4093 on 14-kontaktiline pakett, mis sisaldab nelja positiivse loogikaga 2-sisendiga NAND Schmitti päästikut, nagu on näidatud järgmisel joonisel. Nelja NAND-väravat on võimalik kasutada eraldi või ühiselt.
Individuaalsed loogikaväravad IC 4093 töötab järgmisel viisil.
Nagu näete, on igal väraval kaks sisendit (A ja B) ja üks väljund. Väljund muudab oma olekut maksimaalsest toitetasemest (VDD) 0 V-ni või vastupidi, sõltuvalt sisendkontaktide toiteallikast.
Seda väljundvastust saab mõista 4093 NAND-värava tõesuse tabelist, nagu allpool näidatud.
Sisu
Mõistmise 4093 tõetabel
Ülaltoodud tõetabeli üksikasjade põhjal saame tõlgendada värava loogilisi toiminguid, nagu allpool selgitatud:
- Kui mõlemad sisendid on madalad (0 V), muutub väljund kõrgeks või võrdseks toite DC tasemega (VDD).
- Kui sisend A on madal (0 V) ja sisend B on kõrge (3 V ja VDD vahel), muutub väljund kõrgeks või võrdseks toite DC tasemega (VDD).
- Kui sisend B on madal (0 V) ja sisend A on kõrge (3 V ja VDD vahel), muutub väljund kõrgeks või võrdseks toite DC tasemega (VDD).
- Kui nii sisendid A kui ka B on kõrged (3 V ja VDD vahel), muutub väljund madalaks (0 V)
4093 quad NAND Schmitt Triggeri ülekandeomadused on näidatud järgmisel joonisel. Kõigi positiivsete toitepinge (VDD) tasemete puhul on väravate ülekandekarakteristikul sama lainekuju põhistruktuur.
IC 4093 Schmitti päästikute ja hüstereesi mõistmine
Üks IC 4093 NAND-väravate eripära on see, et need kõik on Schmitti päästikud. Mis siis täpselt on Schmitti päästikud?
IC 4093 Schmitti päästikud on ainulaadne valik NAND-väravaid. Üks selle kõige kasulikumaid funktsioone on see, kui kiiresti nad reageerivad sissetulevatele signaalidele.
Schmitti päästikuga loogikaväravad aktiveerivad ja keeravad oma väljundid kõrgeks või madalaks alles siis, kui nende sisendi loogika tase jõuab tõelisele tasemele. Seda nimetatakse hüstereesiks.
Schmitti päästiku võime hüstereesi tekitada on ülioluline funktsioon (tavaliselt umbes 2,0 volti, kasutades 10 V toiteallikat).
Vaatame lühidalt alloleval joonisel A kujutatud ostsillaatori ahelat, et saada sügavamat arusaamist hüstereesist. Joonisel B võrreldakse ostsillaatori ahela sisend- ja väljundlainekujusid.
Kui vaatate joonist A, näete, et värava 1. kontakti sisend on ühendatud positiivse pinge siiniga, samas kui tihvti 2 sisend on ühendatud kondensaatori (C) ja tagasisidetakisti (R) ühenduskohaga.
Kondensaator jääb tühjaks ja paisu sisendid ja väljundid on mõlemad nullpingel (loogika 0), kuni toite DC lülitub ahelasse SISSE.
Niipea, kui ostsillaatori vooluringi toite DC on sisse lülitatud, läheb paisu tihvt 1 koheselt kõrgele, kuigi kontakt 2 jääb madalaks.
NAND-värava väljund kõigub kõrgel vastusena sisendolukorrale (kontrollige aega t0 joonisel B).
Selle tulemusena hakkavad takisti R ja kondensaator C laadima, kuni see saavutab VN taseme. Nüüd muutub Pin 2 koheselt kõrgeks, niipea kui kondensaatori laeng jõuab VN-tasemeni.
Nüüd, kuna mõlemad värava sisendid on kõrged (vt aega t1), on värava väljund madalal. See sunnib C-d tühjendama R kaudu, kuni see jõuab VN-tasemeni.
