А. Черномырдин - Семь шагов в электронику

• Название: Семь шагов в электронику
• Автор: А. Черномырдин
• Издательство: "Наука и Техника"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-94387-853-4

Впервые на российском рынке появилась радиолюбительская книга с видеокурсом. Разработки автора книги и его статьи широко известны читателям самых популярных журналов для радиолюбителей. А эта практическая книга им написана для тех, кто вступил на сложный и интересный путь от «чайника» до «профи» — ведь двигаться на этом пути очень трудно! В легкой и доступной форме в книге разбираются устройство и принципы работы семи различных конструкций. Устройства помещены в порядке возрастания сложности, осваиваются шаг за шагом.

Изюминка книги и в том, что конструкции каждого Шага созданы автором в нескольких вариантах на различной элементной базе — или на транзисторах, или на микросхемах, или на микроконтроллерах, — чтобы можно было наглядно увидеть и сходство, и различия между схемными решениями. Там, где какие-то схемотехнические варианты нереализуемы (например, усилитель на микроконтроллере), их, естественно, в книге нет. Интересны и реальные конструкции в ретро-варианте: на лампах, реле, тиратронах — такими они были во времена наших отцов и дедов.

Все рассмотренные конструкции автор разработал, изготовил, проверил и заставил работать — подтверждением тому многочисленные ролики, содержащиеся на приложенном к книге диске. Книга будет интересна всем читателям, желающим расширить свои знания и практические навыки в радиоэлектронике.

Книга сопровождается диском, на котором записан видеокурс, видеоролики с демонстрацией работающих конструкций, имеется разводка печатных плат всех конструкций в электронном виде. Для всех конструкций на микроконтроллерах на диске приводятся программы с исходниками. Диск содержит большое количество справочной информации для радиолюбителей.

---

Сверло — важный компонент процесса сверления, от качества его заточки напрямую будет зависеть качество получаемых отверстий.

Правильно заточенное сверло должно резать плату, а не раздвигать ее во все стороны, образуя «горку» вокруг отверстия. Эта «горка» — самый характерный признак неправильной заточки. Научиться правильно затачивать сверла — особый вид искусства, которому Вам придется обучаться самостоятельно. Присмотритесь к тем сверлам, которые правильно сверлят платы, и постарайтесь заточить свое сверло «по аналогии». Для заточки тонких сверл необходимо иметь алмазный надфиль или очень мелкий наждачный брусок, более толстые сверла лучше точить на наждачном круге — разоритесь хотя бы на круг с ручным приводом!

Затачивать сверла придется довольно часто — стеклотекстолит имеет в своем составе стеклянные нити, которые тупят сверла не хуже наждака. Большая удача, если Вам удастся приобрести т. н. твердосплавные сверла (обычно они имеют благородный темный цвет и хвостовую часть одинакового диаметра, независимо от диаметра сверла) — хотя стоят они заметно дороже стальных, зато режут платы как масло.

К сожалению, они также очень хрупкие, поэтому для работы с ними необходим определенный навык. Точить их практически не нужно.

Дрелей, как показывает практика, в хозяйстве нужно две:

♦ ручная дрель для сверления отверстий небольшого диаметра (до 2 мм);

♦ дрель (или шуруповерт) для сверления отверстий большего диаметра.

Ручная дрель в большинстве случаев требует низковольтного источника питания, в качестве которого очень удобно использовать аккумуляторные батареи. Иногда для получения нужно скорости вращения дрели требуется большее напряжение, чем могут дать 12-вольтовые аккумуляторы. В этом случае для питания дрели неплохо изготовить повышающий преобразователь напряжения. Как это сделать — мы с Вами узнаем на Шаге 7.

Ну вот, необходимые приготовления завершены, и мы с Вами, уважаемый читатель, теперь можем смело отправиться в путь! А любой, даже самый длинный, путь, как известно, начинается с первого шага.

Итак… создаем бегущие огни!

Шаг 1 «БЕГУЩИЕ ОГНИ»

Почему именно «бегущие огни»

Для нашего первого шага в электронику «бегущие огни» выбраны не случайно. Это «устройство» обладает главным для начинающего качеством — наглядностью. Радостно мигающие огоньки, как ничто другое, скажут вам, уважаемый радиолюбитель, что вы вполне способны осилить премудрости увлекательнейшей науки — электроники.

К тому же на первых порах это — едва ли не единственный девайс, который радиолюбитель сможет применить у себя дома. Повесить на елку, например! Для «бегущих огней» нам потребуется вышедшая из строя елочная гирлянда, что, по опыту автора, не представляет совершенно никакой проблемы. Все, без исключения, елочные гирлянды производства нашего дальневосточного соседа неизменно выходили из строя на второй день покупки. Заодно почините то, что у вас есть, уважаемый радиолюбитель! Первый вариант «бегущих огней», который мы сделаем, будет… на микросхемах.

Бегущие огни на микросхемах

Вы спросите, почему не на транзисторах? Ответ прост, уважаемый радиолюбитель. Транзисторные «бегущие огни», как и вся транзисторная «цифровая» электроника, отличается чрезвычайно плохой повторяемостью.

