Приведенная ниже схема счетчика, представляет собой простейший пример применения микросхем К176ИЕ4, являющихся десятичными счётчиками с дешифратором.
На микросхеме создан генератор импульсов для переключения счётчиков. Резистором R1 и конденсатором C1 (главным образом резистором) устанавливается частота импульсов. При таких элементах, как на схеме, частота получалась 1,2 с.
К176ИЕ4 – счётчик импульсов с выводом состояния счётчика на семисегментный индикатор. Она считает импульсы, поступившие на вход С (4 нога). По спаду этих импульсов происходит переключение счётчика. С вывода «J» (3 нога микросхемы) снимается частота в 4 раза меньшая тактовой, а с выхода «Р» (2 нога микросхемы) частота в 10 раз меньше тактовой на ней происходит спад логической единицы при переходе состояния счётчика из «9» в «0». Она используется для подключения следующего счётчика высшего разряда. Вход R служит для обнуления счётчиков, оно происходит при появление на нём логической единицы. Следует отметить, что если этот вход висит в воздухе, ни к чему не присоединённый, то микросхема чаще всего воспринимает там единицу, и счёт не производит. Во избежание этого необходимо подтягивать его к земле, соединяя с общим минусом через резистор 100 – 300 Ом, или напрямую, если не планируется использовать функцию обнуления. Вход S предназначен для переключения режимов работы микросхемы с разными индикаторами. Если этот вывод соединить с + питания, то микросхема переходит в режим работы с индикатором с общим анодом, если с - питания – то в режим индикатора с общим катодом. Выхода 1, 8 – 13 используются для подсоединения индикатора.
IC1 считает поступившие на её вход 4 импульсы генератора, при переходе её с 9 на 0 на выходе 2 происходит спад логической единицы, и IC2 переключается на 1 значение вверх.
Ключ S1 управляет питанием, S2 обнуляет счётчики (вместо него я использовал геркон и магнит).
Индикатор необходим семисегментный двухразрядный (или два семисегментных индикатора). Если индикатор с общим катодом (минусом), то ножки 6 микросхем К176ИЕ4 следует соединить с землёй, а если с общим анодом (плюсом), то с плюсом источника питания. На схеме начерчено для общего анода.
Привожу также печатную плату. На ней я не чертил сам индикатор, так как цоколёвки у них сильно различаются. Поэтому читателю придётся самому доработать плату под имеющийся у него индикатор. Также обращаю внимание на то, что на плате 6 ноги микросхем соединены с + питания, если же у вас индикатор с общим «минусом», то вам необходимо соединить их с – питания.
Список деталей:
- микросхема К176ЛЕ5 – 1 штука;
- микросхема К176ИЕ4 – 2 штуки;
- резистор 1 МОм;
- резистор 220 Ом;
- конденсатор 220 нФ.
Вот и всё, схема в принципе не требует настройки.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1, IC2 | Микросхема | 2 | В блокнот | |||
| IC3 | Микросхема | К176ЛЕ5 | 1 | В схеме указан неправильно | В блокнот | |
| С1 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 1 МОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 220 Ом | 1 | В блокнот | ||
| 7Seg1, 7Seg2 | Светодиодный цифровой индикатор | 2 | В блокнот | |||
| S1 | Выключатель | 1 |
Принципиальная схема входного устройства показана на рисунке 1. Измеряемый сигнал через гнездо Х1 и конденсатор С1 поступает на частотно-корректированный делитель на элементах R1, R2, С2, С3. Коэффициент деления 1:1 или 1:10 выбирается переключателем S1. С него входной сигнал поступает на затвор полевого транзистора VT1. Цепочка, состоящая из резистора R3 и диодов VD1-VD6, защищает этот транзистор от перегрузок по входа (ограничивает входной сигнал, расширяя таким образом динамический диапазон входа).
Транзистор VT1 включен по схеме истокового повторителя и нагружен на дифференциальный усилитель, выполненный на двух транзисторах микросборки DA1 и транзисторе VT2. Коэффициент усиления этого усилителя около 10. Режим работы дифференциального каскада задается делителем напряжения R7R8. Подбирая сопротивление резистора R4 , включенного в истоковой цепи транзистора VT1, можно установить максимальную чувствительность входного узла по напряжению.
С коллектора транзистора VT2 усиленный сигнал поступает на формирователь импульсов, построенный на элементах D1.1 и D1.2 по схеме триггера Шмитта. С выхода этого формирователя импульсы поступают на вход ключевого устройства на элементах D1.3 и D1.4. Работая по логике "2-И-НЕ" элемент D1.3 пропускает через себя импульсы от входного устройства только тогда, когда на его вывод 9 поступает уровень логической единицы.
При уровне нуля на этом выводе импульсы через D 1.3 не проходят, таким образом, устройство управления изменяя уровень на этом выводе может устанавливать временной интервал, в течении которого импульсы будут поступать на вход счетчика частотомера, и таким образом измерять частоту. Элемент D1.4 выполняет роль инвертора. С выхода этого элемента импульсы поступают на вход счетчика частотомера.
Технические характеристики:
1. Верхний предел измерения частоты........ 2 МГц.
2. Пределы измерения.... 10 кГц 100 кГц, 1 МГц, 2 МГц.
3. Чувствительность (S1 в положении 1:1).... 0,05 В.
4. Входное сопротивление............................... 1 МОм.
5. Ток потребления от источника не более......0,2А.
6. Напряжение питания.....................................9...11В.
Принцип работы частотомера.
Счетчик четырехразрядный, он состоит из четырех одинаковых счетчиков К176ИЕ4 - D2-D5, включенных последовательно. Микросхема К176ИЕ4 представляет собой десятичный счетчик совмещенный с дешифратором, рассчитанным на работу с цифровыми индикаторами с семисегментной организацией индикации цифр.
При поступлении импульсов на счетный вход С этих микросхем, на их выходах формируется такой набор уровней, что семисегментный индикатор показывает число импульсов, поступивших на этот вход. При поступлении десятого импульса счетчик обнуляется и счет начинается снова, при этом на выходе переноса Р (вывод 2) появляется импульс, который подается на счетный вход следующего счетчика (на вход более старшего разряда). При подаче единицы на вход R счетчик в любой момент можно установить в нулевое положение.
Таким образом, включенные последовательно четыре микросхемы К176ИЕ4 образуют четырехразрядный десятичный счетчик с семисегментными светодиодными индикаторами на выходе.
Принципиальная схема формирователя опорных частот и устройства управления показана на рисунке 3. Задающий генератор выполнен на элементах D6.1 и D6.2, его частота (100 кГц) стабилизирована кварцевым резонатором Q1. Затем эта частота поступает на пяти-декадный делитель, выполненный на счетчиках D7-D11, микросхемах К174ИЕ4, семисегментные выходы которых не используются.
Каждый счетчик делит частоту, поступающую на его вход, на 10. Таким образом, при помощи переключателя S2.2 можно выбрать временной интервал в котором будет происходить подсчет входных импульсов и, таким образом. изменять пределы измерения. Предел измерения 2 МГц ограничен функциональными возможностями микросхем К176, которые на более высоких частотах не работают. На этом пределе можно пытаться измерять и более высокие частоты (до 10 МГц), но погрешность измерения будет слишком высокой, а на частотах более 5 МГц измерение вообще будет невозможным.
Рис.2
Устройство управления выполнено на четырех D-триггерах на микросхемах D12 и D13. Работу устройства удобно рассматривать с момента появления импульса установки нуля ("R"), который поступает на входы R счетчиков частотомера (рисунок 2). Одновременно этот импульс поступает на вход S триггера D13.1 и устанавливает его в единичное состояние.
Единичный уровень с прямого выхода этого триггера блокирует работу триггера D13.2, а нулевой уровень на инверсном выходе D13.1 разрешает работу триггера D12.2, который по фронту первого же импульса, поступившего с выхода D12.1 вырабатывает измерительный стробирующий импульс ("S"), который открывает элемент D1.3 входного устройства (рисунок 1). Начинается цикл измерения, в течении которого импульсы с выхода входного устройства поступают на вход "С" четырехразрядного счетчика (рисунок 2), и он их считает.
По фронту следующего импульса, поступающего с выхода D12.1, триггер D12.2 возвращается в исходное положение и на его прямом выходе устанавливается нуль, который закрывает элемент D1.3 и подсчет входных импульсов прекращается. Поскольку время, в течении которого длился подсчет импульсов кратно одной секунде, то в этот момент на индикаторах будет истинное значение частоты измеряемого сигнала. В этот момент фронт импульса с инверсного выхода триггера D12.2 триггер D13.1 переводится в нулевое состояние, и разрешается работа триггера D13.2. На вход С триггера D13.2 поступают импульсы частотой 1 Гц с выхода D11, и он последовательно устанавливается сначала в нулевое, затем в единичное состояние.
Во время счета триггером D13.2 триггер D12.2 заблокирован единицей, поступающей с инверсного выхода триггера D13.1. Идет цикл индикации, который длится одну секунду на нижнем пределе измерения, и две секунды на остальных пределах измерения. Как только на инверсном выходе D13.2 будет единица, положительный перепад напряжение на этом выходе пройдет через цепочку C10R43, которая сформирует короткий импульс, он поступит на входы "R" счетчиков D2-D5 и установит их в нулевое состояние. Одновременно установится в единичное состояние триггер D13.1 и весь, описанный процесс работы устройства управления повторится.
Триггер D12.1 устраняет влияние флуктуаций фронта низкочастотных импульсов, соответствующих времени, в течении которого происходит подсчет входных импульсов. Для этого импульсы, поступающие на вход D триггера D12.1, проходят на выход этого триггера только по фронту синхронизирующих импульсов с частотой следования 100 кГц, снимаемым с выхода мультивибратора на D6.1 и D6.2, и поступающих на вход С D12.1.
Частотомер можно собрать и на других микросхемах. Микросхемы К176ЛА7 можно заменить на К561ЛА7, микросхемы К176ТМ2 - на К561ТМ2, при этом схема прибора никак не изменяется.
Рис.3
Светодиодные семисегментные индикаторы можно использовать любые (отображающие одиночные цифры), если они с общим анодом, что более предпочтительно, поскольку выходы микросхем К176ИЕ4 развивают больших ток при зажигании сегментов нулями, и в результате получается больше яркость свечения, то изменения схемы касаются только цоколевки индикаторов. Если имеются только индикаторы с общим катодом, можно использовать и их, но в этом случае нужно на выводы 6 микросхем D2-D5 подавать не нуль, а единицу, отключив их от общего провода и подключив к шине + питания.
При отсутствии микросхем К176ИЕ4 каждую микросхему D2-D5 можно заменить двумя микросхемами, - двоично-десятичным счетчиком и дешифратором, например в качестве счетчика - К176ИЕ2 или К561ИЕ14 (в десятичном включении), а в качестве дешифратора - К176ИД2. Вместо К174ИЕ4 в качестве D7-D11 тоже можно использовать любые десятичные счетчики серий К176 или К561, например К176ИЕ2 в десятичном включении, К561ИЕ14 в десятичном включении, К176ИЕ8 или К561ИЕ8.
Кварцевый резонатор может быть на другую частоту, но не более 3 МГц, при этом придется изменить коэффициент пересчета делителя на микросхемах D7-D11, например если резонатор будет на 1 МГц, то между счетчиками D7 и D8 нужно будет включить еще один такой же счетчик.
Питается прибор от стандартного сетевого адаптера или от лабораторного источника питания, напряжение питания должно быть в пределах 9...11 В.
Настройка.
Настройка входного узла. К входному гнезду Х1 подключают генератор синусоидальных сигналов, а к выходу элемента D1.2 - осциллограф. На генераторе устанавливают частоту 2 МГц и напряжение 1В, и постепенно уменьшая выходное напряжение генератора, подбором сопротивления R4 добиваются максимальной чувствительности входного устройства, при которой сохраняется правильная форма импульсов на выходе элемента D1.2.
Цифровая часть частотомера, при исправных деталях и безошибочном монтаже в настройке не нуждается. Если не будет запускаться кварцевый генератор нужно подобрать сопротивление резистора R42.
В данной статье я хочу рассказать о принципе работы с К176ИЕ4 - незаменимым драйвером семисегментных индикаторов. Его работу предлагаю разобрать на примере данной схемы:
Не пугайтесь - хоть схема и выглядит массивной, несмотря на это она очень простая, используется всего 29 электронных компонентов
Принцип работы К176ИЕ4:
К176ИЕ4 - по своей сути очень простая в понимании микросхема. Она представляет собой десятичный счетчик с дешифратором для семисегментной индикации. Она имеет 3 входа и 9 выходов сигнала.
