Полицейский стробоскоп. Применение счетчика/делителя на 10

В данной статье будет описан достаточно простой полицейский стробоскоп, с применением счетчика/делителя на 10. Статья ориентирована на начинающих радиолюбителей, которые в данной публикации познакомится с цифровой логикой и применением таймера 555 как тактового генератора и одновибратора. Стробоскоп будет отдавать последовательность импульсов на 2 выхода последовательно по 3 такта.

Что такое счетчик делитель?

Для начала познакомимся с микросхемой CD4017. Рассмотрим ее функции и возможности применения.

Даташит на микросхему можно скачать здесь.

CD4017 представляет собой счетчик-делитель на 10. И сейчас я попытаюсь объяснить что это значит.

Как видно на рисунке выше, взятом из даташита- микросхема имеет 10 выходов DECODED OUTPUT, выводы питания и выводы CLOCK, CLOCK ENABLE, RESET и CARRY-OUT. 

При подаче импульсов на вывод тактирования CLOCK- микросхема выполняет свои функции опираясь на эти импульсы, и по сути оперирует с ними. Первый импульс создает логическую 1 на выводе DECODED OUTPUT "0", до тех пор пока не появится фронт второго импульса. Второй импульс обнуляет состояние первого выхода, и создает единицу на втором. И так далее. Таким образом каждый импульс тактирования в зависимости от его номера попадает на свой выход. На графике ниже наглядно видно как это происходит.

Далее рассмотрим функции остальных выводов:

RESET- при подаче логической единицы на вывод RESET срабатывает сброс счета, и он начинается сначала. Его например можно использовать чтобы получить меньшую разрядность счета. Так если подключить 5 выход к выводу RESET, то каждый раз после 5 импульса на входе счет будет сбрасываться и начинаться снова, не доходя дальше 5го импульса, и в итоге получится счетчик-делитель на 5.

CARRY OUT- выход частоты тактирования деленной на 5. При необходимости можно использовать- лично я еще не придумал зачем.

CLOCK ENABLE -Инвертирующий вход тактирования. Может использоваться как "пауза" счета. Если на этот вывод подать логическую единицу- счет остановится и микросхема замрет в последнем логическом состоянии на выходе. Пауза будет продолжатся пока присутствует единица.

Логический состав микросхемы можно увидеть ниже.

Микросхема состоит из триггеров и простой логики.

Немного "теоретической практики"

Теперь я покажу как мы будем использовать данную микросхему. Для моделирования я использовал программу Electronics Workbench 5.12. Программа уже давно морально и функционально устарела, но для моделирования логики очень удобна.

Соединив необходимые выводы микросхемы развязав их диодами в 2 точки, я получил необходимые сигналы, которые видно на логическом анализаторе. Здесь сигнал тактового генератора (3) и выходы (1) и (2), имеющие необходимую нам последовательность импульсов 3+3.

Тактовый генератор

Тактовый генератор было решено реализовать на таймере 555, т.к. он может обеспечить достаточную стабильность на малых частотах.

Стандартная схема с коэффициентом заполнения равным примерно 50%.

Как видно из графика- пробная частота была выбрана 10Гц. Это значит что общий цикл займет 1 с, а на каждые 3 импульса в канале выделено 500мс. Это конечно слишком быстро. И в дальнейшем частота будет уменьшена практическим способом.

Схема

Теперь, исходя из полученных выше знаний можно составить схему и приступить к ее сборке. Для начала необходимо создать полную схему. Ее можно увидеть ниже.

Здесь на IC2 собран тактовый генератор частотой 8Гц, на микросхеме NE555, по стандартной схеме. Он тактирует IC1- счетчик-делитель CD4017. Диоды VD1-VD6 развязывают входы соединенные в одну точку. Эти 2 точки через резисторы R1 и R2 управляют транзисторными повторителями на VT1 и VT2. В коллекторной цепи транзисторов стоят токоограничительные резисторы, в данном случае рассчитанные на мощные 3Вт светодиоды. Питание логической части отделено от общего резистором на 100 Ом и зашунтировано конденсатором C3.

Печатная плата

Печатная плата была нарисована в программе Sprint-LayOut и имеет следующий вид:

Практика

Собрал я все это дело на макетной плате. Выглядит немного ужасно. Но думаю так и должно быть для простой демонстрации, без цели в дальнейшем использовать данную плату.

На одной плате расположились микросхема CD4017 и диоды. А из второй используется только генератор на NE555. Транзисторные повторители были упущены, ввиду своей ненадобности в данном случае. Светодиоды подключены сразу после развязывающих диодов через токоограничительные резисторы.

На видео ниже можно убедится в работоспособности устройства. Светодиоды загораются последовательно по 3 импульса на каждый из них.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• 555
• Светодиод