Kui tihvti nr 2 pinge langeb VN tasemele, liigub värava väljund tagasi kõrgele. See väljundi SISSE/VÄLJA tsükli jada jätkub seni, kuni vooluahel jääb toiteallikaks. Nii võngub vooluahel.
Kui vaatame ajastusgraafikut, leiame, et väljund muutub madalaks ainult siis, kui sisend jõuab Vp väärtuseni, ja väljund muutub kõrgeks ainult siis, kui sisend jõuab alla VN taseme.
Selle määrab kondensaatorite laadimine ja tühjendamine ajavahemike t0, t1, t2, t3 jne kaudu.
Ülaltoodud arutelust näeme, et Schmitti päästiku väljund lülitub ainult siis, kui sisend saavutab täpselt määratletud madala taseme VN ja kõrge taseme Vp. Seda Schmitti päästiku tegevust SISSE/VÄLJA lülitumiseks vastuseks hästi määratletud sisendpinge lävedele nimetatakse hüstereesiks.
Schmitti ostsillaatori ahela üks peamisi eeliseid on see, et see käivitub automaatselt, kui vooluring on sisse lülitatud.
Toitepinge juhib ahela töösagedust. See on ligikaudu 1,2 MHz 12-voldise toiteallika puhul ja langeb, kui toide väheneb. C minimaalne väärtus peaks olema 100 pF ja R ei tohiks olla väiksem kui 4,7 k.
IC 4093 vooluahela projektid
4093 Schmitt trigger IC on mitmekülgne kiip, mida saab kasutada paljude huvitavate vooluringide projektide koostamiseks. Ühes 4093 kiibis sisalduvaid nelja Schmitti päästikväravat saab kohandada paljude kasulike rakenduste jaoks.
Selles artiklis käsitleme mõnda neist. Järgmises loendis on 12 huvitava IC 4093 vooluringi projekti nimed. Igaüht neist arutatakse üksikasjalikult järgmistes lõikudes.
- Lihtne Piezo draiver
- Automaatne tänavavalgustuse ahel
- Kahjuritõrjering
- Suure võimsusega sireeniahel
- Viivitusega OFF Timer Circuit
- Puudutage valikut Aktiveeritud SISSE/VÄLJA lüliti ahel
- Vihmaanduri vooluahel
- Valedetektori skeem
- Signaalipihusti vooluahel
- Luminofoortoru draiveri ahel
- Luminofoortoru vilkuri vooluring
- Valgus aktiveeritud lambi vilkuri vooluahel
1) Lihtne Piezo draiver
Väga lihtne ja tõhus piezo draiveri ahel saab ehitada ühe IC 4093 abil, nagu on näidatud ülaltoodud elektriskeemil.
Üks Schmitti päästikväravatest N1 on seadistatud reguleeritava ostsillaatori ahelana. Selle ostsillaatori väljundiks on ruutlaine, mille sagedus on määratud kondensaatori C1 väärtusega ja poti P1 reguleerimisega.
N1 väljundsagedust rakendatakse paralleelselt ühendatud väravatele N2, N3, N4. Need paralleelsed väravad töötavad nagu puhver- ja vooluvõimendi aste. Need koos aitavad suurendada väljundsageduse praegust võimsust.
Võimendatud sagedus rakendatakse BC547 transistori alusele, mis võimendab sagedust veelgi, et juhtida ühendatud piesomuundurit. Piesomuundur hakkab nüüd suhteliselt valjult sumisema.
Kui soovite pieso helitugevust veelgi suurendada, võite proovida lisada 40uH helisignaali mähis otse üle piesojuhtmete.
2) Automaatne tänavavalgustusahel
Veel üks suurepärane IC 4093 kasutamine võib olla kujul a lihtne automaatne tänavavalgustusahel , nagu on näidatud ülaltoodud diagrammil.
Siin on värav N1 haagitud nagu komparaator. See võrdleb LDR-i takistusest moodustatud takistusliku jaotusvõrgu tekitatud potentsiaali ja R1 poti takistust.
Selles etapis kasutab N1 tõhusalt oma sisseehitatud Schmitti päästiku hüstereesifunktsiooni. See tagab, et selle väljund muudab olekut ainult siis, kui LDR-takistus saavutab teatud äärmusliku taseme.