Номинальное напряжение питания - от 8.55 до 9.45В. Максимальный ток на один выход - 4мА
Входами являются:
- Тактирующая линия (4 ножка микросхемы) - по ней приходит сигнал, который заставляет микросхему переключать свои состояния, то есть считать
- Выбор общего анода/катода (6 ножка) - подключая эту линию к минусу мы можем управлять индикатором с общим катодом, к плюсу - с общим анодом
- Сброс (5 ножка) - при подаче лог. 1 сбрасывает счетчик до нуля, при подаче лог. 0 - разрешает микросхеме переключать состояния
- 7 выходов на семисегментный индикатор (1, 8-13 ножки)
- Тактирующий сигнал поделенный на 4 (3 ножка) - нужен для часовых схем, нами не используется
- Тактирующий сигнал поделенный на 10 (2 ножка) - позволяет объединять несколько К176ИЕ4, расширяя диапазон разрядов (можно добавлять десятки, сотни и т.д.)
Принцип подсчета работает таким образом, что при переключении нами сигнала на тактирующей линии с лог. 0 на лог. 1 текущее значение увеличивается на единицу
Принцип работы данной схемы:
Для упрощения восприятия работы этой схемы можно составить такую последовательность:
- NE555 выдает прямоугольный импульс
- К176ИЕ4 под воздействием импульса увеличивает свое состояние на единицу
- Его текущее состояние передается на транзисторную сборку ULN2004 для усиления
- Усиленный сигнал поступает на светодиоды
- Индикатор отображает текущее состояние
Данная схема переключает состояния ИЕ4 один раз в секунду (этот период времени сформирован RC-цепью, состоящей из R1, R2 и C2)
NE555 можно спокойно заменить на КР1006ВИ1
C3 можно выбирать в диапазоне от 10 до 100нФ
Усилитель необходим так как максимальный ток на один выход ИЕ4 - 4мА, а номинальный ток большинства светодиодов 20мА
Семисегментные индикаторы подойдут любые с общим анодом и номинальным напряжением от 1.8 до 2.5В, с током от 10 до 30мА
Мы подключаем 6 ножку микросхемы к минусу питания, но при этом используем индикатор с общим анодом, это обусловлено тем, что ULN2004 не только усиливает, но и инвертирует сигнал
Микросхема сбрасывает свое состояние при подаче питания (выполнен цепью из C4 и R4) или по нажатию кнопки (S1 и R3). Сброс при подаче питания необходим так как, иначе, микросхема не будет нормально работать
Резистор перед кнопкой сброса необходим для безопасной работы кнопки - почти все тактовые кнопки рассчитаны на ток не более 50мА, а следовательно резистор мы должны выбирать в пределах от 9В/50мА=180Ом и до 1кОм
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Резисторы | |||||||
| R1 | Резистор | 33 кОм | 1 | 0.25 Вт | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 56 кОм | 1 | 0.25 Вт | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 10 кОм | 1 | 0.25 Вт | В блокнот | ||
| R3 | Резистор | 390 Ом | 1 | 0.25 Вт | В блокнот | ||
| R5-R18 | Резистор | 680 Ом | 14 | 0.25 Вт | В блокнот | ||
| Конденсаторы | |||||||
| С1 | 220 мкФ | 1 | В блокнот | ||||
| С2 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С3 | Керамический конденсатор | 100 нФ | 1 | В блокнот | |||
| С4 | Электролитический конденсатор | 1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| Микросхемы | |||||||
| IC1 | Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | КР1006ВИ1 | |||
Действие цифрового частотомера основано на измерении числа входных импульсов в течение образцового интервала времени в 1 секунду.
Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсов, который собран на транзисторе VT1 и элементе DD3.1, который вырабатывает электрические колебания прямоугольной формы, соответствующие частоте входного сигнала.
Технические характеристики
- Время измерения, с - 1
- Максимально измеряемая частота, Гц - 9999
- Амплитуда входного сигнала, В - 0,05...15
- Напряжение питания, В - 9.
Принципиальная схема
Эти импульсы поступают на электронный ключ DD3.2. На другой вход ключа (вывод 5 DD3.2) с управляющего устройства поступают импульсы образцовой частоты, удерживающие ключ открытым в течение 1 секунды.
В результате на выходе ключа (вывод 4 элемента DD3.2) формируются пачки импульсов, которые подаются на вход счетчика DD4 (вывод 4).
Рис. 1. Принципиальная схема цифрового частотомера на микросхемах.
Генератор образцовой частоты (рис. 1) собран на микросхеме DD1 и кварцевом резонаторе ZQ1. Импульсы с него поступают на управляющее устройство, представляющее D-триггер DD2. Триггер делит тактовую частоту на два.
