ساعة رقمية ولكن بدون متحكم [إلكترونيات فاضحة]: 13 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

من السهل جدًا إنشاء دوائر باستخدام متحكم دقيق ، لكننا ننسى تمامًا الكثير من العمل الذي كان يتعين على المتحكم الدقيق القيام به لإكمال مهمة بسيطة (حتى لو رمش المصباح). إذن ، ما مدى صعوبة صنع ساعة رقمية بالكامل من الصفر؟ لا يوجد ترميز ولا متحكم ولجعله حقيقيًا HARDCORE ماذا عن بناء الدائرة في لوحة أداء دون استخدام أي لوحات دوائر مطبوعة.

يعد هذا مشروعًا صعبًا حقًا ، ليس بسبب كيفية عمل منطق الساعة ولكن بسبب كيفية قيامنا ببناء الدائرة بكل هذه المكونات معًا في لوحة أداء مدمجة.

تم استلهام هذا المشروع من هذا التوجيه (المؤلف: hp07) في عام 2018 ، والذي سيكون من الصعب جدًا بناؤه في لوحة أداء نظرًا لعدد الاتصالات والمكونات المستخدمة. لذلك ، قمت ببعض البحث عبر الإنترنت لتقليل التعقيد ولكن ما زلت أجعله أساسيًا إلى حد ما ويصعب بناؤه في لوحة أداء.

مراجع أخرى: scopionz، danyk

اللوازم

هذه هي قائمة المنتجات التي يمكن أن تساعدك على القيام بهذا المشروع بسهولة

(رابط تابع)

• IC 4026:
• IC 555:
• IC 7411:
• عرض 7 مقاطع:
• مقياس الجهد:
• مجموعة المقاومات:
• الصمام الثنائي:
• مجموعة المكثفات:
• زر الضغط:
• بيرفبورد:
• لوح أكريليك:
• محول الطاقة:
• مصدر طاقة مقاعد البدلاء:
• طقم راسم الذبذبات:
• طقم الساعة الرقمية: https://amzn.to/3l5ymja /

الخطوة 1: مفهوم الوقت [لكن لـ NOOBS]

أولاً ، يجب أن نفهم الإجابة على بعض الأسئلة قبل أن نتمكن من القفز إلى بناء هذه الساعة الرقمية! كيف سنقوم بتتبع الوقت وكيف يمكننا تحديد الوقت نفسه؟

حل هذه المشكلة بسيط للغاية (إذا كنت تعتقد أنك مراهق متمرد وتظاهرت فقط على مدى قرن من الزمان أن الفيزيائيين لم يخدشوا ذلك أبدًا). قد تكون الطريقة التي نتعامل بها مع هذا الحل غير بديهية ، حيث سنرى أولاً كيف يمكننا تتبع الوقت ثم تحديد الوقت لاحقًا.

ضع في اعتبارك الساعة على أنها عداد يمكنه عد الأرقام حتى 0-60 و0-24 (دعنا نقلق فقط بشأن 24 ساعة فقط في الوقت الحالي) كلما تجاوزت هذه القيمة ، انتقل فقط إلى التعيين الأعلى التالي [الثواني -> الدقائق -> ساعات -> أيام-> شهور-> سنوات].

لكننا نفتقد نقطة رئيسية هنا ، متى يجب زيادة هذه القيمة المقابلة؟ دعنا نلقي نظرة على تعريف الفيزياء البسيط

يتم تعريف الثانية بأخذ القيمة العددية الثابتة لتردد السيزيوم ∆ν ، تردد الانتقال فائق الدقة للحالة الأرضية غير المضطرب لذرة السيزيوم 133 ، ليكون 9192 631 770 عند التعبير عنها بالوحدة هرتز ، والتي تساوي s −1.

إذا فهمت التعريف ، فمن المحتمل أن تأخذ الفيزياء النظرية وتتوقف عن الإلكترونيات!

على أي حال ، من أجل التبسيط ، سنفترض أن الوقت الذي تستغرقه ذرة السيزيوم لتهتز 9 مليارات مرة. الآن عندما تقوم بزيادة العداد كل ثانية أو يتم أخذ الوقت لتهتز ذرة السيزيوم 9 مليارات مرة ، فأنت تحصل على ساعة من نوع الشيء! لهذا ، إذا تمكنا من إضافة منطق بطريقة تنقل الثواني إلى الدقائق والدقائق إلى الساعات عندما تصل إلى 60 (وإعادة تعيين الساعات على 24). سيعطينا هذا ساعة تعمل بكامل طاقتها نتوقعها.

