डिजिटल घड़ी लेकिन बिना माइक्रोकंट्रोलर के [हार्डकोर इलेक्ट्रॉनिक्स]: 13 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ सर्किट बनाना बहुत आसान है लेकिन हम एक साधारण कार्य को पूरा करने के लिए (यहां तक कि एक एलईडी को ब्लिंक करने के लिए भी) काम के टन को पूरी तरह से भूल जाते हैं। तो, पूरी तरह से खरोंच से डिजिटल घड़ी बनाना कितना कठिन होगा? कोई कोडिंग और कोई माइक्रोकंट्रोलर नहीं और इसे वास्तविक हार्डकोर बनाने के लिए किसी भी मुद्रित सर्किट बोर्ड का उपयोग किए बिना एक पूर्ण-बोर्ड में सर्किट कैसे बनाया जाए।

यह वास्तव में एक चुनौतीपूर्ण परियोजना है, इसलिए नहीं कि घड़ी का तर्क कैसे काम करता है, बल्कि इसलिए कि हम इन सभी घटकों के साथ एक कॉम्पैक्ट परफ़-बोर्ड में सर्किट का निर्माण कैसे कर रहे हैं।

यह परियोजना 2018 में इस निर्देश योग्य (लेखक: hp07) से प्रेरित थी, जो कि कनेक्शन की संख्या और उपयोग किए गए घटकों के कारण एक पूर्ण-बोर्ड में निर्माण करना बेहद कठिन होगा। इसलिए, मैंने जटिलता को कम करने के लिए ऑनलाइन खुदाई की, लेकिन फिर भी इसे एक पूर्ण-बोर्ड में बनाना काफी बुनियादी और कठिन बना दिया।

अन्य सन्दर्भ: स्कोपियन्ज़, danyk

आपूर्ति

ये उन उत्पादों की सूची है जो इस परियोजना को आसानी से करने में आपकी सहायता कर सकते हैं

(संबद्ध लिंक)

• आईसी 4026:
• आईसी 555:
• आईसी ७४११:
• 7-सेगमेंट डिस्प्ले:
• पोटेंशियोमीटर:
• प्रतिरोधक किट:
• डायोड:
• कैपेसिटर किट:
• पुश बटन:
• परफ़बोर्ड:
• एक्रिलिक शीट:
• पावर एडॉप्टर:
• बेंच बिजली की आपूर्ति:
• आस्टसीलस्कप किट:
• डिजिटल घड़ी किट: https://amzn.to/3l5ymja /

चरण 1: समय की अवधारणा [लेकिन एनओओबीएस के लिए]

सबसे पहले, हमें इस डिजिटल घड़ी के निर्माण में कूदने से पहले कुछ सवालों के जवाब को समझना होगा! हम समय का ट्रैक कैसे रखेंगे और हम समय को कैसे परिभाषित कर सकते हैं?

इस समस्या का समाधान काफी सरल है (यदि आप खुद को एक विद्रोही किशोरी के रूप में सोचते हैं और सिर्फ एक सदी से अधिक का दिखावा करते हैं तो भौतिकविदों ने इसके बारे में कभी सिर नहीं उठाया)। जिस तरह से हम इस समाधान तक पहुंचने जा रहे हैं वह प्रति-सहज हो सकता है, जहां पहले हम देखेंगे कि हम समय का ट्रैक कैसे रख सकते हैं और फिर बाद में समय को परिभाषित कर सकते हैं।

घड़ी को एक काउंटर के रूप में मानें जो 0-60 और 0-24 तक की संख्या की गणना कर सकता है (चलो अभी के लिए केवल 24 घंटे की घड़ी की चिंता करें) जब भी यह मान इससे अधिक हो जाता है तो इसे अगले उच्च पद पर ले जाया जाता है [सेकंड -> मिनट -> घंटे -> दिन-> महीने-> साल]।

लेकिन हम यहां एक प्रमुख बिंदु खो रहे हैं, हमें इस काउंटर वैल्यू को कब बढ़ाना चाहिए? आइए एक नजर डालते हैं सरल भौतिकी परिभाषा पर

"दूसरा सीज़ियम आवृत्ति ∆ν के निश्चित संख्यात्मक मान को लेकर परिभाषित किया गया है, सीज़ियम 133 परमाणु की अनियंत्रित ग्राउंड-स्टेट हाइपरफाइन संक्रमण आवृत्ति, 9 192 631 770 होने के लिए जब इकाई हर्ट्ज में व्यक्त किया जाता है, जो एस के बराबर है -1।"

यदि आप परिभाषा को समझ गए हैं, तो आपको शायद सैद्धांतिक भौतिक विज्ञान लेना चाहिए और इलेक्ट्रॉनिक्स छोड़ देना चाहिए!