Фронт входного импульса переключает триггер в единичное состояние. Происходит кратковременный сброс счетчиков DD4...DD7. На транзистор VT2 поступает сигнал низкого уровня и закрывает его, поэтому индикаторы HL1...HL4 гаснут. Разрешается работа ключа DD3.2, и импульсы поступают на вход счетчика.
Очередной импульс образцовой частоты переключает триггер DD2 в нулевое состояние. Ключ DD3.2 закрывается. Сигнал высокого уровня с вывода 2 микросхемы DD2 открывает транзистор VT2 и включает индикаторы HL1 ...HL4, которые отображают в течение 1 секунды результат измерения.
Детали
В схеме используется кварц ZQ1 на частоту 32768 Гц. Микросхемы К176ТМ2 и К176ЛА7 можно заменить на К561ТМ2 и К561ЛА7 соответственно. Вместо К176ИЕ12 можно применить К176ИЕ5, с соответствующей коррекцией схемы.
Понимаем принцип работы К176ИЕ4. В данной статье я хочу рассказать о принципе работы с К176ИЕ4 - незаменимым драйвером семисегментных индикаторов. Его работу предлагаю разобрать на примере данной схемы: Не пугайтесь - хоть схема и выглядит массивной, несмотря на это она очень простая, используется всего 29 электронных компонентов Принцип работы К176ИЕ4: К176ИЕ4 - по своей сути очень простая в понимании микросхема. Она представляет собой десятичный счетчик с дешифратором для семисегментной индикации. Она имеет 3 входа и 9 выходов сигнала. Номинальное напряжение питания - от 8.55 до 9.45В. Максимальный ток на один выход - 4мА Входами являются: Тактирующая линия (4 ножка микросхемы) - по ней приходит сигнал, который заставляет микросхему переключать свои состояния, то есть считать Выбор общего анода/катода (6 ножка) - подключая эту линию к минусу мы можем управлять индикатором с общим катодом, к плюсу - с общим анодом Сброс (5 ножка) - при подаче лог. 1 сбрасывает счетчик до нуля, при подаче лог. 0 - разрешает микросхеме переключать состояния Выходы: 7 выходов на семисегментный индикатор (1, 8-13 ножки) Тактирующий сигнал поделенный на 4 (3 ножка) - нужен для часовых схем, нами не используется Тактирующий сигнал поделенный на 10 (2 ножка) - позволяет объединять несколько К176ИЕ4, расширяя диапазон разрядов (можно добавлять десятки, сотни и т.д.) Принцип подсчета работает таким образом, что при переключении нами сигнала на тактирующей линии с лог. 0 на лог. 1 текущее значение увеличивается на единицу Принцип работы данной схемы: Для упрощения восприятия работы этой схемы можно составить такую последовательность: NE555 выдает прямоугольный импульс К176ИЕ4 под воздействием импульса увеличивает свое состояние на единицу Его текущее состояние передается на транзисторную сборку ULN2004 для усиления Усиленный сигнал поступает на светодиоды Индикатор отображает текущее состояние Данная схема переключает состояния ИЕ4 один раз в секунду (этот период времени сформирован RC-цепью, состоящей из R1, R2 и C2) NE555 можно спокойно заменить на КР1006ВИ1 C3 можно выбирать в диапазоне от 10 до 100нФ Усилитель необходим так как максимальный ток на один выход ИЕ4 - 4мА, а номинальный ток большинства светодиодов 20мА Семисегментные индикаторы подойдут любые с общим анодом и номинальным напряжением от 1.8 до 2.5В, с током от 10 до 30мА Мы подключаем 6 ножку микросхемы к минусу питания, но при этом используем индикатор с общим анодом, это обусловлено тем, что ULN2004 не только усиливает, но и инвертирует сигнал Микросхема сбрасывает свое состояние при подаче питания (выполнен цепью из C4 и R4) или по нажатию кнопки (S1 и R3). Сброс при подаче питания необходим так как, иначе, микросхема не будет нормально работать Резистор перед кнопкой сброса необходим для безопасной работы кнопки - почти все тактовые кнопки рассчитаны на ток не более 50мА, а следовательно резистор мы должны выбирать в пределах от 9В/50мА=180Ом и до 1кОм Автор: arssev1 Взято из http://cxem.net 20 шт. NE555 NE555P NE555N 555 DIP-8 . US $0.99 / партия
