Сотворим вместе

Конструктор ИР13 в собранном виде представляет собой светодинамическое устройство, смена рисунков движения “бегущих огней” в котором происходит в автоматическом режиме. Скорость движения “бегущих огней” зависит или от внутреннего тактового генератора или от внешнего (например, к устройству может подключаться внешний звуковой модуль ZG_01, частота которого зависит от громкости звука в помещении). Основой схемы управления (как и названию конструктора) является популярная микросхема К155ИР13 (восьмиразрядный реверсивный сдвиговый регистр). Видео работы устройства:

“Hotel California” - Eagles.

Работа с конструктором полезна при изучении основ цифровой электроники, развития навыков пайки и сборки устройств.
Базовый вариант конструктора состоит из трёх модулей (управления, цифровых ключей и экрана с лучами). Габариты устройства определяются величиной размаха лучей, здесь около 30 см. Но при увеличении лучей размах устройства может быть значительно увеличен (например, до 70-80 см). Напряжение питание устройства – 5 вольт. Общий вид устройства:



Порядок темы:

1. Модуль управления.
2. Модуль цифровых ключей.
3. Экран с лучами.
4. Модуль цифровых ключей с транзисторами КТ361/КТ315.
5. Модуль цифровых ключей с транзисторами BC327/BC337.
6. Дополнительные платы/модули.
7. Вариант экрана/матрицы.

--------------------------------------

Дополнительно по теме:

- "Бегущие огни на К155ИР13",
- "Управление светодинамической матрицей",
- "Микросхема К155ИР13",
- "Описание схемы цифрового автомата".

1. Модуль управления.

1-1. Электрическая схема модуля управления (платы) состоит из двух частей:



D4 – К155ЛА3; R1, R2, R5, R8 – 1 кОм; R3- 500 Ом; R4 – 150 Ом; R6 - 10 кОм; C1 – 470,0 мкФ; C2-C7, C9 – 0,1 мкФ; С8- 100,0 мкФ; VD1 – 1N4148; VT1 – КТ315Б; XS1- DJK2A; XS2 – PBD12R; J1 – переключатель типа SS-12D01T.

Об использовании внутреннего тактового генератора и звукового модуля ZG_01.

1. Во внутреннем генераторе для значительного увеличения диапазона тактирования можно использовать микросхемы серий КР1554 (74AC) или КР1564 (74HC). В случае использования микросхемы К155ЛА3 диапазон меняется приблизительно в три раз, а при использовании микросхем серий КР1554/КР1564 и соответствующих элементов в RC цепи диапазон может меняться в сто и более раз.

2. При совместном использовании светодинамического устройства и звукового модуля ZG_01 отключение внутреннего тактового генератора выполняется с помощью переключателя J1. Если устройство тактируется внутренним тактовым генератором, то звуковой модуль должен быть отключён от устройства (вынут из разъёма XS2).




D1 – К155ТМ2; D2 – К155ЛП5; D3 – К155ИР13; D4 – К155ЛА3; D5-D7 – К155ИЕ5; R9-R14 – 1 кОм; C10 – 0,1 мкФ; VD2-VD4 – 1N4148; XS3 – PBS-14R

1-2. Общий вид модуля управления:



В качестве межплатных соединений на плате установлены два разъёма PBD4 и три PBS3.

1-3. Печатная плата:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

2. Модуль цифровых ключей.

2-1. Электрическая схема модуля:



D8, D11 – КР1564ЛЛ1 (74HC32) или КР1554ЛЛ1 (74AC32); D9, D10 – КР1533ЛЕ11 (74ALS33); R15-R24 – 10 кОм; R25–R40 – 330 Ом; XP3 – PLH14; XP4 – BH-16R.

2-2. Общий вид модуля:



В качестве межплатных соединений на плате установлены три разъёма PLH3, два разъёма PLH6 (на нижнем слое печатной платы) и четыре разъёма PLD4 (по два - на верхнем и нижнем слоях печатной платы).

2-3. Печатная плата:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

3. Модуль экрана.

3-1. Электрическая схема модуля:



XP4 – BH16R; XSL1-XSL8 – PBS-10; XPL - PLS10; R – 10 кОм.

3-2. Общий вид модуля:



В качестве межплатных соединений на плате установлены два разъёма PBD4 и два разъёма PBS6.

3-3. Печатная плата:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

4. Модуль цифровых ключей с транзисторами КТ361/КТ315.

4-1. Электрическая схема модуля:



D8, D11 – К155ЛЕ1; D9, D10 – К155ЛЛ1; VT2-VT9 - КТ361Б; VT10-VT17 - КТ315Б; R15-R30; R39-R46 – 1 кОм; R31 – R38; R47-R54 – 100 Ом; XP3 – PLH14; XP4 – BH16R

4-2. Общий вид модуля:



В качестве межплатных соединений на плате установлены три разъёма PLH3 (здесь один не установлен), два разъёма PLH6 (на нижнем слое печатной платы) и четыре разъёма PLD4 (по два - на верхнем и нижнем слоях печатной платы).

На плате установлены токоограничивающие резисторы R31-R38; R47-R54 величиной 100 или 150 Ом (зависит от матрицы). Эти резисторы не значительно влияют на яркость светодиодов экрана (если R в экране 10 кОм), но в этом случае к плате ключей можно подключить светодиодную матрицу (например, для тестирования устройства или в качестве небольшого экрана). В данном случае величина тока, протекающего через один транзистор, не более 20 мА.

4-3. Печатная плата:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

5. Модуль цифровых ключей с транзисторами BC327/BC337.

5-1. Электрическая схема модуля:



D8, D11 – К155ЛЕ1; D9, D10 – К155ЛЛ1; VT2-VT9 - BC327; VT10-VT17 - BC337; R15-R30; R39-R46 – 1 кОм; R31 – R38; R47-R54 – 100 Ом (SMD); XP3 – PLH14; XP4 – BH16R

5-2. Общий вид модуля:



В качестве межплатных соединений на плате установлены три разъёма PLH3 (здесь один не установлен), два разъёма PLH6 (на нижнем слое печатной платы) и четыре разъёма PLD4 (по два - на верхнем и нижнем слоях печатной платы).

На плате установлены токоограничивающие резисторы R31-R38; R47-R54 величиной 100 или 150 Ом (здесь SMD, зависит от матрицы). Эти резисторы не значительно влияют на яркость светодиодов экрана (если R в экране 10 кОм), но в этом случае к плате ключей можно подключить светодиодную матрицу (например, для тестирования устройства или в качестве небольшого экрана). В данном случае величина тока, протекающего через один транзистор, не более 20 мА.

Если есть необходимость управлять через транзисторные ключи большими величинами токов (например, порядка 100 мА через каждый транзистор), то вместо резисторов R31-R38; R47-R54 следует установить перемычки, а в качестве токоограничительных резисторов для светодиодов в расчётах принимать во внимание только резисторы, установленные в лучах.

5-3. Печатная плата:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

6. Дополнительные платы/модули.

Общий вид сборки устройства, как вариант для его настройки:



6-1. Плата 6z100.



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов.


6-2. Платы для матриц.

Размер матриц по X/Y и расстояние L между выводами:
20 мм (L=15 мм), 32 (24), 38 (28), 48 (36)/51(38), 60 (46).

На изображении схемы двух типов матриц.



Плата M60v3.



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.


Плата M60v4.



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.


6-3. Платы для матриц.

Размер матриц по X/Y и расстояние L между выводами: 20 мм (L=15 мм).

На изображении схемы двух типов матриц.



Плата M20v1.



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов.


Плата M20v2.



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов.


6-4. Плата 6z98.





Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов.

7. Элементы конструкции и кабель-шлейф.



Гибкий кабель-шлейф необходим для соединения экрана и модуля цифровых ключей. При изготовлении шлейфа используются разъёмы IDC-16 и ленточный шлейф на 16 жил с шагом 1,27 мм.

7. Вариант экрана/матрицы.





Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.