4093 je paket s 14 nožicami, ki vsebuje štiri prožilna vrata NAND Schmitt s pozitivno logiko in 2 vhodoma, kot je prikazano na naslednji sliki. Štiri vrata NAND je mogoče upravljati ločeno ali skupaj.
Posamezna logična vrata IC 4093 deluje na naslednji način.
Kot lahko vidite, imajo vsaka vrata dva vhoda (A in B) in en izhod. Izhod spremeni svoje stanje iz najvišjega nivoja napajanja (VDD) v 0V ali obratno, odvisno od tega, kako so vhodni zatiči napajani.
Ta izhodni odziv je mogoče razumeti iz tabele resnic vrat 4093 NAND, kot je prikazano spodaj.
Vsebina
Razumevanje tabele resnic 4093
Iz zgornjih podrobnosti tabele resnic lahko interpretiramo logične operacije vrat, kot je razloženo spodaj:
- Ko sta oba vhoda nizka (0 V), se izhod spremeni v visoko ali enako ravni napajalnega enosmernega toka (VDD).
- Ko je vhod A nizek (0 V) in vhod B visok (med 3 V in VDD), se izhod spremeni v visok ali enak napajalnemu nivoju enosmernega toka (VDD).
- Ko je vhod B nizek (0 V) in vhod A visok (med 3 V in VDD), se izhod spremeni v visok ali enak napajalnemu nivoju enosmernega toka (VDD).
- Ko sta vhoda A in B visoka (med 3 V in VDD), se izhod spremeni v nizko (0 V)
Značilnosti prenosa 4093 quad NAND Schmitt Triggerja so prikazane na naslednji sliki. Za vse nivoje pozitivne napajalne napetosti (VDD) ima prenosna karakteristika vrat enako osnovno strukturo valov.
Razumevanje IC 4093 Schmittovih sprožilcev in histereze
Ena posebna značilnost vrat IC 4093 NAND je, da so vsa Schmittova prožila. Torej, kaj točno so Schmittovi sprožilci?
Prožilci IC 4093 Schmitt so edinstvena različica vrat NAND. Ena njegovih najbolj uporabnih funkcij je, kako hitro se odzovejo na dohodne signale.
Logična vrata s Schmittovim sprožilcem se bodo aktivirala in svoje izhode spremenila visoko ali nizko šele, ko njihova vhodna logična raven doseže pristno raven. To je znano kot histereza.
Sposobnost Schmittovega sprožilca, da ustvari histerezo, je ključna lastnost (običajno okoli 2,0 volta z uporabo 10 V napajanja).
Oglejmo si na hitro oscilatorsko vezje, prikazano na sliki A spodaj, da pridobimo globlje razumevanje histereze. Slika B primerja vhodno in izhodno valovno obliko oscilatorskega vezja.
Če pogledate sliko A, boste videli, da je vhod zatiča 1 vrat povezan s pozitivno napetostno tirnico, medtem ko je vhod zatiča 2 pritrjen na stičišče kondenzatorja (C) in povratnega upora (R).
Kondenzator ostane izpraznjen, vhodi in izhodi vrat pa so pri ničelni napetosti (logična 0), dokler se na vezje ne vklopi napajalni DC.
Takoj, ko je napajalni enosmerni tok vklopljen v oscilatorsko vezje, se pin 1 vrat takoj dvigne na visoko raven, čeprav pin 2 ostane nizek.
Izhod vrat NAND visoko zaniha kot odziv na vhodno situacijo (preverite čas t0 na sliki B).
Posledično se upor R in kondenzator C začneta polniti, dokler ne dosežeta nivoja VN. Zdaj Pin 2 takoj postane visok, takoj ko naboj kondenzatorja doseže raven VN.
Zdaj, ker sta oba vhoda vrat visoka (glej čas t1), se izhod vrat zniža nizko. To prisili C, da se prazni prek R, dokler ne doseže ravni VN.
Ko napetost na nožici št. 2 pade na raven VN, se izhod vrat vrne na visoko. Ta niz izhodnih ciklov VKLOP/IZKLOP se nadaljuje, dokler je vezje pod napajanjem. Tako vezje niha.
