На базі мікросхеми К561ЛА7 можна зібрати генератор, який може бути застосований на практиці для генерації імпульсів для будь-яких систем або імпульси після посилення через транзистори або тиристори можуть керувати світловими приладами (світлодіодами, лампами). У результаті на цій мікросхемі можна зібрати гірлянду або вогні, що біжать. Далі у статті ви знайдете принципову схему підключення мікросхеми К561ЛА7, друковану плату з розташуванням радіоелементів на ній та опис роботи складання.

Принцип роботи гірлянди на мікросхемі КА561 ЛА7

Мікросхема починає генерувати імпульси в першому із 4 елементів 2І-НЕ. Тривалість імпульсу світіння світлодіода залежить від номіналу конденсатора для першого елемента С1 і відповідно С2 і С3 для другого і третього. Транзистори фактично є керованими "ключами", при подачі керуючого напруги від елементів мікросхеми на базу, відкриваючись вони пропускають електричний струм від джерела живлення та живлять ланцюжки світлодіодів.
Живлення здійснюється від джерела живлення 9, з номінальним струмом не менше 100 мА. При правильному монтажі електросхема не потребує налаштування та одразу працездатна.

Позначення радіоелементів у гірлянді та їх номінали згідно з вищенаведеною схемою

R1, R2, R3 3 мОм – 3 шт.;
R4, R5, R6 75-82 Ом – 3 шт.;
С1, С2, С3 0,1 мкф – 3 шт.;
НL1-HL9 світлодіод АЛ307 – 9 шт.;
D1 мікросхема К561ЛА7 – 1 шт.;

На платі показані доріжки для травлення, габарити текстоліту та розташування радіоелементів під час паяння. Для травлення плати можливе застосування плати із одностороннім покриттям міддю. У цьому випадку на платі встановлюється всі 9 світлодіодів, якщо світлодіоди будуть зібрані в ланцюжок - гірлянду, а не змонтовані на платі, то її габарити можна скоротити.

Технічні характеристики мікросхеми К561ЛА7:

Напруга живлення 3-15 В;
- 4 логічні елементи 2І-НЕ.

Логічна мікросхема. Складається із чотирьох логічних елементів 2І-НЕ. До складу кожного з цих елементів входять чотири польові транзистори, два n-канальних - VT1 і VT2, два p-канальних - VT3 і VT4. Два входи А і можуть мати чотири комбінації вхідних сигналів. Принципова схема та таблиця істинності одного елемента мікросхеми показано нижче.

Логіка роботи К561ЛА7

Розглянемо логіку роботи елемента мікросхеми . Якщо на обидва входи елемента подати напругу високого рівня, то транзистори VT1 ​​і VT2 будуть у відкритому стані, а VT3 і VT4 у закритому. Таким чином, на виході Q буде напруга низького рівня. Якщо на будь-який із входів подати напругу низького рівня, то один із транзисторів VT1, VT2 буде закритий, а один із VT3, VT4 відкритий. Це встановить напругу високого рівня на виході Q. Такий же результат, природно, буде якщо на обидва входи мікросхеми К561ЛА7 буде подано напругу низького рівня. Девіз логічного елемента І-НЕ – нуль на будь-якому вході дає одиницю на виході.


Вхід Вихід Q
AB
H H B
H B B
B H B
B B H

Таблиця істинності мікросхеми К561ЛА7


Цоколівка мікросхеми К561ЛА7

Прості радіосхеми початківцям

У цій статті ми розглянемо декілька простих електронних пристроїв на основі логічних мікросхем К561ЛА7 та К176ЛА7. У принципі, ці мікросхеми практично однакові і мають однакове призначення. Незважаючи на невелику різницю в деяких параметрах, вони практично взаємозамінні.

Коротко про мікросхему К561ЛА7

Мікросхеми К561ЛА7 та К176ЛА7 являють собою чотири елементи 2І-НЕ. Конструктивно виконані вони у пластмасовому корпусі чорного кольору з 14-ма висновками. Перший висновок мікросхеми позначений як мітки (так званий ключ) на корпусі. Це може бути або точка або виїмка. Зовнішній вигляд мікросхем та цоколівка висновків показані на малюнках.

