IC Egg Timer : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Créé par: Gabriel Chiu

Aperçu

Ce projet démontre les bases de la logique numérique, les caractéristiques d'une minuterie NE555 et montre comment les nombres binaires sont comptés. Les composants utilisés sont: un temporisateur NE555, un compteur d'ondulation 12 bits, deux portes NOR à 2 entrées, une porte ET à 4 entrées, une porte ET à 2 entrées et une porte OU à 2 entrées. Les portes logiques, NOR, AND et OR sont disponibles en équivalents TTL et CMOS que vous pouvez trouver chez Lee's Electronic. Ce projet est un simple sablier avec deux réglages: dur ou doux et est livré avec une fonction de réinitialisation.

Pièces et outils

• 1x planche à pain (numéro de Lee: 10516)

• 1x pile 9V (numéro de Lee: 8775 ou 16123)

  REMARQUE: CE CIRCUIT PEUT AUSSI FONCTIONNER AVEC UNE ALIMENTATION 5V. NE PAS DÉPASSER 9V CAR CELA POURRAIT ENDOMMAGER LES PUCES IC

• 1x porte-piles 9V (Lee's Number: 657 ou 6538 ou 653)
• Fil de raccordement solide (numéro de Lee: 2249)
• Cavalier (numéro de Lee: 10318 ou 21805)
• Cordons de test alligator (numéro de Lee: 690)
• 3x interrupteurs tactiles (numéro de Lee: 31241 ou 31242)
• 1x minuterie NE555 (numéro de Lee: 7307)
• 1x compteur d'ondulation 12 bits CMOS 4040 (numéro de Lee: 7210)
• 1x double entrée quadruple ET porte CMOS 4082 (numéro de Lee: 7230)
• 1x Quad 2 entrées ET porte CMOS 4081 (Numéro de Lee: 7229)
• 2x porte NOR Quad 2 entrées CMOS 4001 ou 74HC02 (Numéro de Lee: 7188 ou 71692)
• 1x porte OU quadruple à 2 entrées 74HC32 (numéro de Lee: 71702)
• 3x résistances 1k OHM ¼ watt (Lee's Number: 9190)
• 2x résistances 150k OHM ¼ watt (Lee's Number: 91527)
• 1x condensateur 10nF (0,01UF) (numéro de Lee: 8180)
• 1x Condensateur 4.7UF (Numéro de Lee: 85)
• 1x 1N4001 Diode (Numéro de Lee: 796)
• 1x Buzzer 3-24V DC Continu (Lee's Number: 4135)

Outils

1x pinces à dénuder (numéro de Lee: 10325)

Étape 1: Configuration de votre tableau

La mise en place de votre conseil d'administration pour ce projet est la clé. Cette configuration permet de s'assurer que tous les rails d'alimentation (lignes rouges et bleues) sont alimentés.

1. Vous aurez besoin d'utiliser un cavalier pour connecter les deux bornes banane en haut de la carte à la planche à pain elle-même. Cela vous aidera à connecter votre batterie ou votre source d'alimentation.
2. Comme pour la figure 1 ci-dessus, placez le fil de raccordement rouge pour connecter les lignes de rail rouges ensemble.
3. Utilisez du fil noir pour joindre les lignes de rail bleues ensemble. (J'ai utilisé du fil noir, mais le fil bleu va bien)

IMPORTANT !: Assurez-vous qu'aucune des lignes rouges n'est connectée aux lignes bleues. Cela court-circuitera le circuit et BRLERA VOTRE PLANCHE À PAIN ET DÉTRUIT VOS FILS ET VOTRE BATTERIE.

ASSUREZ-VOUS QUE VOTRE CARTE N'EST PAS ALIMENTÉE PENDANT LE CÂBLAGE ! CECI PEUT CAUSER DES DOMMAGES ACCIDENTELS À VOS COMPOSANTS

Avant de commencer, nous utiliserons une quantité considérable de puces IC sur notre planche à pain, je vais donc indiquer les emplacements sur la planche à pain pour placer les composants pour un espacement agréable et facile.

La plupart des circuits intégrés ont un indicateur sur la puce pour indiquer où se trouve la direction avant ou avant. La puce doit avoir une petite encoche pour indiquer où se trouve l'avant de la puce, comme le montre la figure 2.

(Si vous êtes curieux de connaître le petit circuit LED dans le coin, allez jusqu'au bout. Je vais vous montrer pourquoi il est là et comment il fonctionne)

Étape 2: Configuration de la minuterie

Cette minuterie envoie une impulsion toutes les secondes au compteur que nous utiliserons à l'étape suivante. Pour l'instant, nous allons nous concentrer sur la configuration correcte de la minuterie NE55. J'ai utilisé un calculateur de minuterie NE555 pour trouver les valeurs de résistance et de condensateur nécessaires pour régler la période à 1 seconde. Cela garantira que le compteur compte par secondes.

1. Placez la puce IC de la minuterie NE555 sur la planche à pain de sorte que les broches avant soient au niveau numéro 5 sur le côté gauche de la planche à pain
2. Connectez la broche 8 à la ligne de rail rouge
3. Connectez la broche 1 à la ligne ferroviaire bleue
4. Connectez la broche 7 à la ligne de rail rouge avec l'une des résistances 150k OHM

5. Connectez la broche 7 à la broche 2 en utilisant l'autre résistance 150k OHM et la diode 1N4001

   • Assurez-vous que la ligne de la diode fait face à la broche 2 comme indiqué sur le schéma
   • Ne vous inquiétez pas de la direction dans laquelle la résistance fait face
6. Connectez également la broche 6 à la broche 2 à l'aide d'un fil ou d'un cavalier
7. Connectez la broche 5 à la ligne de rail bleu à l'aide du condensateur 10nF
8. Connectez la broche 2 à la ligne de rail bleu à l'aide du condensateur de 4,7 uF
9. Assurez-vous que le fil qui se trouve du côté du marquage de ligne est connecté au rail bleu ou bien le condensateur est à l'envers
10. Connectez la broche 4 à la ligne de rail rouge à l'aide d'un fil pour désactiver la fonction de réinitialisation
11. Enfin, placez un cavalier sur la broche 3 pour l'étape suivante.

Étape 3: Configuration du compteur

C'est la partie la plus importante de tout le système, sinon vous obtiendrez plus qu'un simple œuf dur !

1. Placez la puce CMOS 4040 Counter IC sur la planche à pain, après la puce NE555 Timer, de sorte que les broches avant soient au niveau numéro 10
2. Connectez la broche 16 à la ligne de rail rouge
3. Connectez la broche 8 à la ligne ferroviaire bleue
4. Connectez la broche 10 à la sortie de la minuterie du NE555 (broche 3 sur le NE555) que vous avez laissée à l'étape précédente
5. Laissez la broche 11 pour la fonction de réinitialisation

Étape 4: préparer les cerveaux du système

La première étape de la configuration du cerveau du système consiste à se poser la question: combien de temps voulons-nous que nos œufs cuisent ?

Le système a deux réglages de cuisson; bouillie et molle. Cependant, la partie difficile est que les systèmes numériques (même vos ordinateurs) comptent en nombres binaires, donc des 1 et des 0. nous devons donc convertir nos nombres décimaux normaux en nombres binaires.

TEMPS POUR QUELQUES CHIFFRES CRUNCHING

La conversion de décimal en binaire prend des étapes de division simples.

1. Prenez votre nombre et divisez-le par 2
2. Rappelez-vous le résultat et le reste de la division
3. Le reste va au premier bit
4. Divisez votre résultat par 2

5. Répétez les étapes 2 à 4 pour chaque bit séquentiel jusqu'à ce que votre résultat devienne zéro.

   REMARQUE: LES NUMÉROS BINAIRES SONT LUS DE DROITE À GAUCHE, DONC LE BIT #1 EST LE NUMÉRO LE PLUS À DROITE

Exemple, pour nombre décimal: 720

Référez-vous au tableau ci-dessus

Par conséquent, le nombre binaire résultant est 0010 1101 0000. J'ai conservé le nombre binaire par groupes de 4 pour un espacement régulier et pour correspondre à notre compteur 12 bits.

Trouver notre temps

Pour ce projet, j'ai choisi 3 minutes pour le doux et 6 minutes pour le dur. Ces temps doivent être convertis en secondes pour correspondre à la vitesse de notre minuteur NE555 et de notre compteur.

Il y a 60 secondes dans 1 minute.

Ainsi, 3 minutes deviennent 180 secondes et 6 minutes deviennent 360 secondes

Ensuite, nous devons le convertir en binaire.

En utilisant la méthode pour convertir décimal en binaire, nous obtenons:

360 secondes 0001 0110 1000

180 secondes 0000 1011 0100

Étape 5: configuration du CMOS à 4 entrées AND Gate 4082

Nous pouvons enfin commencer à configurer le cerveau du système sur notre maquette. Tout d'abord, la porte ET à 4 entrées. Cette porte a besoin que toutes les entrées soient à 1 avant que la sortie ne devienne 1 elle-même. Par exemple, si nous choisissons 3 minutes; les bits 3, 5, 6 et 8 doivent être des 1 avant que la porte ET puisse sortir un 1. Cela fera que notre système ne se déclenchera qu'à des moments spécifiques.