Če pogledamo časovni graf, ugotovimo, da se izhod spremeni v nizek le, ko vhod doseže vrednost Vp, izhod pa zaniha visoko šele, ko vhod doseže pod raven VN.
To je določeno s polnjenjem in praznjenjem kondenzatorjev skozi časovne intervale t0, t1, t2, t3 itd.
Iz zgornje razprave lahko vidimo, da se izhod Schmittovega sprožilca preklopi le, ko vhod doseže dobro definirano nizko raven VN in visoko raven Vp. To dejanje Schmittovega sprožilca za vklop/izklop kot odgovor na natančno definirane pragove vhodne napetosti se imenuje histereza.
Ena od glavnih prednosti Schmittovega oscilatorskega vezja je, da se samodejno zažene, ko je vezje vključeno.
Napajalna napetost nadzira delovno frekvenco vezja. To je približno 1,2 MHz za 12-voltno napajanje in pada, ko se napajanje zmanjša. C mora imeti minimalno vrednost 100 pF, R pa ne sme biti nižji od 4,7k.
IC 4093 Projekti vezij
4093 Schmitt trigger IC je vsestranski čip, ki se lahko uporablja za izdelavo številnih zanimivih projektov vezij. Štiri Schmittova sprožilna vrata v enem samem čipu 4093 je mogoče prilagoditi za številne uporabne izvedbe.
V tem članku bomo razpravljali o nekaterih izmed njih. Naslednji seznam vsebuje imena 12 zanimivih projektov vezij IC 4093. Vsak od njih bo podrobneje obravnavan v naslednjih odstavkih.
- Preprost piezo gonilnik
- Avtomatsko vezje ulične razsvetljave
- Krog proti škodljivcem
- Vezje močne sirene
- Zakasnitev izklopa časovnika
- Dotaknite se aktiviranega stikalnega kroga za vklop/izklop
- Krog senzorja za dež
- Vezje detektorja laži
- Vezje injektorja signala
- Pogonsko vezje fluorescenčne cevi
- Utripajoče vezje fluorescenčne cevi
- Vezje utripalke luči, ki se aktivira s svetlobo
1) Preprost piezo gonilnik
Zelo preprosta in učinkovita piezo pogonsko vezje je mogoče zgraditi z uporabo enega samega IC 4093, kot je prikazano v zgornjem diagramu vezja.
Ena od Schmittovih sprožilnih vrat N1 je opremljena kot nastavljivo oscilatorsko vezje. Izhod tega oscilatorja je kvadratni val s frekvenco, določeno z vrednostjo kondenzatorja C1 in nastavitvijo lonca P1.
Izhodna frekvenca iz N1 se uporablja za vrata N2, N3, N4, ki so povezana vzporedno. Ta vzporedna vrata delujejo kot medpomnilnik in stopnja tokovnega ojačevalnika. Skupaj pomagata povečati trenutno zmogljivost izhodne frekvence.
Ojačana frekvenca se nanaša na osnovo tranzistorja BC547, ki dodatno ojača frekvenco za pogon priključenega piezo pretvornika. Piezo pretvornik zdaj začne relativno glasno brneti.
Če želite glasnost piezo še povečati, lahko poskusite dodati 40uH zvočna tuljava desno čez piezo žice.
2) Avtomatsko vezje ulične luči
Druga odlična uporaba IC 4093 je lahko v obliki a preprosto avtomatsko vezje ulične razsvetljave , kot je prikazano na zgornjem diagramu.
Tukaj so vrata N1 priključena kot primerjalnik. Primerja potencial, ki ga ustvari uporovno razdelilno omrežje, ki ga tvori upor LDR in upor posode R1.
V tej fazi N1 učinkovito izkorišča lastnost histereze vgrajenega Schmittovega sprožilca. Zagotavlja, da njegov izhod spremeni stanje le, ko odpornost LDR doseže določeno skrajno raven.