Kuidas see töötab
Päevasel ajal, kui LDR-il on palju ümbritsevat valgust, jääb selle takistus madalaks. Olenevalt P1 seadistusest tekitab see madal takistus N1 sisenditihvtidel madala loogika, mistõttu selle väljund jääb kõrgeks.
Seda kõrget väärtust rakendatakse puhverastme sisenditele, mis on loodud N2, N3, N4 paralleelühendusega.
Kuna kõik need väravad on MITTE-väravad, on väljund ümberpööratud. N1 kõrge loogika pööratakse N2, N3, N4 väravate väljundis madalaks. See madal loogika ehk 0V jõuab relee draiveri transistori T1 baasini, nii et see jääb VÄLJA lülitatuks.
See omakorda põhjustab selle, et relee jääb väljalülitatuks ja selle kontaktid toetuvad N/C kontaktidele.
Pirni konfigureerimine toimub aadressil Relee N/O kontaktid jääb VÄLJA lülitatuks.
Millal pimedus seab aastal hakkab LDR-i valgustus vähenema, mis põhjustab selle takistuse suurenemise. Tänu sellele hakkab pinge N1 sisendis tõusma. N1 paisu hüstereesi funktsioon 'ootab', kuni see pinge on piisavalt kõrge, et muuta selle väljund kõrgest madalaks.
Niipea kui N1 väljund muutub madalaks, pööratakse see N2, N3, N4 väravate poolt ümber, et tekitada nende paralleelväljundites kõrge.
See kõrge lülitub sisse transistori ja relee ning seejärel süttib ka LED pirn. Nii lülitub õhtu või pimeduse saabudes kinnitatud tänavavalgusti pirn automaatselt sisse.
Järgmisel hommikul muutub protsess vastupidiseks ja tänavavalgusti pirn lülitub automaatselt VÄLJA.
3) Kahjuritõrjeahel
Kui soovite ehitada odavat, kuid mõistlikult tõhusat rottide või näriliste tõrjevahend , siis võib see lihtne skeem aidata.
Jällegi on see disain ka 4 Schmitti päästikväravat ühest IC 4093-st.
Konfiguratsioon on üsna sarnane piesodiraiveri vooluringile, välja arvatud astmeline trafo .
Kõrgsageduslikku signaali, mis võib sobida kahjurite eemale peletamiseks, reguleeritakse P1 abil hoolikalt.
Seda sagedust võimendavad 3 paralleelset väravat ja transistor Q1. Q1 kollektorit saab näha konfigureerituna 6 V trafo primaarseadmega.
Trafo tõstab sageduse kõrgepinge tasemele 220 V või 117 V, olenevalt trafo sekundaarse pinge spetsifikatsioonist.
Seda suurendatud pinget rakendatakse piesomuundurile kõrge helikõrguse tekitamiseks. See müra võib olla kahjuritele väga häiriv, kuid inimestele kuuldamatu.
Kõrgsageduslik müra põhjustab lõpuks kahjurite lahkumise piirkonnast ja põgenemise mõnda teise rahulikku kohta.
4) Suure võimsusega sireeniahel
Alloleval joonisel on näidatud, kuidas IC 4093 saab kasutada võimsa loomiseks sireeni vooluring . Sireeni toon on täielikult reguleeritav läbi potentsiomeetri nupu.
Vaatamata lihtsale seadistusele suudab selle näite vooluahel tõepoolest valju heli tekitada. N-kanaliga MOSFET, mis toidab kõlareid, võimaldab seda.
Sellel konkreetsel MOSFET-il on väljundtakistus vaid kolm millioomi ja seda saab kasutada otse CMOS-i loogikaahelate abil. Lisaks võib selle äravooluvool ulatuda 1,7 A-ni ja äravooluallika tipppinge on 40 V.
MOSFET-i on hea laadida otse valjuhääldiga, kuna see on sisuliselt hävimatu.
Ahela juhtimine on sama lihtne kui ENABLE sisendi loogika kõrgeks keeramine (mida saaks digitaalse allika asemel rakendada ka tavalise lüliti kaudu).
