Mga Modelong Riles na Awtomatikong Tunnel: 5 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ito ang aking paboritong circuit board. Ang aking modelo ng layout ng riles (kasalukuyang isinasagawa pa rin) ay may maraming mga tunnels at kahit na hindi prototypical, nais kong magkaroon ng mga ilaw ng lagusan na nakabukas habang papalapit ang tren sa lagusan. Ang aking unang salpok ay ang bumili ng isang elektronikong kit na may mga bahagi at leds, na ginawa ko. Ito ay naging isang Arduino kit ngunit wala akong ideya kung ano ang isang Arduino. Nalaman ko nga. At humantong iyon sa isang pakikipagsapalaran ng pag-aaral ng ilang electronics. Hindi bababa sa sapat na upang gawin ang mga ilaw ng lagusan! At walang Arduino.

Ito ay hindi bababa sa aking pangatlong bersyon ng tunnel lights circuit board. Ang pangunahing disenyo na natuklasan ko sa isa sa mga proyekto ng librong Electronic Circuits for the Evil Genius 2E. Ito ay isang mahusay na libro sa pag-aaral! Natuklasan ko rin ang paggamit ng integrated circuit chips, partikular ang CD4011 quad input na mga NAND gate.

Hakbang 1: Ang Circuit Schematic

Mayroong tatlong mga input ng signal sa circuit ng mga ilaw ng tunel. Dalawa ang mga input ng LDR (light dependant resistors) at ang isa ay isang opsyonal na sagabal na detector circuit board. Ang mga signal ng pag-input ng mga aparatong ito ay lohikal na sinuri ng mga input ng NAND gate ng CD4023 (triple input na NAND Gates).

Mayroong isang berde / pula na karaniwang anode LED (na gagamitin sa display panel na nagpapahiwatig na ang isang tren ay sumasakop sa isang tukoy na lagusan o papalapit sa tunnel). Ang berde ay magpapahiwatig ng isang malinaw na lagusan at ang pula ay magpapahiwatig ng isang sinakop na tunel. Kapag naka-on ang red led, bukas din ang mga ilaw ng lagusan.

Kapag ang alinman sa tatlong mga input ay nakakita ng isang kundisyon ng signal ang output ng NAND gate ay magiging TAAS. Ang tanging kundisyon kapag ang unang output ng NAND gate ay LOW ay ang solong kondisyon kapag ang lahat ng mga input ay TAAS (lahat ng mga detektor sa default na kondisyon).

Ang circuit ay nagsasama ng isang P-CH mosfet na ginagamit upang maprotektahan ang circuit mula sa mis-wired na kapangyarihan at lupa. Madali itong mangyari kapag nag-kable ng circuit board sa ilalim ng layout table. Sa nakaraang mga bersyon ng board Gumamit ako ng isang diode sa circuit upang maprotektahan ang circuit mula sa paglipat ng lupa at mga wire ng kuryente, ngunit ang diode ay natupok ng.7 volts ng magagamit na 5 volts. Ang mosfet ay hindi mahuhulog ang anumang boltahe at pinoprotektahan pa rin ang circuit kung nagkamali ka.

Ang HIGH output ng unang NAND gate ay dumadaan sa isang diode sa susunod na gate ng NAND at nakakonekta din sa isang resistor / capacitor time delay circuit. Ang circuit na ito ay nagpapanatili ng TAAS na input sa pangalawang gate ng NAND para sa 4 o 5 segundo depende sa halaga ng risistor at ng capacitor. Pinipigilan ng pagkaantala na ito ang mga ilaw ng lagusan mula sa pag-flick on at off kapag ang LDR ay tumambad sa ilaw sa pagitan ng mga kotse na dumadaan at tila isang makatuwirang dami ng oras dahil ang pagkaantala ay magbibigay sa huling oras ng kotse upang pumasok sa lagusan o lumabas sa lagusan.

