Τα φώτα του ΚΙΤ

Τα φώτα του ΚΙΤ - ηλεκτρονική κατασκευή
Τα φώτα του ΚΙΤ - ηλεκτρονική κατασκευήΗλεκτρονική πλακέτα - Τα φώτα του ΚΙΤ
5 5 2 Product



Κατόπιν προτροπής ενός φίλου, αποφάσισα να ασχοληθώ με ένα κύκλωμα που προσομοιώνει το γνώριμο εφέ του θρυλικού αυτοκινήτου KIT από την τηλεοπτική σειρά της δεκαετίας του ‘80 «Ο Ιππότης της Ασφάλτου». Μετά από μερικούς πειραματισμούς κατέληξα στο κύκλωμα που παρουσιάζεται παρακάτω. Το κύκλωμα φωτίζει 9 LED διαδοχικά και υλοποιεί το εφέ της κινούμενης τελείας του KIT. Η ιδέα βασίζεται σε κλασσικά ολοκληρωμένα κυκλώματα και δε χρησιμοποιεί μικροελεγκτή. 

Εκτός από την προφανή χρησιμότητα του κυκλώματος ως εφέ στην πρόσοψη ενός αυτοκινήτου, το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για άλλες ενδιαφέρουσες εφαρμογές, όπως για παράδειγμα για την δημιουργία ενός ψηφιακού εκκρεμούς σε ένα ψηφιακό ρολόι, για σήμανση σε φώτα έκτακτης ανάγκης ποδηλάτου ή φρένων αυτοκινήτου, σε  συναγερμούς.

electronic_pendulum

Το κύκλωμα

Το ολοκληρωμένο U3 είναι ένας κλασσικός χρονιστής 555 που χρησιμοποιείται ως γεννήτρια παλμών (ρολόι) σε συνδεσμολογία ασταθούς πολυδονητή. Η συχνότητα του ταλαντωτή καθορίζεται από τις αντιστάσεις R1, R2, R3 και τον πυκνωτή C1. Η R3 είναι μία μεταβλητή αντίσταση που χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της συχνότητας και καθορίζει την ταχύτητα της κινούμενης φωτεινής τελείας. Η έξοδος παλμών του 555 (ακροδέκτης 3) οδηγείται στη συνέχεια στις εισόδους ρολογιού ενός ζεύγους δεκαδικών μετρητών τύπου 4017 (U1 και U2). Οι είσοδος ρολογιού έκαστου δεκαδικού μετρητή είναι ο ακροδέκτης 14. 

Τα φώτα του ΚΙΤ  - ηλεκτρονικό σχηματικό

Αρχικά, μόλις το κύκλωμα τροφοδοτηθεί, ο ακροδέκτης Y9 του U1 βρίσκεται σε κατάσταση λογικού-0 και το U1 ξεκινάει να μετράει κανονικά. Καθώς η μέτρηση λαμβάνει χώρα, τα L.E.D. D16 έως D24 φωτίζουν διαδοχικά το ένα μετά το άλλο, από επάνω προς τα κάτω όπως φαίνεται στο σχηματικό. Μέχρι και το δέκατο παλμό ρολογιού, ο ακροδέκτης Y9 του U1 παραμένει σε λογικό-0 και το τρανζίστορ Q1 παραμένει στην αποκοπή. Ο συλλέκτης του Q1 τότε βρίσκεται σε στάθμη λογικού-1 και το U2 παραμένει σε μηδενισμό (reset) μέσω του ακροδέκτη 15 (ακροδέκτης reset). Στον 9ο παλμό ρολογιού ανάβει το LED D24.

Στο 10ο παλμό ρολογιού μετά την εκκίνηση, ο ακροδέκτης Y9 του U1 μεταπίπτει σε λογικό-1 και επειδή συνδέεται με τον ακροδέκτη 13 που είναι ο ακροδέκτης ενεργοποίησης-απενεργοποίησης της μέτρησης, η μέτρηση στο U1 απενεργοποιείται. Τότε, το τρανζίστορ Q1 μεταβαίνει στον κόρο, η λογική κατάσταση στον ακροδέκτη 15 (ακροδέκτης reset) του U2 αλλάζει σε λογικό 0 και αρχίζει η μέτρηση στο U2. Η έξοδος Υ9 του U1 παραμένει σε κατάσταση λογικού-1 και η μέτρηση στο U2 συνεχίζεται κανονικά για τους επόμενους παλμούς ρολογιού. Καθώς το U2 μετρά και λόγω της σύνδεσης στο κύκλωμα, τα LED ανάβουν διαδοχικά σε αντίστροφη διαδοχή (από κάτω προς τα πάνω) και η «κινούμενη τελεία» αλλάζει κατεύθυνση.     