वैसे भी, सादगी के लिए, हम मान लेंगे कि यह एक सीज़ियम परमाणु के लिए 9 अरब बार कंपन करने में लगने वाला समय है। अब जब आप काउंटर को हर एक सेकेंड में बढ़ाते हैं या सीज़ियम परमाणु के लिए 9 अरब बार कंपन करने में समय लगता है तो आप अपने आप को घड़ी की तरह की चीज पाते हैं! इसके लिए, अगर हम इस तरह से तर्क जोड़ सकते हैं कि सेकंड 60 मिनट तक पहुंच जाते हैं और मिनट 60 तक पहुंच जाते हैं (और घंटे 24 पर रीसेट हो जाते हैं)। यह हमें पूरी तरह कार्यात्मक घड़ी देगा जिसकी हम अपेक्षा कर रहे हैं।

अब, देखते हैं कि हम शुद्ध इलेक्ट्रॉनिक्स के कुछ जादू के साथ सिद्धांत को वास्तविकता में कैसे ला सकते हैं!

चरण 2: सात खंड प्रदर्शन

आइए पहले संख्या (या समय) प्रदर्शित करने का तरीका जानें। 7-सेगमेंट डिस्प्ले इस बिल्ड के लिए बिल्कुल सही होना चाहिए क्योंकि यह एक रेट्रो लुक देता है, और यह बाजार में उपलब्ध सबसे सरल डिस्प्ले में से एक है, यह इतना आसान है कि यह सिर्फ 7 एलईडी (8 एलईडी, यदि बिंदु हो तो) से बना है LED, काउंट इन) को अल्फ़ान्यूमेरिक मानों को दिखाने के लिए एक चतुर तरीके से रखा गया है जिसे एक बड़ा मान दिखाने के लिए कई 7-सेगमेंट डिस्प्ले के साथ आसन्न में रखा जा सकता है।

इन 7 सेगमेंट डिस्प्ले की 2 किस्में हैं।

सामान्य कैथोड: एलईडी का सभी -ve टर्मिनल एक सामान्य बिंदु से जुड़ा होता है, और फिर यह सामान्य बिंदु जमीन (GND) से जुड़ा होता है। अब, खंड के किसी भी भाग को चालू करने के लिए उस खंड के संगत + ve पिन पर एक + ve वोल्टेज लगाया जाता है।

कैथोड एनोड: एलईडी के सभी + वी टर्मिनल एक सामान्य बिंदु से जुड़े होते हैं, और फिर यह सामान्य बिंदु वीसीसी से जुड़ा होता है। अब, खंड के किसी भी भाग को चालू करने के लिए उस खंड के संबंधित -ve पिन पर -ve वोल्टेज लागू किया जाता है।

हमारे आवेदन के लिए, हम 7-सेगमेंट डिस्प्ले के सामान्य कैथोड संस्करण का उपयोग करेंगे, क्योंकि जिस डिजिटल आईसी का हम उपयोग करेंगे, वह हाई सिग्नल (+ve सिग्नल) को आउटपुट करेगा।

इस डिस्प्ले के प्रत्येक खंड को ए से जी तक दक्षिणावर्त दिशा में नामित किया गया है और प्रदर्शन पर डॉट (या बिंदु) को 'पी' के रूप में चिह्नित किया गया है, सेगमेंट को उनके संबंधित अक्षरों के साथ याद रखें, जो इसे डिजिटल से कनेक्ट करते समय आसान होगा आई.सी.