Живлення мікросхем становить 9 Вольт, напруга живлення подається на висновки: 7 висновок-"загальний", 14 висновок-"+".
При монтажі мікросхем необхідно бути уважним з цоколівкою - випадкова установка мікросхеми "виворіт" виводить її з ладу. Паяння мікросхем бажано проводити паяльником потужністю не більше 25 Ватт.

Нагадаємо що ці мікросхеми назвали "логічними" тому що вони мають лише два стани - або "логічний нуль" або "логічна одиниця". Причому при рівні "одиниця" мається на увазі напруга близька до напруги живлення. Отже, при зменшенні напруги живлення самої мікросхеми і рівень "Логічної одиниці" буде меншим.
Давайте проведемо невеликий експеримент (рисунок 3)

Спочатку перетворимо елемент мікросхеми 2І-НЕ просто на НЕ, з'єднавши для цього входи. На вихід мікросхеми підключимо світлодіод, а на вхід подаватимемо напругу через змінний резистор, контролюючи при цьому напругу. Для того, щоб світлодіод загорівся необхідно на виході мікросхеми (це висновок 3) отримати напругу, що дорівнює логічній "1". Контролювати напругу можна за допомогою будь-якого мультиметра, включивши його в режим вимірювання постійної напруги (на схемі це PA1).
А ось з харчуванням трохи пограємо- спочатку підключимо одну батарейку 4,5 Вольта. Так як мікросхема є інвертором, отже для того, щоб отримати на виході мікросхеми "1" необхідно навпаки на вхід мікросхеми подати логічний "0". Тому почнемо наш експеримент з логічної "1" - тобто двигун резистора має бути у верхньому положенні. Обертаючи двигун змінного резистора дочекаємось моменту коли загориться світлодіод. Напруга на двигуні змінного резистора, а отже і на вході мікросхеми буде приблизно 2,5 Вольт.
Якщо підключити другу батарейку, ми отримаємо вже 9 Вольт, і світлодіод у нас у цьому випадку загориться при напрузі на вході приблизно 4 Вольта.

Тут, до речі, потрібно дати невелике роз'яснення: цілком можливо, що у Вашому експерименті можуть бути інші результати, відмінні від вищевказаних. Нічого дивного в цьому немає: у перших двох абсолютно однакових мікросхем не буває і параметри у них у будь-якому випадку будуть відрізнятися, по-друге логічна мікросхема може будь-яке зниження вхідного сигналу розпізнати як логічний "0", а в нашому випадку ми знизили вхідну напругу двічі, та й по-третє в даному експерименті ми намагаємося змусити працювати цифрову мікросхему в аналоговому режимі (тобто управляючий сигнал у нас проходить плавно) а мікросхема, у свою чергу працює як їй належить - при досягненні певного порога перекидає логічний стан миттєво. Але ж і цей поріг у різних мікросхем може відрізнятися.
Втім мета нашого експерименту була проста- нам необхідно було довести що логічні рівні безпосередньо залежать від напруги живлення.
Ще один нюанс: таке можливе лише з мікросхемами серії КМОП які не дуже критичні до напруги живлення. З мікросхемами серії ТТЛ справи інакше- харчування у них грає величезну роль і при експлуатації допускається відхилення не більше ніж у 5%

Ну ось, коротке знайомство закінчилося, переходимо до практики.

Просте реле часу

Схема пристрою показано малюнку 4. Елемент мікросхеми тут включений як і як у експерименті вище: входи замкнуті. Поки кнопка кнопка S1 розімкнена, конденсатор С1 знаходиться в зарядженому стані і струм через нього не протікає. Однак вхід мікросхеми підключений і до "загального" дроту (через резистор R1) і тому на вході мікросхеми буде присутній логічний "0". Так як елемент мікросхеми є інвертором, то значить на виході мікросхеми вийде логічна "1" і світлодіод буде горіти.
Замикаємо кнопку. На вході мікросхеми з'явиться логічна "1" і, отже, на виході буде "0", світлодіод згасне. Але при замиканні кнопки та конденсатор С1 миттєво розрядиться. А це означає, що після того як ми відпустили кнопку в конденсаторі почнеться процес заряду і поки він буде продовжуватися через нього протікатиме електричний струм підтримуючи рівень логічної "1" на вході мікросхеми. Тобто вийде що світлодіод не загориться до тих пір, поки конденсатор С1 не зарядиться. Час заряду конденсатора можна змінювати підбором ємності конденсатора або зміною опору резистора R1.