1. Placez la puce IC CMOS 4082 à 4 entrées ET Gate sur la planche à pain après le compteur CMOS 4040 de sorte que les broches avant soient au niveau 20
2. Connectez la broche 14 à la ligne de rail rouge
3. Connectez la broche 7 à la ligne ferroviaire bleue
4. Connectez les broches 2 à 5 aux broches du compteur comme indiqué sur le schéma ci-dessus
5. Faites de même pour les broches 12-9
6. Les broches 6 et 8 ne seront pas utilisées, vous pouvez donc les laisser seules

Étape 6: configuration des boutons-poussoirs et des loquets

C'est le contrôle principal et une autre partie cruciale du système !

Commençons d'abord par le concept de verrous. La figure 3 est un schéma de circuit de ce à quoi ressemblera l'un de nos verrous en utilisant nos portes NOR CMOS 4001.

Lorsqu'une entrée est activée (en fonction d'une logique élevée ou d'un 1), le système commute la sortie qui est activée et la maintient activée. Lorsque l'autre entrée est activée, le système commute à nouveau et maintient cette nouvelle sortie activée.

Maintenant, appliquons-le dans notre circuit !

Le premier verrou sera pour la sortie des 4 entrées ET nous venons de le câbler.

1. Placez la puce IC CMOS 4001 NOR Gate sur la planche à pain après la porte ET CMOS 4082 à 4 entrées de sorte que les broches avant soient au numéro 30
2. Connectez la broche 14 à la ligne de rail rouge
3. Connectez la broche 7 à la ligne ferroviaire bleue
4. Connectez la broche 1 à la broche 1 de la porte ET
5. Connectez les broches 2 et 4 ensemble
6. Connectez les broches 3 et 5 ensemble
7. Connectez la broche 13 à la broche 13 de la porte ET
8. Connectez les broches 12 et 10 ensemble
9. Connectez les broches 11 et 9 ensemble
10. Connectez les broches 6 et 8 ensemble, nous les utiliserons plus tard pour la fonction de réinitialisation.

Étape 7: Configuration des boutons-poussoirs et des loquets Cont

Vient ensuite le deuxième loquet et les boutons !

Ceux-ci seront placés sur la moitié droite de la carte afin qu'il soit plus facile d'appuyer sur les boutons et de garder notre besoin de circuit et espacé. Les boutons utilisent également le loquet pour définir et réinitialiser le réglage choisi.

1. Posez vos boutons (interrupteurs tactiles) sur votre tableau

2. Câblez les boutons comme le schéma ci-dessus

   Les résistances utilisées sont les résistances 1k OHM

3. Câblez le CMOS 4001 comme nous l'avons fait précédemment pour le premier loquet, mais à la place, nous connectons les boutons aux entrées du CMOS 4001

   La figure 4 utilise l'équivalent 74HC02 NOR

MAINTENANT, NOUS ALLONS ENFIN UTILISER CE BOUTON DE RÉINITIALISATION ET RÉINITIALISER L'ENTRÉE À UTILISER !

1. Connectez le bouton de réinitialisation aux autres emplacements de réinitialisation du système

   • Reportez-vous aux images des étapes précédentes pour les emplacements
   • Vous aurez besoin d'utiliser plusieurs cavaliers pour connecter toutes les broches ensemble
2. Les sorties des boutons durs et doux du loquet seront utilisées à l'étape suivante

Étape 8: Configuration de la porte ET à 2 entrées CMOS 4081

Cette partie gère la confirmation du réglage que nous avons choisi. La sortie ne sera activée que lorsque les deux entrées sont correctes. Cela permettra à un seul des paramètres d'activer l'alarme à la fin.

1. Placez la puce CMOS 4081 AND Gate IC sur la planche à pain après notre première puce de verrouillage de sorte que les broches avant soient au niveau du numéro 40 sur les côtés droit et gauche de la planche à pain
2. Connectez la broche 14 à la ligne de rail rouge
3. Connectez la broche 7 à la ligne ferroviaire bleue
4. Connectez les sorties des deux verrous aux entrées des portes ET (reportez-vous à l'étape 6: Configuration des boutons-poussoirs et des verrous)
5. Faites-le pour les réglages Dur et Mou.

