Temporizador de huevo IC: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Creado por: Gabriel Chiu

Visión general

Este proyecto demuestra los conceptos básicos de la lógica digital, las características de un temporizador NE555 y demuestra cómo se cuentan los números binarios. Los componentes utilizados son: un temporizador NE555, un contador de ondulación de 12 bits, dos puertas NOR de 2 entradas, una puerta Y de 4 entradas, una puerta Y de 2 entradas y una puerta O de 2 entradas. Las puertas lógicas, NOR, AND y OR vienen en equivalentes TTL y CMOS que se pueden encontrar en Lee's Electronic. Este proyecto es un simple temporizador de huevos con dos configuraciones: duro o suave y viene con una función de reinicio.

Piezas y herramientas

• 1x tablero (número de Lee: 10516)

• 1 pila de 9 V (número de Lee: 8775 o 16123)

  NOTA: ESTE CIRCUITO TAMBIÉN PUEDE FUNCIONAR CON ALIMENTACIÓN DE 5V. NO EXCEDA LOS 9V PORQUE PUEDE DAÑAR LOS CHIPS IC

• 1x soporte de batería de 9 V (número de Lee: 657 o 6538 o 653)
• Cable de conexión sólido (número de Lee: 2249)
• Cable de puente (número de Lee: 10318 o 21805)
• Cables de prueba de cocodrilo (número de Lee: 690)
• 3 interruptores táctiles (número de Lee: 31241 o 31242)
• 1x temporizador NE555 (número de Lee: 7307)
• 1x contador de ondulación de 12 bits CMOS 4040 (número de Lee: 7210)
• 1 x entrada y puerta cuádruple doble CMOS 4082 (número de Lee: 7230)
• 1x CMOS 4081 de puerta AND cuádruple de 2 entradas (número de Lee: 7229)
• 2x CMOS 4001 o 74HC02 de puerta NOR cuádruple de 2 entradas (número de Lee: 7188 o 71692)
• 1x puerta OR cuádruple de 2 entradas 74HC32 (número de Lee: 71702)
• 3 resistencias de 1k OHM ¼ vatio (número de Lee: 9190)
• 2x resistencias de 150k OHM ¼ vatio (número de Lee: 91527)
• 1 condensador de 10 nF (0,01 UF) (número de Lee: 8180)
• 1 condensador de 4,7 UF (número de Lee: 85)
• 1 diodo 1N4001 (número de Lee: 796)
• 1x zumbador 3-24 V CC continuo (número de Lee: 4135)

Instrumentos

1x pelacables (número de Lee: 10325)

Paso 1: Configuración de su tablero

Configurar su tablero para este proyecto es clave. Esta configuración es para garantizar que todos los rieles de alimentación (líneas roja y azul) estén alimentados.

1. Necesitará usar un cable de puente para conectar los dos terminales banana en la parte superior de la placa a la placa de pruebas. Esto ayudará a conectar la batería o la fuente de alimentación.
2. Al igual que en la Figura 1 anterior, coloque un cable de conexión rojo para conectar las líneas rojas del riel.
3. Utilice un cable negro para unir las líneas de ferrocarril azules. (Usé cable negro, pero el cable azul está bien)

¡IMPORTANTE !: Asegúrese de que ninguna de las líneas rojas NO esté conectada a las líneas azules. Esto provocará un cortocircuito en el circuito, QUEMARÁ SU PANEL DE PRUEBA Y DESTRUIRÁ LOS CABLES Y LA BATERÍA.

¡ASEGÚRESE DE QUE SU PLACA NO ESTÉ ENCENDIDA MIENTRAS ESTÁ CONECTANDO! ¡ESTO PUEDE CAUSAR DAÑOS ACCIDENTALES A SUS COMPONENTES

Antes de comenzar, usaremos una cantidad considerable de chips IC en nuestra placa de pruebas, por lo que daré ubicaciones de dónde colocar los componentes en la placa de pruebas para un espaciado agradable y fácil.

La mayoría de los circuitos integrados tienen un indicador en el chip para mostrar dónde se encuentra la dirección frontal o hacia adelante. El chip debe tener una pequeña muesca para indicar dónde está el frente del chip, como se muestra en la Figura 2.

(Si tienes curiosidad por el pequeño circuito LED en la esquina, ve hasta el final. Te mostraré por qué está allí y cómo funciona)

Paso 2: configuración del temporizador

Este temporizador envía un pulso cada segundo al contador que usaremos en el siguiente paso. Por ahora, nos centraremos en configurar correctamente el temporizador NE55. Utilicé una calculadora de temporizador NE555 para encontrar los valores de resistencia y condensador necesarios para establecer el período en 1 segundo. Esto asegurará que el contador cuente por segundos.

1. Coloque el chip IC del temporizador NE555 en la placa de pruebas de modo que los pines frontales estén en el nivel número 5 en el lado izquierdo de la placa de pruebas
2. Conecte el Pin 8 a la línea roja del carril
3. Conecte el Pin 1 a la línea de carril azul
4. Conecte el pin 7 a la línea del riel rojo con una de las resistencias de 150k OHM

5. Conecte el pin 7 al pin 2 usando la otra resistencia de 150k OHM y el diodo 1N4001

   • Asegúrese de que la línea del diodo esté orientada hacia el Pin 2 como se muestra en el diagrama.
   • No se preocupe por la dirección en la que se encuentra la resistencia.
6. Conecte el Pin 6 al Pin 2 también usando un cable o un puente
7. Conecte el Pin 5 a la línea de carril azul usando el capacitor de 10nF
8. Conecte el Pin 2 a la línea de riel azul usando el capacitor de 4.7uF
9. Asegúrese de que el cable que está al lado de la marca de la línea esté conectado al riel azul o, de lo contrario, el condensador está al revés
10. Conecte el Pin 4 a la línea del carril rojo usando un cable para deshabilitar la función de reinicio.
11. Finalmente, coloque un puente en el Pin 3 para el siguiente paso.

Paso 3: Configurar el contador

¡Esta es la parte más importante de todo el sistema o, de lo contrario, obtendrá más que solo un huevo duro!

1. Coloque el chip IC del contador CMOS 4040 en la placa de pan, después del chip del temporizador NE555, de modo que los pines frontales estén en el nivel número 10
2. Conecte el pin 16 a la línea roja del carril
3. Conecte el Pin 8 a la línea de carril azul
4. Conecte el pin 10 a la salida del temporizador NE555 (pin 3 en el NE555) que dejó en el paso anterior
5. Deje el Pin 11 para la función de reinicio

Paso 4: Preparar el cerebro del sistema

El primer paso para configurar el cerebro del sistema es hacer la pregunta: ¿Cuánto tiempo queremos que se cocinen nuestros huevos?

El sistema tiene dos configuraciones de cocción; hervidos y hervidos. Sin embargo, la parte difícil es que los sistemas digitales (incluso sus computadoras) cuentan en números binarios, por lo tanto, unos y ceros. así que necesitamos convertir nuestros números decimales normales a números binarios.

¡HORA DE CRUZAR ALGUNOS NÚMEROS

La conversión de decimal a binario requiere simples pasos de división.

1. Toma tu número y divídelo por 2
2. Recuerda el resultado y el resto de la división.
3. El resto va al primer bit
4. Divide tu resultado por 2

5. Repita los pasos 2 a 4 para cada bit secuencial hasta que su resultado sea cero.

   NOTA: LOS NÚMEROS BINARIOS SE LEEN DE DERECHA A IZQUIERDA, DE MODO QUE EL BIT # 1 ES EL NÚMERO MÁS CORRECTO

Ejemplo, para número decimal: 720

Consulte la tabla anterior

Por lo tanto, el número binario resultante es 0010 1101 0000. Mantuve el número binario en grupos de 4 para un espaciado uniforme y para que coincida con nuestro contador de 12 bits.

Encontrar nuestros tiempos

Para este proyecto, elegí 3 minutos para hervido suave y 6 minutos para hervido. Estos tiempos deben convertirse en segundos para que coincidan con la velocidad de nuestro temporizador NE555 y nuestro contador.

Hay 60 segundos en 1 minuto.

Entonces, 3 minutos se convierten en 180 segundos y 6 minutos se convierten en 360 segundos

A continuación, necesitamos convertirlo a binario.

Usando el método para convertir decimal a binario, obtenemos:

360 segundos 0001 0110 1000

180 segundos 0000 1011 0100

Paso 5: Configurar el CMOS 4082 de AND Gate de 4 entradas

Finalmente podemos comenzar a configurar los cerebros del sistema en nuestra placa de pruebas. Primero, la puerta AND de 4 entradas. Esta puerta necesita que todas las entradas sean 1 antes de que la salida se convierta en 1. Por ejemplo, si elegimos 3 minutos; los bits 3, 5, 6 y 8 deben ser unos antes de que la puerta AND pueda generar un 1. Esto hará que nuestro sistema se dispare sólo en momentos específicos.

1. Coloque el chip IC de puerta AND de 4 entradas CMOS 4082 en la placa de pruebas después del contador CMOS 4040 de modo que los pines frontales estén en el nivel número 20
2. Conecte el pin 14 a la línea de carril roja
3. Conecte el pin 7 a la línea de carril azul
4. Conecte los pines 2-5 a los pines del contador como se muestra en el diagrama de arriba
5. Haga lo mismo con los pines 12-9
6. Los pines 6 y 8 no se usarán, por lo que puede dejarlos solos

Paso 6: Configuración de los botones y pestillos

¡Este es el control principal y otra parte crucial del sistema!

Primero comencemos con el concepto de pestillos. La Figura 3 es un diagrama de circuito de cómo se verá uno de nuestros pestillos usando nuestras puertas NOR CMOS 4001.

Cuando una entrada está ENCENDIDA (dada una lógica alta o un 1), el sistema cambiará qué salida está ENCENDIDA y la mantendrá encendida. Cuando la otra entrada está ENCENDIDA, el sistema cambiará nuevamente y mantendrá esa nueva salida encendida.

¡Ahora para aplicarlo en nuestro circuito!

El primer pestillo será para la salida de 4 entradas Y acabamos de cablear.

1. Coloque el chip IC CMOS 4001 NOR Gate en la placa de pruebas después de la puerta AND de 4 entradas CMOS 4082 de modo que los pines frontales estén en el número 30
2. Conecte el pin 14 a la línea de carril roja
3. Conecte el pin 7 a la línea de carril azul
4. Conecte el Pin 1 al Pin 1 de la puerta AND
5. Conecte los pines 2 y 4 juntos
6. Conecte los pines 3 y 5 juntos
7. Conecte el Pin 13 al Pin 13 de la puerta AND
8. Conecte los pines 12 y 10 juntos
9. Conecte los pines 11 y 9 juntos
10. Conecte los pines 6 y 8 juntos, los usaremos más adelante para la función de reinicio.

Paso 7: Configuración de los botones pulsadores y pestillos Cont

¡Lo siguiente es el segundo pestillo y los botones!

Estos los colocaremos en la mitad derecha de la placa para que sea más fácil presionar los botones y mantener nuestra necesidad de circuito y espaciada. Los botones también usan el pestillo para configurar y restablecer la configuración elegida.

1. Deje sus botones (interruptores táctiles) en su tablero
2. Conecte los botones como el esquema de arriba

   Las resistencias utilizadas son las resistencias de 1k OHM

3. Conecte el CMOS 4001 como lo hicimos anteriormente para el primer pestillo, pero en su lugar estamos conectando los botones a las entradas del CMOS 4001

   La figura 4 está usando el equivalente NOR 74HC02

¡AHORA POR FIN VAMOS A UTILIZAR ESE BOTÓN DE RESTABLECIMIENTO Y RESTABLECER LA ENTRADA PARA SU USO!

1. Conecte el botón de reinicio a los otros lugares de reinicio en el sistema
   • Consulte las imágenes de los pasos anteriores para conocer las ubicaciones.
   • Deberá utilizar varios cables de puente para conectar todos los pines juntos
2. Las salidas de los botones de hervido duro y hervido suave del pestillo se utilizarán en el siguiente paso

Paso 8: Configuración de la puerta AND de 2 entradas CMOS 4081

Esta parte maneja la confirmación de la configuración que hemos elegido. La salida solo estará encendida cuando ambas entradas sean correctas. Esto permitirá que solo una de las configuraciones active la alarma al final.

1. Coloque el chip IC CMOS 4081 AND Gate en la placa de pruebas después de nuestro primer chip de pestillo de modo que los pines frontales estén en el nivel número 40 en el lado derecho e izquierdo de la placa de pruebas
2. Conecte el pin 14 a la línea de carril roja
3. Conecte el pin 7 a la línea de carril azul
4. Conecte las salidas de los dos pestillos a las entradas de las puertas Y (consulte el Paso 6: Configuración de los botones pulsadores y pestillos)
5. Haga esto tanto para los ajustes de hervido duro como de hervido suave.

Paso 9: Finalización del sistema

Los toques finales al sistema. La puerta OR permite que cualquiera de las entradas active la salida.

1. Coloque el chip IC 74HC32 OR Gate en la placa de pruebas, después de la puerta AND de 2 entradas CMOS 4081, de modo que los pines frontales estén en el nivel número 50 en el lado derecho e izquierdo de la placa de pruebas
2. Conecte el pin 14 a la línea de carril roja
3. Conecte el Pin 7 a la línea de carril azul
4. Tome las dos salidas del Paso 7 y conéctelas a las entradas del Chip 74HC32 (Pines 1 y 2)
5. Conectar la salida (PIN 3) al cable rojo del zumbador
6. Conecte el cable negro del zumbador a la línea de carril azul

¡Estás terminado

Conecte la batería al soporte de la batería y coloque el cable rojo en la terminal banana roja de la placa de pruebas y el cable negro en la terminal banana negra de la placa de pruebas para encenderla. Para el funcionamiento del temporizador, primero presione restablecer y luego elija su opción cada vez que desee iniciar una nueva hora porque el temporizador NE555 está funcionando constantemente y mantendrá el sistema contando si no se presiona primero el botón de restablecimiento

Mejoras futuras

Este circuito no es un circuito 100% perfecto. Hay cosas que me gustaría mejorar:

1. Asegúrese de que el temporizador y el contador NE555 solo comiencen a contar después de que se haya realizado una elección
2. Haga que el sistema se reinicie después de cada alarma completada
3. Asegúrese de que solo se pueda elegir una opción a la vez, actualmente se pueden elegir ambas opciones
4. Limpiar el circuito para que el flujo sea más fácil de seguir y comprender
5. Tener una parte o sistema que muestre qué selección se eligió y la hora actual del temporizador

Paso 10: Video de operación

Reemplacé el timbre con el pequeño circuito de prueba. El LED cambiará de rojo a verde cuando active correctamente la alarma.

Paso 11: BONUS el circuito del punto de prueba

Entonces… sientes mucha curiosidad por este pequeño componente.

Las imágenes de arriba muestran cómo se ve en la placa y el diagrama esquemático del circuito. Este circuito se llama circuito de prueba lógica. Esto puede probar si las salidas de los circuitos integrados o las salidas digitales son altas (1) o bajas (0).

Este circuito utiliza el concepto fundamental de diodos y corriente eléctrica. La electricidad fluye de alto potencial a bajo potencial como un río, pero es posible que se pregunte, ¿cómo cambia el potencial? El potencial del circuito cae después de cada componente. Entonces, en un extremo de una resistencia, por ejemplo, tendrá un potencial más alto que en el otro lado. Esta caída se llama caída de voltaje y es causada por las características del resistor y se encuentra a través de la ley de Ohm.

Ley de Ohm: voltaje = corriente x resistencia

Los diodos también tienen una caída de voltaje a través de ellos, lo que reduce aún más el voltaje a medida que avanza por el circuito. Esto continúa hasta que golpea el símbolo de tierra, esto representa potencial cero o voltaje cero.

Ahora la pregunta, ¿cómo prueba este circuito para una lógica alta (1) o una lógica baja (0)?

Bueno, cuando conectamos cualquier salida lógica al punto entre los dos LED, pone un potencial de voltaje en ese punto. Usando los fundamentos de los diodos porque los LED son diodos emisores de luz y siguen los mismos principios, los diodos solo permiten que la corriente fluya en una dirección. Es por eso que cuando conecta los LED en reversa, no se encienden.

El efecto de este punto entre los dos LED hace que suceda esta característica. Cuando el punto es lógicamente alto (1), se coloca un potencial de 5 voltios en ese punto y, dado que el potencial de voltaje antes del LED ROJO es menor que el potencial en el punto de prueba, el LED ROJO no se encenderá. Sin embargo, el LED VERDE se encenderá. Esto mostrará que lo que sea que esté probando está en un nivel lógico alto (1).

Y viceversa, cuando el punto de prueba está en un nivel lógico bajo (0), habrá cero potencial de voltaje en el punto de prueba. Esto solo permitirá que se encienda el LED ROJO, lo que muestra que cualquier punto que esté tratando de probar está en un nivel lógico bajo.