltage kwa kila pembejeo kwa milango ya NAND. Thamani za upinzani wa ongezeko la LDR kadiri kiwango cha taa kinapungua.

Milango ya NAND inaamua kimantiki kuwa voltages za pembejeo za 1/2 au zaidi ikilinganishwa na voltage ya chanzo huzingatiwa kama thamani ya juu na voltages za pembejeo chini ya 1/2 ya voltage ya chanzo inachukuliwa kama ishara ya LOW.

Katika skimu, LDR zinaunganishwa na voltage ya pembejeo na voltage ya ishara inachukuliwa kama voltage baada ya LDR. Mgawanyiko wa voltage basi hutengenezwa kwa kontena la 10k na pia potentiometer inayobadilika ya 20k. Potentiometer hutumiwa kuruhusu udhibiti wa thamani ya ishara ya pembejeo. Kwa hali tofauti za taa LDR inaweza kuwa na thamani ya kawaida ya 2k - 5k ohms au, ikiwa katika eneo lenye giza la mpangilio inaweza kuwa 10k - 15k. Kuongeza potentiometer husaidia kudhibiti hali ya taa chaguomsingi.

Hali ya msingi (hakuna gari moshi au inakaribia handaki) ina viwango vya chini vya upinzani kwa LDRs (kwa jumla 2k - 5k ohms) ambayo inamaanisha pembejeo kwa milango ya NAND inachukuliwa kuwa ya juu. Kushuka kwa voltage baada ya LDR (kudhani uingizaji wa 5v na 5k kwenye LDR na 15k iliyojumuishwa kwa kontena na potentiometer) itakuwa 1.25v ikiacha 3.75v kama pembejeo kwa lango la NAND. Wakati upinzani wa LDR umeongezeka kwa sababu umefunikwa au umetiwa kivuli, Pembejeo ya lango la NAND huenda chini.

Treni inapopita LDR kwenye wimbo, upinzani wa LDR utaongezeka hadi 20k au zaidi (kulingana na hali ya taa) na voltage ya pato (au pembejeo kwa lango la NAND) itashuka hadi karibu 2.14v ambayo ni chini ya Voltage chanzo cha 1/2 ambayo kwa hivyo hubadilisha pembejeo kutoka kwa ishara ya JUU kwenda kwa ishara ya LOW.

Hatua ya 4: Vifaa

1 - 1uf capacitor

1 - 4148 diode ya ishara

Viunganishi 5 - 2p

Viunganisho 2 - 3p

1 - IRF9540N P-ch mosfet (au SOT-23 IRLML6402)

3 - 2n3904 transistors

2 - GL5516 LDR (au sawa)

Vipinzani 2 - 100 ohm

Vipinzani 2 - 150 ohm

Kontena 1 - 220 ohm

Vipinga 2 - 1k

Vipinga 2 - 10k

2 - 20k potentiometers zinazobadilika

1 - 50k kupinga

1 - 1 - 10m kupinga

1 - CD4023 IC (pembejeo mara tatu NAND Gates)

1 - 14 tundu la siri

1 - kigunduzi cha kuzuia kikwazo (kama hii)

Kwenye bodi yangu ya mzunguko nimetumia IRLM6402 P-ch mosfet kwenye bodi ndogo ya SOT-23. Nimepata SOT-23 p-ch mosfets kuwa bei rahisi kuliko fomu ya T0-92. Yoyote atafanya kazi katika bodi ya mzunguko kwani pini ni sawa.

Hii yote bado ni kazi inayoendelea na nadhani maadili kadhaa ya kupinga au maboresho mengine bado yanaweza kufanywa!

Hatua ya 5: Bodi ya PCB

Matoleo yangu ya kwanza ya kazi ya bodi ya mzunguko yalifanywa kwenye ubao wa mkate. Wakati dhana ilipothibitishwa kufanya kazi, basi niliuza mzunguko mzima, ambayo inaweza kuchukua muda mwingi na kwa kawaida nilikuwa nikitia waya kitu kibaya. Bodi yangu ya sasa ya mzunguko, ambayo sasa ni toleo la 3 na inajumuisha milango mitatu ya NAND (matoleo ya awali yalitumia pembejeo mbili za lango la CD4011), na kama inavyoonyeshwa kwenye video, ni bodi ya mzunguko iliyochapishwa na faili za pato zinazozalishwa na Kicad ambayo ni yangu programu ya modeli ya mzunguko.

Nimetumia tovuti hii kuagiza PCB:

Hapa Canada gharama ya bodi 5 ni chini ya $ 3. Usafirishaji huwa sehemu ya gharama kubwa zaidi. Kwa kawaida nitaamuru bodi 4 za mzunguko tofauti. (Bodi ya pili na zaidi ya mzunguko ni karibu bei mbili ya ile ya kwanza 5). Gharama za kawaida za usafirishaji (kwa barua kwenda Canada kwa sababu anuwai) ni karibu $ 20. Kuwa na bodi ya mzunguko iliyojengwa hapo awali kwa hivyo lazima nibadilike katika vifaa ni kuokoa muda!

Hapa kuna kiunga cha Faili za Gerber ambazo unaweza kupakia kwa jlcpcb au wazalishaji wengine wa mfano wa PCB.