Kako deluje
Podnevi, ko je na LDR dovolj ambientalne svetlobe, ostane njegova odpornost nizka. Odvisno od nastavitve P1 ta nizek upor ustvari nizko logiko na vhodnih nožicah N1, zaradi česar ostane njegov izhod visok.
Ta visoka se uporablja za vhode stopnje medpomnilnika, ustvarjene z vzporedno povezavo N2, N3, N4.
Ker so vsa ta vrata nameščena kot NI vrata, je izhod obrnjen. Visoka logika iz N1 se obrne v nizko logiko na izhodu vrat N2, N3, N4. Ta nizka logika ali 0 V doseže osnovo tranzistorja gonilnika releja T1, tako da ostane izklopljen.
To posledično povzroči, da rele ostane izklopljen in njegovi kontakti ležijo na N/C kontaktih.
Žarnica, ki se konfigurira na N/O kontakti releja ostane IZKLOPLJENO.
Kdaj tema se postavlja v, se osvetlitev na LDR začne zmanjševati, kar povzroči povečanje njegove odpornosti. Zaradi tega začne napetost na vhodu N1 naraščati. Lastnost histereze vrat N1 'čaka', dokler ta napetost ni dovolj visoka, da povzroči spremembo izhodnega stanja iz visokega v nizko.
Takoj ko izhod N1 postane nizek, ga vrata N2, N3, N4 obrnejo, da ustvarijo visoko vrednost na svojih vzporednih izhodih.
Ta visoka vklopi tranzistor in rele, nato pa zasveti tudi LED žarnica. Na ta način, ko se zvečeri ali se zmrači, se priključena ulična žarnica samodejno vklopi.
Naslednje jutro se postopek obrne in žarnica ulične svetilke se samodejno izklopi.
3) Krog za odganjanje škodljivcev
Če želite zgraditi poceni, a razmeroma učinkovito naprava za odganjanje podgan ali glodalcev , potem lahko to preprosto vezje pomaga.
Ta zasnova tudi 4 Schmittova sprožilna vrata iz enega IC 4093.
Konfiguracija je precej podobna piezo pogonskemu vezju, razen vključitve padajoči transformator .
Visokofrekvenčni signal, ki je lahko primeren za odganjanje škodljivcev, je skrbno nastavljen s P1.
To frekvenco ojačajo 3 vzporedna vrata in tranzistor Q1. Kolektor Q1 lahko vidite konfiguriran s primarnim transformatorjem 6 V.
Transformator poviša frekvenco na visoko napetostno raven 220 V ali 117 V, odvisno od specifikacije napetosti sekundarne napeljave transformatorja.
Ta povečana napetost se uporablja preko piezo pretvornika za ustvarjanje visokega šuma. Ta hrup je lahko zelo moteč za škodljivce, za ljudi pa je lahko neslišen.
Visokofrekvenčni hrup na koncu povzroči, da škodljivci zapustijo območje in pobegnejo na drugo mirno lokacijo.
4) Vezje močne sirene
Spodnja slika prikazuje, kako je mogoče IC 4093 uporabiti za izdelavo močnega vezje sirene . Ton sirene je v celoti nastavljiv preko potenciometra.
Kljub preprosti nastavitvi lahko vezje v tem primeru dejansko proizvede glasen zvok. To omogoča n-kanalni MOSFET, ki napaja zvočnike.
Ta posebni MOSFET ima izhodni upor odvoda proti izvoru le tri miliohme in ga je mogoče upravljati neposredno z uporabo logičnih vezij CMOS. Poleg tega lahko njegov odvodni tok doseže 1,7 A z najvišjo napetostjo odtok-izvor 40 V.
V redu je naložiti MOSFET neposredno z zvočnikom, ker je v bistvu neuničljiv.
Krmiljenje vezja je tako preprosto, kot da vhodno logiko ENABLE obrnete visoko (kar je mogoče izvesti tudi prek običajnega stikala namesto digitalnega vira).
Vrata N2 oscilirajo kot posledica impulzov iz Schmittovega sprožilca N1, ko je vhod na nožici 5 visok. Izhod vrat N2 se napaja na MOSFET skozi vmesno stopnjo, zgrajeno okoli N3. Prednastavitev P1 omogoča modulacijo frekvence N2.