Ни одна из десятка, по крайней мере, транзисторных схем «бегущих огней» у автора не заработала «с полуоборота», все приходилось долго и нудно доводить до ума. Собрать же неработающую или полуживую конструкцию — лучший способ отбить охоту заниматься электроникой вообще, чего автор и сам не хочет, и вам не желает!

Принципиальная схема. Микросхемы по сравнению с транзисторами — это гигантский шаг вперед. И, конечно же, среди микросхем обязательно найдется такая, которая обеспечит нам «почти готовые» бегущие огни. Это микросхема типа К176ИЕ8, и называется она «десятичный счетчик с дешифратором». У нее есть два счетных входа, вход сброса и десять выходов. При поступлении импульсов соответствующей полярности на счетный вход микросхемы внутренний счетчик микросхемы увеличивает свое значение на единицу (в литературе для такого действия есть даже специальное название — инкремент).

Дешифратор, имеющийся внутри микросхемы, преобразует текущее значение счетчика в сигнал, близкий к напряжению питания микросхемы на одной из выходных линий. Обычно он называется сигналом «логической единицы», сокращенно — лог. 1. На всех остальных выходных линиях в это время будет сигнал, близкий к нулю, который называется «логическим нулем» или лог. 0).

При каждом новом счетном импульсе сигнал лог. 1 будет перемещаться с одной выходной линии на другую (удивительное совпадение — такой режим работы называется «бегущей единицей»).

Все, что нам остается — прибавить к этой микросхеме:

♦ генератор импульсов (чтоб считало);

♦ источник питания (чтоб питало);

♦ четыре мощных выходных каскада, управляющих лампочками (чтоб мигало).

Схема такого варианта «бегущих огней» приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема варианта «бегущих огней» на ИМС К176ИЕ8

Генератором здесь является микросхема DD1, конденсатор С1 и резистор R1, источник питания — диоды VD1—VD3, конденсаторы С2—С4 и резистор R4. Четыре одинаковых комплекта R2, R3, VT1 образуют цепи управления лампочками.

Печатная плата. Собрано устройство на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 62,5x50 мм.

Разводку печатной платы для «лазерного утюга» и схему расположения деталей можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 1», файл 1.DXF) и посмотреть на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Разводка печатной платы устройства (62,5x50 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей устройства приведена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема расположения деталей устройства

Настройка. Настройки устройство не требует.

Аналоги. Если микросхемы К176ИЕ8 у вас не окажется, ее можно заменить зарубежным аналогом CD4017 или подобной ему. В серии К561 есть похожая по функциональности микросхема К561ИЕ9 (зарубежный аналог CD4022), но у нее несколько другое расположение выводов, и под нее придется переделывать плату.

Микросхему К176ЛА7 можно заменить микросхемой К561ЛА7 или зарубежным аналогом CD4011. Транзисторы — любые с рабочим напряжением не ниже 300 В и допустимым током не ниже тока потребления ламп. Стабилитрон VD1 — любой с напряжением стабилизации 8—10 В, диоды VD2, VD3 — любые импульсные, VD4 — любой выпрямительный с допустимым напряжением не ниже 600 В и допустимым током не ниже тока потребления ламп.

Конденсатор С2 обязательно должен быть керамическим. Конденсатор С4 — любой неэлектролитический (например, типа К73-17) с допустимым напряжением не ниже 250 В, конденсаторы С3 и С5 — электролитические с рабочим напряжением не ниже 10 В и 350 В, соответственно.

Все резисторы — SMD типоразмера 0805 (соответствуют резисторам МЛТ-0,125). К остальным деталям особых требований нет.

Внешний вид устройства приведен на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Внешний вид устройства

 Внимание.

При изготовлении этого устройства следует иметь в виду, что оно не имеет гальванической развязки от сети! Поэтому при его наладке следует особенно внимательно соблюдать правила техники безопасности.

Смотрим ролик. Работу устройства смотрим на прилагаемом диске: ролик «Видеоурок 1» — > «Бегущие огни на микросхемах».

Бегущие огни на микроконтроллере

Принципиальная схема. Сразу представлю читателям схему устройства (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема варианта «бегущих огней» на микроконтроллере

Первое, что бросается в глаза — что схемы-то, собственно говоря, и нет! Есть просто «кубик» (в физике такие «кубики» остроумно нарекли «черными ящиками»), к которому подключены четыре симистора с лампочками, есть знакомая нам цепь питания, причем не с конденсатором, а с резистором — и все! Как же все это работает?

Нет ли внутри этого «кубика» знакомого нам генератора, или счетчика или еще чего-нибудь подобного? Разумеется, есть, уважаемый радиолюбитель, и не просто есть — их там тысячи!

Микроконтроллер — это, по сути, маленькая ЭВМ, а не просто микросхема с десятком ножек. И управляется этот микроконтроллер программой, записанной в него с помощью программатора.