Värav N2 võngub Schmitti päästiku N1 impulsside tulemusena, kui viigu 5 sisend on kõrge. Värava N2 väljund suunatakse seadmesse MOSFET läbi N3 ümber ehitatud puhverastme. Eelseadistatud P1 võimaldab N2 sagedust moduleerida.
5) Viivitusega väljalülitustaimer helisignaaliga
IC 4093 saab kasutada ka kasuliku, kuid lihtsa loomiseks viivitusega väljalülitustaimeri ahel , nagu on näidatud ülaltoodud joonisel. Kui toide on SISSE lülitatud, hakkab piesosummer sumisema, mis näitab, et taimer pole seadistatud.
Taimer seadistatakse, kui vajutada klahvi ON hetkeks.
Nupu vajutamisel C3 laadib kiiresti ja rakendab sellega seotud 4093 värava sisendis kõrget loogikat. See põhjustab paisu väljundi madalaks muutumise ehk 0 V. See 0 V rakendatakse paisu N1 ümber ehitatud ostsillaatori astme sisendile.
See 0 V tõmbab N1 paisu sisendi dioodi D1 kaudu pingele 0 V ja blokeerib selle, nii et N1 ei saa võnkuda.
N1 väljund inverteerib nüüd sisendi loogika nulli oma väljundis loogika kõrgeks, mis suunatakse N2 ja N3 paralleelsisenditesse.
N2 ja N3 inverteerivad selle kõrge loogika uuesti loogika nulliks transistori põhjas, nii et transistor ja pieso jäävad VÄLJA lülitatuks.
Pärast etteantud viivitust tühjeneb kondensaator C3 täielikult läbi takisti R3. See põhjustab loogika madalseisu ilmumise seotud värava sisendisse. Selle värava väljund muutub nüüd kõrgeks.
Tänu sellele eemaldatakse N1 sisendist loogiline null. Nüüd on N1 lubatud ja hakkab genereerima kõrgsageduslikku väljundit.
Seda sagedust võimendavad veelgi N2, N3 ja transistor, et juhtida piesoelementi. Pieso hakkab nüüd sumisema, mis näitab, et viivituse OFF aeg on möödas.
6) Puudutage valikut Aktiveeritud lüliti
Järgmine kujundus näitab a lihtne puutetundlik lüliti kasutades ühte 4093 IC-d. Ahela toimimist saab mõista järgmise selgitusega.
Niipea, kui toide lülitatakse sisse N1 sisendis oleva kondensaatori C1 tõttu, tõmmatakse N1 sisendi loogika maanduspingele. See põhjustab N1 ja N2 tagasisideahelate selle sisendiga haakumise. Selle tulemuseks on 0 V loogika loomine N2 väljundis.
0 V loogika muudab väljundrelee draiveri astme esimese toite sisselülitamise ajal jõudeolekuks.
Kujutage nüüd ette, et transistori T1 alust puudutatakse sõrmega. Transistor lülitub kohe sisse, genereerides N1 sisendis C2 ja D2 kaudu kõrge loogikasignaali.
C2 laeb kiiresti ja hoiab ära igasuguse hilisema puudutusega vigase aktiveerimise. See tagab, et protseduuri ei takista tagasilöögiefekt.
Ülalmainitud loogikakõrgus muudab N1/N2 oleku kohe ümber, pannes need kinni ja tekitama positiivse väljundi. Relee sõiduaste ja sellega seotud koormus lülitatakse SISSE selle positiivse väljundiga.
Nüüd peaks järgmine sõrmekontakt põhjustama vooluringi naasmise algsesse asendisse. Selle funktsiooni saavutamiseks kasutatakse N4.
Kui vooluahel naaseb oma algsesse olekusse, laeb C3 pidevalt (mõne sekundiga), põhjustades loogika madalseisu ilmumise sobivasse N3 sisendisse.
N3 teist sisendit hoiab aga juba loogiliselt madalal takisti R2, mis on maandatud. N3 on nüüd suurepäraselt paigutatud ooteolekusse, 'valmis' järgmiseks sissetulevaks puutetundlikuks päästikuks.
7) Vihmaandur
IC 4093 saab ideaalselt konfigureerida ka a vihmaanduri vooluring ostsillaatoriga sumisti jaoks.