Sa loob ng lagusan ng detector ng balakid ay panatilihin ang aktibo ng circuit dahil sinusubaybayan din nito ang pagdaan ng mga kotse. Ang mga detector circuit na ito ay maaaring iakma upang makita ang mga kotse na may ilang pulgada lamang ang layo at hindi rin ma-trigger ng kabaligtaran ng pader ng lagusan.

Kung pipiliin mong hindi ikonekta ang detector ng balakid sa loob ng lagusan (maikling lagusan o mahirap) ikonekta lamang ang VCC sa output sa 3 pin na hadlang na detector terminal at mapanatili nito ang isang HINDI signal sa input ng NAND gate.

Ginagamit ang dalawang NAND Gates upang payagan ang isang lugar para sa RC circuit na ipatupad. Ang capacitor ay pinalakas kapag ang unang NAND gate ay TAAS. Ang signal na ito ay ang input sa pangalawang gate ng NAND. Kapag ang unang gate ng NAND ay napapababa Pinipigilan ng diode ang capacitor mula sa paglabas bilang isang lababo sa pamamagitan ng output ng NAND gate isa.

Dahil ang lahat ng tatlong mga input ng pangalawang gate ng NAND ay nakatali magkasama, kapag ang input ay TAAS na output ay magiging Mababa at kapag ang input ay LOW, ang output ay magiging TAAS.

Kapag ang output ay TAAS mula sa pangalawang NAND Gate, ang Q1 transistor ay nakabukas at bubukas ito sa berdeng pinangunahan ng tatlong wire red / green led. Ang Q2 ay naka-on din ngunit nagsisilbi lamang ito upang mai-off ang Q4. Kapag ang output ay mababa, ang Q2 ay naka-off na sanhi ng Q4 upang i-on (at din Q1 ay naka-patay). Pinapatay nito ang berdeng pinangunahan, binubuksan ang pulang humantong at binubuksan din ang mga ilaw ng lagusan.

Hakbang 2: Mga Imahe ng Tunnel Light

Ang unang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang tren na pumapasok sa lagusan na nakabukas ang overhead LED.

Ang pangalawang imahe ay nagpapakita ng isang LDR na naka-embed sa track at ballast. Kapag ang makina at mga kotse ay naglalakbay sa LDR ay nagsumite sila ng sapat na anino upang ma-trigger ang mga tunnel LED upang ma-on. Mayroong isang LED sa bawat dulo ng lagusan.

Hakbang 3: NAND Gate Voltage Divider

Ang LDR ay isa-isang lumikha ng isang boltahe divider circuit para sa bawat isa sa mga input sa mga pintuang NAND. Ang mga halaga ng paglaban ng pagtaas ng LDR habang ang dami ng ilaw ay bumababa.

Lohikal na tinutukoy ng mga pintuang NAND na ang mga voltages ng pag-input na 1/2 o mas malaki kung ihahambing sa pinagmulan ng boltahe ay isinasaalang-alang bilang isang TAAS na halaga at mga input boltahe na mas mababa sa 1/2 ng pinagmulan ng boltahe ay itinuturing na isang mababang signal.

Sa eskematiko, ang mga LDR ay nakakonekta sa input boltahe at ang boltahe ng signal ay kinuha bilang boltahe pagkatapos ng LDR. Ang divider ng boltahe ay binubuo ng isang 10k risistor at din isang variable na 20k potentiometer. Ginagamit ang potentiometer upang pahintulutan ang kontrol sa halaga ng input signal. Sa iba't ibang mga kundisyon ng ilaw ang LDR ay maaaring magkaroon ng isang normal na halaga ng 2k - 5k ohms o, kung sa isang mas madidilim na lokasyon ng layout maaari itong 10k - 15k. Ang pagdaragdag ng potensyomiter ay makakatulong upang makontrol ang default na kondisyon ng ilaw.