Схема друга

На перший погляд практично те ж саме, що і попередня, але кнопка з конденсатором, що час задає, включена трохи по-іншому. І працюватиме вона теж трохи інакше- в режимі очікування світлодіод не горить, при замиканні кнопки світлодіод загориться відразу, а згасне вже із затримкою.

Проста мигалка

Якщо включити мікросхему як показано малюнку ми отримаємо генератор світлових імпульсів. По суті, це найпростіший мультивібратор, принцип роботи якого був докладно описаний на цій сторінці.
Частота імпульсів регулюється резистором R1 (можна навіть встановити змінний) та конденсатором С1.

Керована мигалка

Давайте трохи змінимо схему мигалки (яка була вище на малюнку 6) ввівши в неї ланцюг із вже знайомого нам реле часу-кнопку S1 і конденсатор С2.

Що в нас вийде: при замкнутій кнопці S1 на вході елемента D1.1 буде логічний "0". Це елемент 2І-НЕ і тому не важливо, що у нього діється на другому вході-на виході в будь-якому випадку буде "1".
Ця "1" надійде на вхід другого елемента (який D1.2) і значить на виході цього елемента буде міцно сидіти логічний "0". А раз так то світлодіод загориться і горітиме постійно.
Як ми відпустили кнопку S1, починає заряд конденсатора С2. Протягом часу заряду через нього протікатиме струм утримуючи рівень логічного "0" на виведенні 2 мікросхеми. Як тільки конденсатор зарядиться, струм через нього припиниться, мультивібратор почне працювати у своєму звичайному режимі - світлодіод блиматиме.
На наступній схемі також введена ця-ж ланцюжок але включена вона вже інакше: при натисканні на кнопку світлодіод почне блимати а через деякий час буде горіти постійно.

Проста пищалка

У цій схемі нічого особливо незвичайного немає: всі ми знаємо що якщо до виходу мультивібратора підключити динамік або навушник, то він почне видавати переривчасті звуки. На малих частотах це буде просто "цокання", а на більш високих частотах це буде писк.
Для експерименту більший інтерес представляє схема, показана нижче:

Тут знову ж таки знайоме нам реле часу-замикаємо кнопку S1, розмикаємо її і через деякий час пристрій починає їсти.

Наведено принципову схему простого саморобного фото-реле на мікросхемі серії К561. Фотореле призначене для включення освітлення з настанням темряви та його вимкнення на світанку. Датчиком рівня природного освітлення є фототранзистор FT1.

Струм на лампу подається через ключовий каскад на високовольтних ключових польових транзисторах, що працюють аналогічно механічному вимикачу. Тому світильник може бути як на основі лампи розжарювання, так і на основі будь-якої енергозберігаючої лампи (світлодіодної, люмінесцентної). Єдине обмеження – потужність лампи не повинна бути більше 200W.

Схема фотореле

У вихідному стані, коли темно, конденсатор С1 заряджений. На виході елемента D1.3 – одиниця. Вона відкриває польові ключові транзистори VT2 і VТЗ і через них надходить змінна напруга 220V на світильник Н1. Резистор R5 обмежує струм заряду ємності затворів польових транзисторів.

Мал. 1. Принципова схема саморобного фотореле на мікросхемі К561ЛА7.

Коли світло опір емітер-колектор фототранзистора FT1 знижується (він відкривається). Напруга на з'єднаних разом входах D1.1 дорівнює логічному нулю. На виході D1.1-одиниця.

Транзистор VТ1 відкривається та розряджає конденсатор С1 через резистор R3, що обмежує струм розряду С1. Напруга на з'єднаних входах D1.2 падає до логічного нуля. На виході D1.2 з'являється логічний нуль. Транзистори VТЗ та VТ2 закриті, тому напруга на світильник не надходить.

Після чергового зменшення освітленості опір емітер-колектор FT1 зростає (фототранзистор закривається). Через R1 з'єднані разом входи елемента D1.1 надходить напруга логічної одиниці. На виході D1.1 – нуль, тому транзистор VТ1 закривається.

