Электроника для начинающих

Кнопка запускает и останавливает таймер 555, подавая и отключая напряжение питания только от времязадающей цепи таймера. Это является аналогом перемешивания и выбрасывания состояний игрального кубика.

Когда счетчик работает на высокой частоте, светодиоды будут мигать так быстро, что все они сольются в один мерцающий свет. Одновременно с этим схема будет заряжать новый конденсатор емкостью 68 мкФ, который я добавил между кнопкой и общим (минусовым) выводом источника питания. Когда вы отпустите кнопку, этот конденсатор будет разряжаться через времязадающий резистор сопротивлением 1 кОм. По мере уменьшения заряда этого конденсатора, конденсатор времязадающей цепи будет заряжаться, а также разряжаться все дольше и дольше, и соответственно частота таймера 555 будет постепенно уменьшаться. Поэтому светодиодный индикатор будет мигать все медленнее и медленнее, подобно постепенной остановке барабана в игровом автомате Лас Вегаса. Это увеличивает содержание адреналина у игроков, которые могут видеть, как дисплей отсчитывает числа, которые они наверное ожидают, а индикатор все же собирается остановиться всего лишь в одном шаге от заветной цифры.

Следует отметить, что для достижения максимального эффекта кнопка должна удерживаться в течение секунды или более для того, чтобы конденсатор емкостью 68 мкФ смог полностью зарядиться до того момента, как кнопка будет отпущена.

Именно в этом случае схема выполнит ту задачу, для которой она создавалась. Но может быть схему можно улучшить? Конечно же, можно.

Улучшения

Основное, что хотелось бы улучшить — это яркость светодиодов. Чтобы усилить ток, который проходит через каждый светодиод, я мог бы добавить транзистор, но есть и более простая альтернатива — микросхема инвертора «с открытым коллектором» из семейства ТТЛ.

Я хочу использовать именно инвертор, поскольку, как я уже упоминал ранее, на выходе микросхем ТТЛ можно обеспечить гораздо больший ток, и мы можем использовать их в качестве источника. Поэтому каждый светодиод я собираюсь включать несколько другим способом и подключать их токоограничивающие резисторы к плюсовому выводу источника питания. Таким образом, эти резисторы позволяют пропускать ток большой мощности через выходы инвертора.

И большим преимуществом микросхем с «открытым коллектором» является именно то, что они спроектированы для того, чтобы обеспечить протекание тока гораздо большей величины, чем обычная логическая микросхема семейства ТТЛ. Номинальное значение этого тока составляет 40 мА для каждого вывода.

Единственный недостаток заключается в том, что он не может быть источником тока любого направления; вместо этого при высоком уровне логического выходного сигнала он ведет себя как разомкнутый переключатель. Но для данной схемы это нормально. Поэтому следующая и окончательная схема, которая приведена на рис. 4.109, включает в себя добавленную микросхему инвертора 74LS06, которая также была установлена и на макетную плату, показанную на рис. 4.110.

Рис. 4.109.Если инверторы с открытым коллектором добавляются к схеме игры в кости, то они могут зажигать светодиоды большого размера, потребляющие ток до 40 мА, но только тогда, когда светодиоды подключены с использованием втекающего в выходной каскад микросхемы тока, а не тока, вытекающего из нее

Рис. 4.110.Законченная схема с использованием инвертора с открытым коллектором для включения светодиодов стандартного размера

Я предполагаю, что вы должны отложить небольшие светодиоды с малым потреблением тока и заменить их другими нормального размера. Используя «стандартные» 5-миллиметровые светодиоды WP15031D компании Kingbright, я обнаружил, что каждый из них потребляет почти 20 мА с падением напряжения около 2 В при подключении токоограничивающего резистора номиналом 120 Ом. Поскольку каждый выходной вывод инвертора 74LS06 имеет на выходе достаточную мощность для подключения не более двух светодиодов одновременно, то это как раз то, что находится в пределах технических характеристик. Я полагаю, что если вы монтируете эту схему, то должны проверять потребление тока светодиодами по вашему выбору и подобрать резисторы в случае необходимости.

Вспомните, чтобы измерить падение напряжения на светодиоде, надо просто прикоснуться щупами вашего мультиметра к его выводам в то время, когда он светится. Чтобы измерить ток, нужно отсоединить один вывод светодиода и подключить мультиметр в режиме измерения тока в миллиамперах между контактом светодиода и контактом, к которому подключается вывод светодиода.