Ang default na kondisyon (walang tren sa o papalapit sa isang lagusan) ay may mababang halaga ng paglaban para sa mga LDR (sa pangkalahatan 2k - 5k ohms) na nangangahulugang ang mga input sa mga pintuang NAND ay itinuturing na TAAS. Ang boltahe ay bumaba pagkatapos ng LDR (ipinapalagay na 5v input at 5k sa LDR at isang pinagsamang 15k para sa risistor at potensyomiter) ay magiging 1.25v na umaalis sa 3.75v bilang pag-input sa NAND gate. Kapag ang pagtutol ng isang LDR ay nadagdagan dahil ito ay sakop o may shade, ang INPUT ng NAND gate ay bumababa.

Kapag ang tren ay dumaan sa LDR sa track, ang paglaban ng LDR ay tataas sa 20k o higit pa (depende sa mga kondisyon sa pag-iilaw) at ang boltahe ng output (o pag-input sa NAND gate) ay mahuhulog sa halos 2.14v na mas mababa sa 1/2 pinagmulan ng boltahe na samakatuwid ay binabago ang input mula sa isang HIGH signal sa isang LOW signal.

Hakbang 4: Mga Pantustos

1 - 1uf capacitor

1 - 4148 signal diode

5 - 2p konektor

2 - 3p na konektor

1 - IRF9540N P-ch mosfet (o SOT-23 IRLML6402)

3 - 2n3904 transistors

2 - GL5516 LDR (o katulad)

2 - 100 ohm resistors

2 - 150 ohm resistors

1 - 220 ohm risistor

2 - 1k resistors

2 - 10k resistors

2 - 20k variable potentiometers

1 - 50k risistor

1 - 1 - 10m risistor

1 - CD4023 IC (dalawahang triple input na NAND Gates)

1 - 14 na socket ng pin

1 - detector ng pag-iwas sa balakid (tulad nito)

Sa aking circuit board nagamit ko ang isang IRLM6402 P-ch mosfet sa isang maliit na SOT-23 board. Natagpuan ko ang SOT-23 p-ch mosfets na mas mura kaysa sa T0-92 form factor. Ang alinman sa isa ay gagana sa circuit board dahil ang mga pinout ay pareho.

Lahat ng ito ay gumagana pa rin at sa palagay ko ang ilang mga halaga ng risistor o ilang mga pagpapabuti ay magagawa pa rin!

Hakbang 5: Ang Lupon ng PCB

Ang aking unang mga gumaganang bersyon ng circuit board ay tapos na sa isang breadboard. Kapag napatunayan na gumana ang konsepto pagkatapos ay ini-solder ko ang buong circuit, na maaaring maging napaka-ubos ng oras at sa pangkalahatan palagi akong nag-wire ng isang bagay na mali. Ang aking kasalukuyang nagtatrabaho circuit board, na ngayon ay bersyon 3 at may kasamang triple NAND gate (naunang mga bersyon na ginamit ang CD4011 dual NAND gate input), at tulad ng ipinakita sa video, ay isang naka-print na circuit board na may mga output file na nabuo ng Kicad na aking software ng pagmomodelo ng circuit.

Ginamit ko ang site na ito para sa pag-order ng PCB's:

Dito sa Canada ang gastos para sa 5 board ay mas mababa sa $ 3. Ang pagpapadala ay may posibilidad na maging pinakamahal na sangkap. Karaniwan akong mag-oorder ng 4 o 5 magkakaibang mga circuit board. (Ang pangalawa at higit pang mga circuit board ay halos doble sa presyo ng unang 5). Karaniwang mga gastos sa pagpapadala (sa pamamagitan ng koreo sa Canada para sa iba't ibang mga kadahilanan) ay halos $ 20. Ang pagkakaroon ng circuit board pre built kaya kailangan ko lang maghinang sa mga sangkap ay isang mahusay na oras saver!

Narito ang isang link sa Gerber Files na maaari mong i-upload sa jlcpcb o alinman sa iba pang mga tagagawa ng prototype ng PCB.