الآن ، دعنا نرى كيف يمكننا إدخال النظرية إلى الواقع ، ببعض السحر من الإلكترونيات النقية!

الخطوة 2: عرض سبعة أجزاء

لنكتشف أولاً طريقة عرض الرقم (أو الوقت). يجب أن تكون الشاشات المكونة من 7 أجزاء مثالية لهذا التصميم لأنها تعطي مظهرًا رجعيًا ، وهي أيضًا واحدة من أبسط شاشات العرض المتوفرة في السوق ، فهي بسيطة جدًا لدرجة أنها مصنوعة فقط من 7 مصابيح LED (8 مصابيح LED ، إذا كانت النقطة تم وضع LED ، بطريقة ذكية لإظهار القيم الأبجدية الرقمية التي يمكن وضعها في المتاخمة مع شاشات متعددة من 7 مقاطع لإظهار قيمة أكبر.

هناك نوعان من شاشات العرض ذات الأجزاء السبعة.

COMMON CATHODE: يتم توصيل كل طرف -ve من الصمام بنقطة مشتركة ، ثم يتم توصيل هذه النقطة المشتركة بالأرض (GND). الآن ، لتشغيل أي جزء من المقطع ، يتم تطبيق جهد + ve على دبوس + ve المقابل من هذا الجزء.

أنود الكاثود: يتم توصيل كل طرف + ve من الصمام بنقطة مشتركة ، ثم يتم توصيل هذه النقطة المشتركة بـ VCC. الآن ، لتشغيل أي جزء من المقطع ، يتم تطبيق الجهد على الطرف المقابل من هذا الجزء.

بالنسبة لتطبيقنا ، سنستخدم إصدار الكاثود المشترك لشاشة العرض المكونة من 7 مقاطع ، لأن IC الرقمي الذي سنستخدمه سيخرج إشارة عالية (+ إشارة).

تتم تسمية كل جزء من هذه الشاشة من A إلى G في اتجاه عقارب الساعة ويتم تمييز النقطة (أو النقطة) على الشاشة كـ "p" ، تذكر المقاطع مع الحروف الهجائية المقابلة لها ، والتي ستكون في متناول اليد أثناء توصيلها بالرقم الرقمي IC.

الخطوة 3: وضع عرض الشرائح السبعة

ستكون هذه الخطوة صعبة بعض الشيء لأن العثور على الحجم الدقيق للوحة الأداء أمر صعب للغاية وقد لا تجد واحدة. إذا كان هذا هو الحال ، فيمكنك الجمع بين لوحتي أداء لإنشاء لوحة أكبر.

يعد وضع الشاشة المكونة من 7 أجزاء أمرًا بسيطًا للغاية ، ما عليك سوى وضع الشاشة بالتساوي مع التباعد الصحيح حتى تتمكن من التمييز بين الثواني والدقائق والساعات (راجع الصورة لمعرفة موضع المصباح).

إذا لاحظت الآن أنني أستخدم مجموعة من المقاومات 100 أوم لكل دبوس من الشاشة ، فهذا مخصص تمامًا للجمال وليس من الضروري استخدام هذه المقاومات العديدة. إذا كان بإمكانك وضع المقاوم 470 أوم بين الدبوس المشترك للشاشة المكونة من 7 أجزاء والأرض ، فيجب أن تكون جيدة بما فيه الكفاية. (تُستخدم هذه المقاومات للحد من التيار الذي يمر عبر LED)

نظرًا لأن هذه الدائرة لديها الكثير لتلحيمها وللتأكد من عدم فقدان مسار ما أفعله ، فقد قمت بلحام دبابيس العرض المكونة من 7 مقاطع بتسلسل أبجدي بالمقاومات والأرض في الجزء العلوي من الدائرة. يبدو الأمر عديم الفائدة ومعقدًا ، لكن ثق بي أن هذا سيجعل عملك أسهل.

أثناء بناء هذه الدائرة ، وجدت خدعة رائعة حول شاشة العرض ذات الأجزاء السبعة ، في أي وقت عن طريق الخطأ إذا قمت بقلب شاشة العرض ذات الأجزاء السبعة رأسًا على عقب ، فلن تضطر إلى إلغاء تثبيت الشاشة تمامًا وإعادة اللحام مرة أخرى. سيبقى كل دبوس كما هو باستثناء الدبوس G والدبوس P ، فقط عن طريق إضافة سلك توصيل بسيط يمكنك حل المشكلة. (تحقق من آخر صورتين حيث استخدمت سلك توصيل أخضر لتوضيح هذه المشكلة).

الخطوة 4: العداد

"تحميل =" كسول"

عندما يتعلق الأمر بالدوائر الرقمية ، لا يوجد سوى حالتين عاليتين أو منخفض (ثنائي: 0 أو 1). هذا يمكننا ربطه بمفتاح ، عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل ، يمكننا القول إنه منطق مرتفع وعندما يتم إيقاف تشغيل المفتاح يمكننا القول أنه منطقي منخفض. إذا كان بإمكانك تشغيل وإيقاف تشغيل المفتاح مع توقيت ثابت بين ON و OFF ، يمكنك إنشاء إشارة موجة مربعة.

الآن يسمى الوقت المستغرق لإنشاء كل من الإشارات العالية والمنخفضة معًا الفترة الزمنية. إذا كان بإمكانك تشغيل المفتاح لمدة 0.5 ثانية وإيقاف تشغيل المفتاح لمدة 0.5 ثانية ، فستكون الفترة الزمنية لهذه الإشارة ثانية واحدة. وبالمثل ، فإن عدد المرات التي يتم فيها تشغيل المفتاح وإيقاف تشغيله في الثانية يسمى التردد.

[مثال: 4 هرتز -> 4 مرات التبديل إلى وضع التشغيل وإيقاف التشغيل 4 مرات]

قد لا يبدو هذا مفيدًا كثيرًا في البداية ، لكن توقيت الإشارة هذا ضروري جدًا للحفاظ على تزامن كل شيء في الدوائر الرقمية ، وهذا هو السبب في أن بعض الدوائر الرقمية مع إشارات الساعة تسمى أيضًا الدوائر المتزامنة.

إذا تمكنا من توليد موجة مربعة مقدارها 1 هرتز ، فيمكننا زيادة عدادنا كل ثانية مثل الثواني على الساعة الرقمية. المفهوم هنا لا يزال غامضًا إلى حد ما لأننا نحتاج إلى الوقت الذي تستغرقه ذرة السيزيوم لتهتز 9 مليارات مرة (كما رأينا في الخطوة 1) لأن هذا ما سيمنحنا ثانية واحدة. سيكون هذا النوع من الدقة باستخدام دائرتنا قريبًا من المستحيل ، لكن يمكننا أن نفعل ما هو أفضل إذا تمكنا من استخدام راسم الذبذبات (حيث يكون الوقت محسوبًا مسبقًا) لإعطاء تقدير تقريبي لمدة ثانية واحدة.

الخطوة 7: اختيار دائرة على مدار الساعة

هناك طرق عديدة لبناء مولد نبض على مدار الساعة. ولكن فيما يلي بعض الأسباب التي تجعلني أستخدم IC المؤقت 555 وبعض الأسباب التي تجعلك لا تفعل ذلك.

مميزات

• الدائرة بسيطة للغاية (صديقة للمبتدئين)
• يتطلب مساحة صغيرة جدًا
• من السهل ضبط تردد الساعة
• يمكن أن يكون لها نطاق واسع من الجهد (ليس ضروريًا لدائرة الساعة الرقمية لدينا)

عيب

• توقيت الساعة ليس دقيقًا
• يمكن أن تتأثر إشارة الساعة بشكل خطير بدرجة الحرارة / الرطوبة
• توقيت الساعة يرجع إلى المقاومات والمكثفات

بدائل لمولد التردد أو مولد النبض على مدار الساعة: مذبذب بلوري ، تردد التقسيم

الخطوة 8: وضع دائرة الساعة

ضع دائرة الساعة أسفل جزء الثواني بالضبط من الساعة الرقمية ، وهذا سيجعل الاتصال أسهل بين IC 4026 و IC 555.

في هذه المرحلة ، كان من غير المجدي تمامًا التقاط الصور بعد كل دائرة ، حيث تصبح الدوائر معقدة للغاية مع وجود الكثير من الأسلاك التي تدور في اتجاهات مختلفة. لذلك ، ما عليك سوى إنشاء دائرة الساعة بشكل منفصل دون القلق بشأن بقية الدائرة ، وبمجرد الانتهاء من ذلك ، ما عليك سوى توصيل الإخراج (دبوس 3) الخاص بمؤقت 555 IC بدبوس الساعة الخاص بـ IC 4026.

الخطوة 9: تبديل / زيادة المنطق

الوصيف في مسابقة ريمكس