5) Časovnik zakasnitve IZKLOP z brenčalom
IC 4093 lahko uporabite tudi za izdelavo uporabnega, a preprostega vezje časovnika zakasnitve IZKLOP , kot je prikazano na zgornji sliki. Ko je napajanje VKLOPLJENO, bo piezo brenčalo začelo brneti, kar pomeni, da časovnik ni nastavljen.
Časovnik je nastavljen, ko za trenutek pritisnete tipko ON.
Ko je pritisnjen gumb, se C3 hitro napolni in uporabi visoko logiko na vhodu povezanih vrat 4093. To povzroči, da je izhod vrat nizek ali 0 V. Teh 0 V se uporabi na vhodu stopnje oscilatorja, zgrajene okoli vrat N1.
Ta 0 V potegne vhod vrat N1 na 0 V prek diode D1 in ga onemogoči, tako da N1 ne more nihati.
Izhod N1 zdaj obrne vhodno logično ničlo v visoko logično vrednost na svojem izhodu, ki se napaja na vzporedna vhoda N2 in N3.
N2 in N3 še enkrat obrneta to visoko logiko v logično ničlo na dnu tranzistorja, tako da tranzistor in piezo ostaneta izklopljena.
Po vnaprej določeni zakasnitvi se kondenzator C3 popolnoma izprazni skozi upor R3. To povzroči, da se na vhodu povezanih vrat pojavi nizka logična vrednost. Izhod teh vrat je zdaj visok.
Zaradi tega se logična ničla z vhoda N1 odstrani. Zdaj je N1 omogočen in začne generirati visokofrekvenčni izhod.
To frekvenco dodatno ojačajo N2, N3 in tranzistor za pogon piezo elementa. Piezo zdaj začne brneti, kar pomeni, da je čas zakasnitve IZKLOP potekel.
6) Dotaknite se Aktivirano stikalo
Naslednji dizajn prikazuje a preprosto stikalo, ki se aktivira na dotik z uporabo enega IC 4093. Delovanje vezja je mogoče razumeti z naslednjo razlago.
Takoj, ko je napajanje vklopljeno zaradi kondenzatorja C1 na vhodu N1, se logika na vhodu N1 povleče na ozemljitveno napetost. To povzroči, da se povratni zanki N1 in N2 zaskočita s tem vhodom. Posledica tega je ustvarjanje logike 0 V na izhodu N2.
Logika 0 V povzroči, da stopnja gonilnika izhodnega releja ne deluje med prvim vklopom stikala za napajanje.
Zdaj pa si predstavljajte, da se baze tranzistorja T1 dotaknete s prstom. Tranzistor bi se takoj vklopil in ustvaril visok logični signal prek C2 in D2 na vhodu N1.
C2 se hitro polni in preprečuje kasnejšo napačno aktivacijo na dotik. To zagotavlja, da učinek odboja ne ovira postopka.
Zgoraj omenjena logična visoka vrednost takoj obrne stanje N1/N2, zaradi česar se zaskočita in ustvarita pozitiven izhod. Ta pozitivni izhod vklopi relejno pogonsko stopnjo in povezano breme.
Zdaj bi moral naslednji stik s prstom povzročiti, da se vezje vrne v prvotni položaj. Za doseganje te funkcionalnosti se uporablja N4.
Ko se vezje vrne v prvotno stanje, se C3 enakomerno polni (v nekaj sekundah), kar povzroči, da se na ustreznem vhodu N3 pojavi nizka logična vrednost.
Vendar pa je drugi vhod N3 že vzdrževan na logični nizki ravni z uporom R2, ki je ozemljen. N3 je zdaj v popolnem položaju v stanju pripravljenosti, 'pripravljen' na naslednji dohodni sprožilec na dotik.
7) Senzor za dež
IC 4093 je mogoče tudi popolnoma konfigurirati za ustvarjanje a vezje senzorja za dež z oscilatorjem za brenčalo.
