Raudteemudeli automaatsed tunnelituled: 5 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

See on minu lemmik trükkplaat. Minu mudeli raudtee paigutusel (veel pooleli) on mitu tunnelit ja kuigi see pole tõenäoliselt prototüüpne, tahtsin saada tunneltulesid, mis rongi tunnelile lähenedes süttisid. Minu esimene impulss oli osta elektrooniline komplekt osade ja LED -idega, mida ma ka tegin. See osutus Arduino komplektiks, kuid mul polnud aimugi, mis Arduino on. Sain teada. Ja see viis elektroonika õppimise seikluseni. Vähemalt tunnelvalgustite tegemiseks piisavalt! Ja ilma Arduino'ta.

See on vähemalt minu kolmas tunnelvalgustite trükkplaadi versioon. Põhikujundus, mille avastasin raamatu „Elektrilised vooluringid kurjale geeniusele 2E” ühes projektis. See on suurepärane õppimisraamat! Avastasin ka integraallülituste kiipide, täpsemalt neljasisendiliste CD4011 NAND -väravate kasutamise.

Samm: vooluringi skeem

Tunneltulede ahelas on kolm signaali sisendit. Kaks on LDR -sisendid (valgust sõltuvad takistid) ja üks on valikuline takistuste tuvastamise trükkplaat. Nende seadmete sisendsignaale hinnatakse loogiliselt CD4023 NAND -värava sisendite abil (kolmekordse sisendiga NAND -väravad).

On üks roheline/punane ühine anoodi LED (mida kasutatakse ekraanipaneelil, mis näitab, et rong hõivab teatud tunneli või läheneb tunnelile). Roheline tähistab selget tunnelit ja punane tähistab hõivatud tunnelit. Kui punane LED süttib, põlevad ka tunneli tuled.

Kui mõni kolmest sisendist tuvastab signaali, on NAND -värava väljund HIGH. Ainus tingimus, kui esimene NAND -värava väljund on LOW, on üks tingimus, kui kõik sisendid on HIGH (kõik andurid on vaikeseisundis).

Vooluahel sisaldab P-CH mosfeti, mida kasutatakse vooluahela kaitsmiseks valesti ühendatud toite ja maanduse eest. See võib kergesti juhtuda trükkplaadi ühendamisel paigutuslaua alla. Plaadi varasemates versioonides kasutasin vooluahelas dioodi, et kaitsta vooluahelat maandus- ja toitejuhtmete vahetamise eest, kuid diood tarbis 0,7 volti olemasolevast 5 voltist. Mosfet ei lange pinget ja kaitseb ikkagi vooluringi, kui juhtmed valesti lähevad.

Esimese NAND -värava HIGH väljund läbib dioodi järgmisele NAND -väravale ja on ühendatud ka takisti/kondensaatori aja viivitusahelaga. See vooluahel hoiab HIGH sisendit teise NAND -väravasse 4 või 5 sekundit, sõltuvalt takisti ja kondensaatori väärtusest. See viivitus takistab tunneli tulede vilkumist ja väljalülitamist, kui LDR on valguse käes üle sõitvate autode vahel, ning tundub ka mõistlik aeg, kuna viivitus annab viimasele autole aja tunnelisse sisenemiseks või tunnelist väljumiseks.

Tunneli sees hoiab takistuste detektor ringraja aktiveerituna, kuna jälgib ka autode möödasõitu. Neid detektoriahelaid saab reguleerida nii, et need märkaksid autosid vaid mõne tolli kaugusel ja neid ei käivitaks ka tunneli vastassein.

Kui otsustate mitte ühendada takistuseandurit tunneli sees (lühike tunnel või keeruline), ühendage VCC väljundiga 3 -kontaktilise takistuseanduri terminalis ja see hoiab sellel NAND -värava sisendil KÕRGE signaali.

Kahte NAND -väravat kasutatakse, et võimaldada koht RC -ahela rakendamiseks. Kondensaator lülitatakse sisse, kui esimene NAND -värav on KÕRGE. See signaal on teise NAND -värava sisend. Kui esimene NAND -värav läheb madalaks (kõik on puhas), hoiab kondensaator teise NAND -värava signaali HIGH, samal ajal kui see aeglaselt tühjeneb läbi 10 m takisti. Diood takistab kondensaatori tühjenemist valamuna läbi NAND värava esimese väljundi.

Kuna teise NAND -värava kõik kolm sisendit on omavahel ühendatud, siis kui sisend on HIGH, on väljund LOW ja kui sisend on LOW, on väljund HIGH.

Kui väljund on teisest NAND -väravast HIGH, lülitatakse Q1 transistor sisse ja see lülitab sisse kolme juhtme punase/rohelise LED -i rohelise LED -i. Q2 on samuti sisse lülitatud, kuid see aitab lihtsalt Q4 välja lülitada. Kui väljund on LOW, lülitatakse Q2 välja, mis põhjustab Q4 sisselülitamise (ja ka Q1 on välja lülitatud). See lülitab rohelise LED -i välja, lülitab sisse punase LED -i ja lülitab sisse ka tunneli valgusdioodid.