Ahela toiteks võib kasutada 9 V akut ja ülimadala voolukasutuse tõttu peab see vastu vähemalt aasta. Seda tuleb aasta pärast vahetada, kuna siis ei tööta see isetühjenemise tõttu töökindlalt.
Lihtsamal kujul koosneb seade vihma- või veedetektorist, R-S-bistabilisest, ostsillaatorist ja hoiatussummeri juhtimisfaasist.
Veeandurina toimib kasutuselt kõrvaldatud 40 x 20 mm trükkplaadi tükk. Traadiga ühendusi saab kasutada kõigi PCB radade ühendamiseks. Jälgede korrodeerumise vältimiseks võib olla soovitatav need tinatada.
Kui toide on sisse lülitatud, aktiveeritakse bistabiilsus kohe R1 ja C1 jadavõrgu kaudu.
Anduri PCB kahe rööbastee komplekti vaheline takistus on tõesti väga kõrge, kuni see on kuiv. Kuid niiskuse tuvastamisel väheneb vastupidavus kiiresti.
Andur ja takisti R2 on ühendatud järjestikku ning need kaks koos loovad pingejaguri, mis on niiskussõltuv. Niipea, kui N2 sisend 1 muutub madalaks, lähtestab see R-S bistabiilsuse. Selle tulemusena lülitatakse ostsillaator N3 sisse ja juhivärav N4 käivitab helisignaali.
8) Valedetektor
Teine suurepärane viis ülaltoodud vooluringi kasutamiseks võib olla valedetektor.
Valedetektori puhul asendatakse andurelement kahe traadijupiga, mille otsad on kooritud ja tinatatud.
Seejärel antakse ülekuulatavale paljad juhtmed, et neid kõvasti kinni hoida. Sumisti hakkab kõlama, kui sihtmärk juhtub valetama. Selle olukorra vallandab närvilisuse ja süütunde tõttu inimese haardesse tekkiv niiskus.
R2 väärtus määrab ahela tundlikkuse; siin võib vaja minna katsetamist.
Lukustades lüliti S1 ON, saab ostsillaatori (ja seega ka helisignaali) välja lülitada.
9) Signaalipihusti
4093 IC-d saab tõhusalt konfigureerida töötama nagu helipihusti vooluring. Seda seadet saab kasutada vigaste osade tõrkeotsinguks heliahela etappides.
Kui olete kunagi proovinud oma helisüsteeme parandada, võite olla signaalipihusti võimalustega täiesti tuttav.
Signaalipihusti on võhiku jaoks tavaline ruutlainegeneraator, mis on loodud helisageduse pumpamiseks testitavasse vooluringi.
Seda saab kasutada ahela vigase komponendi tuvastamiseks ja tuvastamiseks. Signaalipihusti vooluringi saab kasutada ka AM/FM-vastuvõtjate raadiosageduslike sektsioonide uurimiseks.
Ülaltoodud joonisel on kujutatud signaalipihusti skemaatiline esitus. Ahela ostsillaatori või ruutlaine generaatori osa on üles ehitatud ühe värava (IC1a) ümber.
Kondensaatori C1 ja takisti R1/P1 väärtused määravad ostsillaatori sageduse, mis võib olla umbes 1 kHz. Reguleerides ostsillaatori astme P1 ja C1 väärtusi, saab muuta ahela sagedusvahemikku.
Ringraja oma ruutlaine väljund lülitub SISSE/VÄLJA kogu toitepinge siini ulatuses. Ahela toiteks võib kasutada toitepingeid, mis varieeruvad 6–15 volti.
Samas saab kasutada ka 9V akut. Värava N1 väljund on jadamisi ühendatud IC 4093 ülejäänud kolme väravaga. Neid 3 väravat saab näha paralleelselt ühendatud.
Selle paigutusega on ostsillaatori väljund piisavalt puhverdatud ja võimendatud tasemeni, mis suudab testitavat ahelat sobivalt toita.
Kuidas kasutada signaalipihustit
Injektori abil vooluringi tõrkeotsinguks süstitakse signaal komponentidele tagant ettepoole. Oletame, et soovite teha injektoriga AM-raadio tõrkeotsingut. Alustuseks rakendate pihusti sagedust väljundtransistori alusele.