Za napajanje vezja se lahko uporablja 9 V baterija, ki bo zaradi izjemno nizke porabe toka preživela najmanj eno leto. Po enem letu ga je treba zamenjati, saj bo takrat zaradi samopraznjenja nezanesljiv.
V najpreprostejši obliki je naprava sestavljena iz detektorja dežja ali vode, R-S bistabila, oscilatorja in pogonske stopnje za opozorilni brenčal.
Zavržen kos vezja velikosti 40 x 20 mm služi kot senzor vode. Žične povezave bi lahko uporabili za povezovanje vseh stez PCB. Da bi preprečili korozijo gosenic, je morda priporočljivo, da jih pocinkate.
Ko je napajanje vklopljeno, je bistabil takoj omogočen prek serijskega omrežja R1 in C1.
Upor med obema nizoma stez na tiskanem vezju senzorja je res zelo velik, dokler je suh. Vendar se odpornost hitro zmanjša, ko je zaznana vlaga.
Senzor in upor R2 sta povezana zaporedno in skupaj tvorita napetostni delilnik, ki je odvisen od vlage. Takoj, ko vhod 1 N2 postane nizek, ponastavi bistabil R-S. Oscilator N3 je posledično vklopljen, pogonska vrata N4 pa upravljajo brenčalo.
8) Detektor laži
Še en odličen način uporabe zgornjega vezja je lahko v obliki detektorja laži.
Pri detektorju laži se senzorski element nadomesti z dvema kosoma žice, katerih konca sta ogoljena in pokositrena.
Oseba, ki jo zaslišujejo, nato dobi gole žice, ki jih mora trdno držati. Brenčalo se oglasi, če tarča laže. Ta situacija se sproži zaradi vlage, ki nastane v stisku osebe zaradi živčnosti in krivde.
Vrednost R2 določa občutljivost vezja; tukaj bo morda potrebno nekaj eksperimentiranja.
Z zaklepanjem stikala S1 ON lahko oscilator (in s tem brenčalo) izklopite.
9) Injektor signala
4093 IC se lahko učinkovito konfigurira tako, da deluje kot vezje avdio injektorja. To napravo lahko uporabite za odpravljanje težav z okvarjenimi deli v stopnjah zvočnega vezja.
Če ste kdaj poskušali popraviti lastne zvočne sisteme, ste morda popolnoma seznanjeni z zmogljivostmi injektorja signala.
Injektor signala je za laike osnovni generator pravokotnih valov, ustvarjen za črpanje zvočne frekvence v preskušano vezje.
Uporablja se lahko za odkrivanje in identifikacijo okvarjene komponente v vezju. Vezje injektorja signala se lahko uporablja tudi za raziskovanje RF odsekov AM/FM sprejemnikov.
Zgornja slika prikazuje shematski prikaz injektorja signala. Odsek oscilatorja ali pravokotnega generatorja vezja je strukturiran okoli enih vrat (IC1a).
Vrednosti kondenzatorja C1 in upora R1/P1 določajo frekvenco oscilatorja, ki je lahko okoli 1 kHz. S prilagoditvijo vrednosti P1 in C1 za stopnjo oscilatorja je mogoče spremeniti frekvenčno območje vezja.
Vezja kvadratni izhod VKLOP/IZKLOP prek celotne napajalne napetosti. Za napajanje vezja se lahko uporabijo napajalne napetosti, ki se spreminjajo od 6 do 15 voltov.
Vendar pa lahko uporabite tudi 9V baterijo. Izhod vrat N1 je zaporedno povezan s preostalimi tremi vrati IC 4093. Ta 3 vrata so vidna med seboj povezana vzporedno.
S to ureditvijo je izhod oscilatorja ustrezno medpomnilnik in ojačan do ravni, ki lahko ustrezno napaja vezje, ki se preskuša.
Kako uporabljati injektor signala
Za odpravljanje težav v vezju z uporabo injektorja se signal vbrizga prek komponent od zadaj naprej. Recimo, da želite odpraviti težave z radiem AM z injektorjem. Začnete z uporabo frekvence injektorja na osnovi izhodnega tranzistorja.