Тепер конденсатор С1 починає заряджатися повільно через R4. Через деякий час (1,5-2 хвилини) напруга на ньому сягає логічної одиниці. На виході D1.3 напруга зростає до логічної одиниці. Транзистори VT2 та VТЗ відкриваються і світильник вмикається.

Завдяки затримці часу, викликаної зарядкою конденсатора С1 через R4, схема не реагує на різке і короткочасне збільшення освітленості, яке може мати місце, наприклад, від впливу фар автомобіля, що проїжджає в зоні видимості FT1.

Логічна схема живиться від джерела на діоді VD4 та параметричному стабілізаторі VD1-R6. Конденсатор С2 згладжує пульсацію. Найнебезпечніший у схемі елемент це резистор R6.

На ньому падає значна напруга та потужність. При монтажі його висновки бажано не обрізати, а вигнути та встановити резистор так, щоб його корпус був над платою та над усім монтажем. Тобто щоб не виникали умови для пробою на інші деталі через пил або вологість.

Деталі та друкована плата

При потужності споживання світильником не більше 200W транзисторам VТ2 та VТЗ жодних радіаторів не потрібно. Можна працювати зі світильником потужністю до 2000W, але з відповідними радіаторами для цих транзисторів.

Схема зібрана на мініатюрній платі, показаної на малюнку.

Мал. 2. Друкована плата для схеми саморобного фотореле.

Замість фототранзистора L-51P3C можна використовувати інший фототранзистор, а також фоторезистор або фотодіод у зворотному включенні (анодом замість емітера, катодом замість колектора).

У будь-якому випадку опір R1 потрібно підібрати так, щоб схема надійно спрацьовувала (у випадку з фотодіодом опір R1 доведеться суттєво збільшити, а з фоторезистором, - його опір залежатиме від номінального опору фоторезистора).

  • Мікросхема D1 - К561ЛЕ5 або К561ЛА7, а також К176ЛЕ5, К176ЛА7 або імпортні аналоги типу CD4001, CD4011.
  • Транзистор КТ3102 – будь-який аналогічний.
  • Транзистори IRF840 можна замінити на BUZ90 або інші аналоги, а також вітчизняними КП707Б - Г.А.
  • Стабілітрон КС212Ж можна замінити будь-яким стабілітроном на 10-12V.
  • Діоди 1N4148 можна замінити будь-якими КД522, КД521. Випрямний діод
  • 1N4004 можна замінити на 1N4007 або КД209.
  • Усі конденсатори повинні бути на напругу не нижче 12V.

Налагодження

Все налагодження схеми фотореле зводиться до налаштування фотодатчика підбором опору R1. За бажання чи необхідності змінювати налаштування оперативно цей резистор можна замінити змінним.

Велику роль відіграє просторова установка фотореле та світильника. Потрібно зробити так, щоб фотореле, а саме, фототранзистор розташовувався поза попаданням на нього прямого світла від світильника. Наприклад, якщо світильник розташований під непрозорим навісом, FT 1 повинен бути десь над цим навісом.

Пристрій для створення ефекту вогнів, що біжать з центру до країв сонечка. Кількість світлодіодів - 18 шт. Uпит. = 3 ... 12В.

Для підстроювання частоти мерехтіння змінити номінали резисторів R1, R2, R3 або конденсаторів C1, C2, C3. Наприклад, збільшення R1, R2, R3 вдвічі (20к) частота зменшиться вдвічі. При заміні конденсаторів C1, C2, C3 збільшити ємність (22мкФ). Можлива заміна К561ЛА7 на К561ЛЕ5 або повний зарубіжний аналог CD4011. Номінали резисторів R7, R8, R9 залежать від напруги живлення та від застосовуваних світлодіодів. При опорі 51 Ом і напрузі живлення 9В струм через світлодіоди трохи менше 20мА. Якщо вам потрібна економічність пристрою і ви використовуєте світлодіоди яскравого свічення при малому струмі, то опір резисторів можна збільшити (до 200 Ом і навіть більше).

Ще краще, при живленні 9В використовувати послідовне з'єднання світлодіодів:

Нижче наведено малюнки друкованих плат двох варіантів: сонечко та млин:


З цією схемою також часто переглядають: