Neste post vamos construir um sistema automático de campainha escolar usando o IC 4017 que pode ser programado para ativar uma campainha AC em intervalos regulares (entre 0 minuto e 99 minutos) que pode ser configurado usando interruptores DIP e a duração da campainha anel pode ser ajustado de 0 a 11 segundos usando o potenciômetro fornecido.
Você também pode adicionar um estágio de exibição opcional de 7 segmentos para exibir minutos.
O circuito é construído usando componentes comumente disponíveis, como IC 555, IC 4017, IC 4026, IC 7408 e outros componentes ativos e passivos diversos. Vamos começar com o diagrama de blocos.
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Diagrama de bloco:
O diagrama de blocos do cronômetro escolar usando o IC 4017 começa do lado esquerdo e termina do lado direito.
- O primeiro estágio do diagrama de blocos é um gerador de 1 Hz usando IC 555 que fornece o sinal de clock para o resto do circuito.
- Existem três IC 4017 configurados como “dividido por 10” e um IC 4017 configurado como “dividido por 6”. O primeiro IC 4017 divide o clock de entrada por 10 e emite um ciclo de clock para cada 10 ciclos de clock (segundos).
- Outro IC 4017 está em cascata com o IC 4017 anterior, que divide o sinal de clock de entrada por um fator de 6. Agora teremos um ciclo de clock para cada minuto.
- Agora um estágio opcional pode ser introduzido aqui para contar os minutos que serão explicados na parte posterior deste post.
- Os dois últimos IC 4017 são configurados como divididos por 10 e um dos IC emitirá o “dígito das unidades” do minuto e o outro IC emitirá o “dígito das dezenas” do minuto.
- A hora pode ser ajustada usando os dois interruptores DIP fornecidos para unidades e a posição das dezenas do dígito dos minutos.
- Uma porta lógica AND é utilizada para tomar decisões, quando as duas entradas dos IC 4017s estão altas, a saída da porta lógica fica alta e aciona o multivibrador monoestável.
- A saída do multivibrador monoestável fica alta por um período de tempo pré-definido que, por sua vez, ativa a campainha até que o multivibrador fique baixo.
Agora vamos mergulhar no diagrama de circuito de cada estágio.
Gerador de 1 Hz usando IC 555 (Multivibrador Astável):
O circuito acima consiste em um IC 555 configurado como multivibrador astável que gera onda quadrada no pino número três. Ele pode gerar um sinal de clock de 1 Hz se você ajustar o potenciômetro de 100K corretamente. A precisão do tempo do resto do circuito depende da precisão com que você calibra esse estágio.
Diagrama de pinos IC 555:
Estágio do temporizador/contador:
O circuito acima é responsável por contar/rastrear o tempo de acordo com a entrada de clock do IC 555 astável; o tempo máximo que este circuito pode acompanhar é de 99 minutos.
O circuito acima recebe clock de 1 Hz através do pino número 14 (entrada de clock) do IC1 4017 que divide o clock por um fator de 10. O ciclo de clock dividido é emitido no pino de transporte, que é o pino número 12.
O IC2 4017 está em cascata com o IC1 e recebe o pulso de clock do pino 12 do IC1. O IC2 está configurado para dividir o clock de entrada por um fator de 6; isso é conseguido conectando o pino de reset número 15 a 6º saída seqüencial do IC2 que é o pino número 5. Agora no pino número 5 teremos 1 pulso para cada minuto.
A saída do IC2 (um pulso por minuto) é conectada ao IC3 que divide a saída por um fator de 10, o que nos dá o dígito da unidade de um minuto. O sinal de transporte do IC3 é alimentado ao pino número 14 do IC4 4017, o que nos dá o dígito das dezenas do minuto.
A saída de IC3 e IC4 é alimentada à porta lógica AND IC 7408 através de dois interruptores DIP que são usados para definir o tempo de ativação da campainha. Quando as entradas da porta lógica recebem tão alto, a saída fica alta, o que aciona o próximo estágio.
Existem 10 diodos em cada interruptor DIP para evitar curto-circuito entre os pinos de saída dos IC 4017s que podem ocorrer quando você liga acidentalmente dois ou mais interruptores dip simultaneamente.
A saída da porta AND não é apenas alimentada para o próximo estágio, mas também alimenta os pinos de reset de todos os IC 4017s por meio de diodos, de modo que quando o tempo desejado for atingido, toda a contagem do IC 4017 será zerada.
NOTA: Ambos os interruptores DIP variam de 0 a 9, um para o dígito da unidade e outro para o dígito das dezenas. Exemplo: Digamos que você queira ativar a campainha a cada 45 minutos, deslize o 5º Chave DIP ON para dígito das unidades e 4º Interruptor DIP ON para dígito das dezenas.
Diagrama de pinos do IC 4017 e IC 4026:
Diagrama de pinos do IC 7408:
Estágio multivibrador monoestável:
O circuito acima consiste em um IC 555 que é configurado como multivibrador monoestável. Esta etapa é responsável por acionar a campainha por um período de tempo pré-determinado em segundos, ajustando o potenciômetro de 100K fornecido. Você pode definir o tempo de 0 a 11 segundos no máximo, após o qual a campainha é desativada.
O circuito recebe seu sinal de disparo da saída da porta AND. O sinal é recebido por um transistor NPN no lado esquerdo (do diagrama) inverte o sinal para pulso negativo que é necessário para acionar o IC 555.
Um botão de teste é fornecido para testar a duração do toque da campainha durante o ajuste do potenciômetro e também para manutenção / depuração regular do circuito.
Um módulo de relé de 5 V é empregado para acionar a campainha de 230 VCA. O relé deve ser um tipo de gatilho de baixo nível para funcionar com o circuito. Um transistor é conectado no pino 3 do IC 555 para acionar o relé e o transistor está aqui para inverter o sinal de saída do IC 555 de pulso positivo para pulso negativo.
Contador de minutos de 7 segmentos (estágio opcional):
O estágio de circuito acima é opcional para exibir minutos rastreando o ciclo de clock do IC2 4017, que produz 1 ciclo de clock por minuto. Quando a campainha é ativada, o visor volta a zero e conta o tempo novamente.
O circuito consiste em apenas dois IC 4026s que são usados para acionar displays de 7 segmentos de cátodo comum. Os dois ICs estão em cascata para contar de 00 a 99 e a entrada de clock é alimentada através do pino 1 do IC7 e o carry-out é no pino 5, que é alimentado ao pino 1 de entrada de clock do IC6. alimentando a saída da porta AND para o pino 15 do IC 4026 através de um diodo.
Resultado da Simulação para o Temporizador de Campainha Escolar 4017:
Desenvolvemos uma simulação no software proteus do projeto proposto para que você teste o circuito em seu computador.
Gerador de clock IC 555:
Na simulação você pode ajustar a saída do IC 555 para mais de 1 Hz para ver o resultado pretendido mais rápido ajustando o potenciômetro para a posição mínima conforme ilustrado abaixo.
Interruptor DIP:
Nesta simulação, usamos botões no lugar do interruptor DIP e faz o mesmo trabalho de um interruptor DIP quando você trava o botão usando o ponto vermelho ao lado de cada botão. Pressione o ponto vermelho no dígito das unidades e no dígito das dezenas para definir uma hora.
Você pode ver os minutos no visor de 7 segmentos, conforme ilustrado abaixo:
Baixe os arquivos de simulação do link abaixo indicado:
SimulaçãoBaixar
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FONTE
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