Če tranzistor in drugi deli, ki mu sledijo, delujejo pravilno, bo signal slišan skozi zvočnik. Če signala ni slišati, se signal injektorja prenaša naprej proti zvočniku, dokler zvočnik ne proizvede zvoka.
Za del, ki je neposredno pred to točko, se lahko domneva, da je najverjetneje okvarjen.
10) Gonilnik za fluorescenčne cevi
Zgornja slika prikazuje Inverterji fluorescenčne svetlobe shematska zasnova z uporabo IC 4093. Vezje se lahko uporablja za napajanje fluorescenčne sijalke z uporabo dveh 6-voltnih baterij za ponovno polnjenje ali 12-voltne avtomobilske baterije.
Z nekaj majhnimi prilagoditvami je to vezje praktično enako prejšnjemu.
V obstoječem formatu se Q1 izmenično preklaplja iz nasičenosti in izklopa z uporabo vmesnega izhoda oscilatorja.
Primar T1 doživlja naraščajoče in padajoče magnetno polje kot rezultat kolektorskega preklopa Q1, ki je povezan z enim terminalom povečevalnega transformatorja.
Kot rezultat, sekundarno navitje T1 doživi indukcijo bistveno večje nihajoče napetosti.
Fluorescentna cev prejme napetost, ustvarjeno v sekundaru T1, zaradi česar zasveti takoj in brez utripanja.
6-vatno fluorescentno cev lahko poganja vezje z uporabo 12-voltnega napajanja. Pri uporabi dveh 6-voltnih mokrih baterij za ponovno polnjenje tokokrog porabi le 500 mA.
Tako lahko z enim polnjenjem dosežete več ur delovanja. Svetilka bo delovala bistveno drugače, kot če jo napaja 117 voltov ali 220 V AC omrežja.
Zaganjalnik ali predgrelnik nista potrebna, saj se cev napaja z visokonapetostnimi nihanji. Izhodni tranzistor mora biti med sestavo vezja nameščen na hladilniku. Transformator je lahko precej majhen s primarnim 220 V ali 120 V in sekundarnim 12,6 V, 450 mA.
11) Fluorescentna svetilka
Fluorescentni utripalnik, prikazan na zgornji sliki, vključuje stopnje iz osnovnega oscilatorskega vezja 4093 in pogonskega vezja 4093 fluorescenčne svetlobe.
To zasnovo, sestavljeno iz dveh oscilatorjev in stopnje ojačevalnika/blažilnika, je mogoče izvesti kot utripajoča opozorilna lučka za vozila. Kot je razvidno, je tukaj en pinout stopnje ojačevalnika/blažilnika N3 povezan z izhodom prvega oscilatorja (N1).
Drugi oscilator, zgrajen okoli N2, zagotavlja vhod v drugo nogo ojačevalnika (N3). Dve omrežji RC, neodvisni od oscilatorjev, določata svoje delovne frekvence. S pomočjo tranzistorja Q1 sistem ustvari frekvenčno moduliran preklopni izhod.
Ta preklopni izhod inducira visokonapetostni impulz v sekundarnem navitju transformatorja T1. Njegov izhod postane nizek šele, ko sta oba signala, dobavljena na IC1c, visoka. Ta nizka vrednost izklopi Q1 in sčasoma lučka začne utripati.
12) Utripalnik svetilke, ki se aktivira s svetlobo
Fluorescentni utripalnik, ki se sproži s svetlobo, kot je prikazan zgoraj, je nadgradnja prejšnjega vezja fluorescentnega utripalca IC 4093. Prejšnje vezje utripalke 4093 je bilo prekonfigurirano tako, da takoj začne utripati, takoj ko bližajoči se motorist osvetli LDR s svojimi žarometi.
LDR, R5, služi kot senzor svetlobe v vezju. Potenciometer R4 prilagodi občutljivost vezja. To je treba prilagoditi tako, da ko svetlobni žarek utripa nad LDR z razdalje 10 do 12 čevljev, začne fluorescenčna sijalka utripati.
Poleg tega je potenciometer R1 nastavljen tako, da se bliskavica sama izklopi, ko je vir svetlobe odstranjen iz LDR.