Kui transistor ja teised sellele järgnevad osad töötavad korralikult, kostub signaal läbi kõlari. Kui signaali pole kuulda, kantakse pihusti signaal kõlari poole, kuni kõlar tekitab heli.
Sellele punktile vahetult eelnev osa võib eeldada kõige tõenäolisemalt vigaseks.
10) Luminofoortoru draiver
Ülaltoodud joonisel on kujutatud Luminofoorvalgusmuundurid skemaatiline disain, kasutades IC 4093. Ahelat võib kasutada luminofoorpirni toiteks, kasutades kahte 6-voldist laetavat akut või 12-voldist autoakut.
Mõne väikese kohandusega on see ahel praktiliselt identne eelmisega.
Olemasolevas vormingus lülitatakse Q1 vaheldumisi küllastumisest ja väljalülitusest, kasutades puhverdatud ostsillaatori väljundit.
T1 primaar kogeb tõusvat ja langevat magnetvälja Q1 kollektori lülituse tulemusena, mis on ühendatud astmelise trafo ühe klemmiga.
Selle tulemusena indutseeritakse T1 sekundaarmähis oluliselt suuremat kõikuvat pinget.
Luminofoortoru võtab vastu T1 sekundaartorus tekkiva pinge, mis paneb selle kiiresti ja ilma värelemiseta süttima.
6-vatist luminofoorlampi võib juhtida 12-voldise toiteahela abil. Kahe 6-voldise laetava märgpatarei kasutamisel tarbib vooluahel vaid 500 mA.
Seetõttu võib ühe laadimisega saavutada mitu töötundi. Lamp töötab oluliselt teisiti kui 117 volti või 220 V vahelduvvoolu toiteallikana.
Starterit ega eelsoojendit pole vaja, kuna toru on pingestatud kõrgepingevõnkumisega. Väljundtransistor tuleb vooluringi ehitamise ajal paigaldada jahutusradiaatorile. Trafo võib olla üsna väike, 220V või 120V primaar- ja 12,6-voldise 450 mA sekundaarvooluga.
11) Fluorestseeruv vilkur
Fluorestseeriv vilkur, mida on kujutatud ülaltoodud joonisel, sisaldab astmeid nii 4093 ostsillaatori põhiahelast kui ka fluorestseeriva valguse draiveri 4093 ahelast.
Seda kahest ostsillaatorist ja võimendi/puhverastmest koosnevat konstruktsiooni saab rakendada kui vilkuv hoiatustuli sõidukite jaoks. Nagu näha, ühendub siin võimendi/puhvri astme N3 üks pistikupesa esimese ostsillaatori (N1) väljundiga.
Teine N2 ümber ehitatud ostsillaator annab sisendi võimendi teisele jalale (N3). Kaks ostsillaatorist sõltumatut RC-võrku määravad oma töösagedused. Transistori Q1 abil genereerib süsteem sagedusmoduleeritud lülitusväljundi.
See lülitusväljund kutsub esile kõrgepinge impulsi trafo T1 sekundaarmähises. Selle väljund muutub madalaks alles siis, kui mõlemad IC1c-le antud signaalid on kõrged. See madal lülitab Q1 välja ja lõpuks hakkab lamp vilkuma.
12) Valgusti aktiveeritud lambi vilkur
Eespool näidatud valgusega käivitatav luminofoorlamp on eelmise IC 4093 fluorestseeruva vilkuri vooluringi uuendus. Eelmine 4093 vilkuri ahel on ümber seadistatud nii, et see hakkab koheselt vilkuma, kui lähenev autojuht valgustab LDR-i oma esituledega.
LDR, R5, toimib vooluringis valgussensorina. Potentsiomeeter R4 reguleerib ahela tundlikkust. Seda tuleb kohandada nii, et kui valguskiir vilgub üle LDR-i 10–12 jala kauguselt, hakkab luminofoorlamp vilkuma.
Lisaks reguleeritakse potentsiomeetrit R1 tagamaks, et kui valgusallikas LDR-ist eemaldatakse, lülitub vilkur ise välja.