2. samm: tunneli valguspildid

Ülaltoodud esimene pilt näitab rongi sisenemist tunnelisse, kui õhuliini LED on sisse lülitatud.

Teisel pildil on rööbasteele ja liiteseadisele manustatud LDR. Kui mootor ja autod sõidavad üle LDR -i, heidavad nad piisavalt varju, et käivitada tunneli LED -id. Tunneli mõlemas otsas on LED.

3. samm: NAND värava pingejagur

LDR -id loovad individuaalselt pingejaotusahela igale NAND -väravate sisendile. LDR -i vastupanuväärtused suurenevad valguse hulga vähenedes.

NAND -väravad määravad loogiliselt, et sisendpingeid, mis on 1/2 või suuremad võrreldes toiteallika pingega, loetakse HIGH väärtuseks ja sisendpingeid, mis on väiksemad kui 1/2 toitepingest, peetakse LOW signaaliks.

Skeemil on LDR -id ühendatud sisendpingega ja signaalipingeks võetakse pinge pärast LDR -i. Pingejagur koosneb siis 10k takistusest ja ka muutuvast 20k potentsiomeetrist. Potentsiomeetrit kasutatakse sisendsignaali väärtuse reguleerimiseks. Erinevate valgustingimuste korral võib LDR -i normaalväärtus olla 2–5 k oomi või, kui paigutuse tumedamas kohas võib see olla 10–15 k. Potentsiomeetri lisamine aitab juhtida vaikeseadistust.

Vaikimisi (ilma rongita tunnelisse või sellele lähenemata) on LDR -ide jaoks madalad takistuse väärtused (tavaliselt 2–5 k oomi), mis tähendab, et NAND -väravate sisendeid peetakse KÕRGETEKS. Pingelangus pärast LDR -i (eeldades, et 5v sisend ja 5k LDR -il ning kombineeritud 15k takisti ja potentsiomeetri jaoks) on 1,25v, jättes NAND värava sisendiks 3,75v. Kui LDR -i takistus suureneb, kuna see on kaetud või varjutatud, läheb NAND -värava sisend madalaks.

Kui rong ületab rööbastee LDR -i, suureneb LDR -i takistus 20k -ni või rohkem (sõltuvalt valgustingimustest) ja väljundpinge (või sisend NAND -väravasse) langeb umbes 2,14v -ni, mis on väiksem kui 1/2 allikapinget, mis muudab sisendi HIGH signaalist LOW signaaliks.

4. samm: tarvikud

1 - 1uf kondensaator

1 - 4148 signaali diood

5 - 2p pistikud

2 - 3p pistikud

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

3 - 2n3904 transistorid

2 - GL5516 LDR (või sarnane)

2-100 oomi takistid

2-150 oomi takistid

1 - 220 oomi takisti

2-1k takistid

2-10k takistid

2 - 20k muutuvad potentsiomeetrid

1-50k takisti

1 - 1 - 10 m takisti

1 - CD4023 IC (kahekordne kolmekordne sisend NAND Gates)

1 - 14 kontaktiga pistikupesa

1 - takistuste vältimise detektor (selline)

Oma trükkplaadil olen kasutanud IRLM6402 P-ch mosfeti väikesel SOT-23 plaadil. Olen leidnud, et SOT-23 p-ch mosfets on odavam kui T0-92 vormitegur. Kumbki töötab trükkplaadil, kuna pistikud on samad.

See kõik on veel pooleli ja ma arvan, et mõningaid takisti väärtusi või parandusi saab veel teha!

Samm: trükkplaadi plaat

Minu esimesed trükkplaadi tööversioonid tehti leivaplaadil. Kui tõestati, et kontseptsioon töötab, jootsin käsitsi kogu vooluringi, mis võib olla väga aeganõudev ja üldiselt ühendasin ma alati midagi valesti. Minu praegune töötav trükkplaat, mis on nüüd versioon 3 ja sisaldab kolmekordseid NAND -väravaid (varasemad versioonid kasutasid CD4011 kahekordseid NAND -värava sisendeid) ja nagu on näidatud videos, on trükkplaat, mille väljundfailid on genereerinud Kicad, mis on minu ahelate modelleerimise tarkvara.

Olen kasutanud seda saiti trükkplaatide tellimiseks:

Siin Kanadas on viie tahvli hind alla 3 dollari. Laevandus kipub olema kõige kallim komponent. Tavaliselt tellin 4 või 5 erinevat trükkplaati. (Teine ja rohkem trükkplaate on umbes kahekordne esimese 5 hind). Tüüpilised saatmiskulud (postiga Kanadasse erinevatel põhjustel) on umbes 20 dollarit. Kui trükkplaat on eelnevalt ehitatud, nii et ma pean lihtsalt komponendid sisse jootma, on see suurepärane aja kokkuhoid!

Siin on link Gerberi failidele, mille saate üles laadida saidile jlcpcb või mõnele muule PCB prototüübi tootjale.