Étape 9: Terminer le système

La touche finale au système. La porte OU permet à l'une ou l'autre des entrées d'activer la sortie.

1. Placez la puce IC 74HC32 OR Gate sur la planche à pain, après la porte ET CMOS 4081 à 2 entrées, de sorte que les broches avant soient au niveau du numéro 50 sur les côtés droit et gauche de la planche à pain
2. Connectez la broche 14 à la ligne de rail rouge
3. Connectez la broche 7 à la ligne ferroviaire bleue
4. Prenez les deux sorties de l'étape 7 et connectez-les aux entrées de la puce 74HC32 (broches 1 et 2)
5. Connectez la sortie (PIN 3) au fil rouge du buzzer
6. Connectez le fil noir du buzzer à la ligne de rail bleu

Vous avez terminé

Connectez la batterie au support de batterie et placez le fil rouge à la borne banane rouge de la planche à pain et le fil noir à la borne banane noire de la planche à pain pour l'alimenter. Pour le fonctionnement de la minuterie, appuyez d'abord sur reset, puis choisissez votre option à chaque fois que vous souhaitez démarrer une nouvelle heure car la minuterie NE555 fonctionne constamment et continuera à compter si le bouton de réinitialisation n'est pas enfoncé en premier

Améliorations futures

Ce circuit n'est pas un circuit parfait à 100%. Il y a des choses que j'aimerais améliorer:

1. Assurez-vous que la minuterie et le compteur NE555 ne commencent à compter qu'après qu'un choix a été fait
2. Faites réinitialiser le système après chaque alarme terminée
3. Assurez-vous qu'une seule option peut être choisie à la fois, actuellement les deux options peuvent être choisies
4. Nettoyer le circuit pour rendre le flux plus facile à suivre et à comprendre
5. Avoir une pièce ou un système qui montre quelle sélection a été choisie et l'heure actuelle de la minuterie

Étape 10: Vidéo de l'opération

J'ai remplacé le buzzer par le petit circuit de test. La LED passe du rouge au vert lorsqu'elle déclenche avec succès l'alarme.

Étape 11: BONUS le circuit de point de test

Alors… vous êtes vraiment curieux à propos de ce petit morceau de composants.

Les images ci-dessus montrent à quoi cela ressemble sur la carte et le schéma du circuit. Ce circuit est appelé circuit de test logique. Cela peut tester si les sorties des circuits intégrés ou des sorties numériques sont hautes (1) ou basses (0).

Ce circuit utilise le concept fondamental de diodes et de courant électrique. L'électricité passe d'un potentiel élevé à un potentiel inférieur comme une rivière, mais vous vous demandez peut-être comment le potentiel change-t-il ? Le potentiel du circuit chute après chaque composant. Ainsi, à une extrémité d'une résistance, par exemple, aura un potentiel plus élevé que de l'autre côté. Cette chute est appelée chute de tension et est causée par les caractéristiques de la résistance et se trouve à travers la loi d'Ohm.

Loi d'Ohm: Tension = Courant x Résistance

Les diodes ont également une chute de tension entre elles, ce qui diminue encore la tension au fur et à mesure que vous avancez le long du circuit. Cela continue jusqu'à ce que vous atteigniez le symbole de masse, cela représente un potentiel nul ou une tension nulle.

Maintenant, la question, comment ce circuit teste-t-il un niveau logique haut (1) ou un niveau logique bas (0) ?

Eh bien, lorsque nous connectons une sortie logique au point entre les deux LED, cela met un potentiel de tension à ce point. En utilisant les principes fondamentaux des diodes, car les LED sont des diodes électroluminescentes et suivent les mêmes principes, les diodes ne permettent au courant de circuler que dans un seul sens. C'est pourquoi lorsque vous câblez les LED à l'envers, elles ne s'allumeront pas.

L'effet de ce point entre les deux LED provoque cette caractéristique. Lorsque le point est un niveau logique haut (1), un potentiel de 5 volts est placé à ce point et puisque le potentiel de tension avant la LED ROUGE est inférieur au potentiel au point de test, la LED ROUGE ne s'allumera pas. Cependant, la LED VERTE s'allumera. Cela montrera que tout ce que vous testez est à un niveau logique élevé (1).

Et vice versa, lorsque le point de test est à un niveau logique bas (0), il y aura un potentiel de tension nul au point de test. Cela permettra uniquement à la LED ROUGE de s'allumer, montrant que quel que soit le point que vous essayez de tester est à un niveau logique bas.