Στον 16ο παλμό ρολογιού ανάβει το LED D17 και στον 17ο παλμό ενεργοποιείται η έξοδος Y7 του U2. Τότε, η έξοδος Y7 απενεργοποιεί τη μέτρηση στο U2 θέτοντας τον ακροδέκτη 13 του U2 σε λογικό 1 και ταυτόχρονα μηδενίζει το U1 μέσω του ακροδέκτη reset. Τη στιγμή εκείνη ανάβει το LED D16, αρχίζει πάλι η μέτρηση στο U1 από την αρχή και η κίνηση της φωτεινής τελείας αντιστρέφεται εκ νέου.

Ίσως αναρωτιέστε τι ακριβώς κάνει το Q2. Το Q2 απλώς αποτρέπει το LED D23 να ανάβει συνεχώς το χρονικό διάστημα που το U2 βρίσκεται σε κατάσταση reset. Αυτό θα συνέβαινε δίχως τη χρήση του Q2, διότι καθόσον το 4017 βρίσκεται σε μηδενισμό (κατάσταση reset) η έξοδός του, Y0, παραμένει σε λογική κατάσταση 1. Με τη χρήση του Q2 επιτυγχάνουμε το LED D23 να ανάβει στον 10ο παλμό ρολογιού, τη στιγμή που ενεργοποιείται η έξοδος Υ9 του U1. Στον επόμενο παλμό, το LED D23 απενεργοποιείται και πάλι διότι ο συλλέκτης του Q2 βρίσκεται σε λογικό-0. 

Κατασκευή και χρήση

Μπορείτε εύκολα να κατασκευάσετε το κύκλωμα χρησιμοποιώντας το τυπωμένο κύκλωμα που παρέχουμε στην ενότητα των συνημμένων. Πρέπει βέβαια να προσέξετε λίγο καθώς θα κολλάτε τα 4017 διότι αυτά είναι τύπου CMOS και είναι ευαίσθητα σε ηλεκτροστατική εκφόρτιση.

Οι αντιστάσεις που χρησιμοποιούμε στο κύκλωμα είναι ανοχής 5% και μέγιστης ισχύος 1/4W. Ο πυκνωτής C1 είναι ένας απλός ηλεκτρολυτικός στα 25V και όλοι οι υπόλοιποι πυκνωτές είναι κεραμικοί χαμηλής τάσης.

Το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για τροφοδοσία από μία μπαταρία των 9V, η οποία μπορεί να συνδεθεί με ένα συνηθισμένο clip για μπαταρίες των 9V. Με απλή αλλαγή και μόνο της αντίστασης R6, το κύκλωμα είναι δυνατό να τροφοδοτηθεί από οποιαδήποτε πηγή τάσης στην περιοχή 5 με 15V.

H R6 χρησιμοποιείται για την ρύθμιση του ρεύματος στα LED. Στο πρωτότυπο χρησιμοποιούμε μία αντίσταση των 390Ω και με αυτή επιτυγχάνουμε το κάθε LED να ανάβει με ένα ρεύμα που είναι περίπου ίσο με 17mA καθόσον η τάση τροφοδοσίας είναι 9V. Για να επιτευχθεί το ίδιο ρεύμα σε μία διαφορετική τάση τροφοδοσίας, η R6 θα πρέπει να αντικατασταθεί με μία αντίσταση των [1000*(VCC-ΔV)/17] Ohms. Όπου VCC και ΔV είναι η τάση τροφοδοσίας και η πτώση τάσης σε έκαστο LED, αντίστοιχα, σε volt. Για παράδειγμα, αν χρησιμοποιήσετε συνηθισμένα κόκκινα LED (GaAsP) που παρουσιάζουν πτώση τάσης περίπου 2V, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μία αντίσταση των 180Ω ή των 560Ω για τάση τροφοδοσίας 5V ή 12V, αντίστοιχα.


Σχεδίαση- Κατασκευή: Γ. Αδαμίδης

Συνημμένα

Το τυπωμένο κύκλωμα της κατασκευής "Τα φώτα του ΚΙΤ" και οδηγίες συναρμολόγησης