चरण 3: सेवन सेगमेंट डिस्प्ले का प्लेसमेंट

यह कदम थोड़ा मुश्किल होने वाला है क्योंकि परफेक्ट-बोर्ड का सटीक आकार ढूंढना काफी मुश्किल है और हो सकता है कि आपको कोई न मिले। अगर ऐसा है तो आप एक बड़ा बनाने के लिए 2 परफ-बोर्ड को मिला सकते हैं।

7-सेगमेंट डिस्प्ले को रखना काफी सरल है, बस डिस्प्ले को सही स्पेसिंग के साथ समान रूप से रखें ताकि आप सेकंड, मिनट और घंटों में अंतर कर सकें (लीड के प्लेसमेंट के लिए इमेज देखें)।

यदि आपने अब तक देखा है कि मैं प्रदर्शन के प्रत्येक पिन के लिए 100ohm प्रतिरोधों के एक समूह का उपयोग कर रहा हूं, तो यह पूरी तरह से सौंदर्यशास्त्र के लिए है और इन कई प्रतिरोधों का उपयोग करना आवश्यक नहीं है। यदि आप 7-सेगमेंट डिस्प्ले के सामान्य पिन और उस ग्राउंड के बीच 470ohm रेसिस्टर रख सकते हैं जो काफी अच्छा होना चाहिए। (इन प्रतिरोधों का उपयोग एलईडी के माध्यम से जाने वाले करंट को सीमित करने के लिए किया जाता है)

चूंकि इस सर्किट में मिलाप के लिए बहुत कुछ है और यह सुनिश्चित करने के लिए कि मैं जो कर रहा हूं उसका ट्रैक न खोएं, मैंने 7-सेगमेंट डिस्प्ले पिन को एक वर्णानुक्रम में प्रतिरोधों और जमीन को सर्किट के शीर्ष पर मिला दिया। यह बेकार और जटिल लगता है, लेकिन मुझ पर विश्वास करें इससे आपका काम आसान हो जाएगा।

इस सर्किट को बनाते समय मुझे 7 सेगमेंट डिस्प्ले के बारे में एक अच्छी ट्रिक मिली, कभी भी गलती से अगर आपने 7 सेगमेंट डिस्प्ले को उल्टा कर दिया है, तो आपको डिस्प्ले को पूरी तरह से डिसाइड करने और फिर से बेचने की जरूरत नहीं है। पिन जी और पिन पी को छोड़कर हर पिन समान रहेगा, बस एक साधारण जम्पर तार जोड़कर आप समस्या को ठीक कर सकते हैं। (पिछले 2 चित्रों की जाँच करें जहाँ मैंने इस समस्या को प्रदर्शित करने के लिए हरे रंग के जम्पर तार का उपयोग किया है)।

चरण 4: काउंटर

"लोड हो रहा है = "आलसी"

जब डिजिटल सर्किट की बात आती है तो केवल 2 राज्य उच्च या निम्न होते हैं (बाइनरी: 0 या 1)। यह हम एक स्विच से संबंधित कर सकते हैं, जब स्विच चालू होता है तो हम कह सकते हैं कि यह एक तर्क उच्च है और जब स्विच बंद हो जाता है तो हम कह सकते हैं कि यह तर्क कम है। यदि आप चालू और बंद के बीच एक सुसंगत समय के साथ स्विच को चालू और बंद कर सकते हैं तो आप एक वर्ग तरंग संकेत उत्पन्न कर सकते हैं।

अब उच्च और निम्न दोनों संकेतों को एक साथ बनाने में लगने वाले समय को समय अवधि कहा जाता है। यदि आप 0.5 सेकंड के लिए स्विच को चालू कर सकते हैं और 0.5 सेकंड के लिए स्विच को बंद कर सकते हैं, तो इस सिग्नल की समय अवधि 1 सेकंड होगी। इसी तरह, एक सेकंड में जितनी बार स्विच ऑन और ऑफ हो जाता है, उसे फ़्रीक्वेंसी कहा जाता है।

[उदाहरण: 4 हर्ट्ज -> 4 बार स्विच ऑन और 4 बार स्विच ऑफ]

यह पहली बार में अधिक उपयोग नहीं लग सकता है, लेकिन डिजिटल सर्किट में सब कुछ सिंक में रखने के लिए सिग्नल का यह समय बहुत आवश्यक है, यही कारण है कि क्लॉक सिग्नल वाले कुछ डिजिटल सर्किट को सिंक्रोनस सर्किट भी कहा जाता है।

यदि हम 1Hz की एक वर्ग तरंग उत्पन्न कर सकते हैं तो हम डिजिटल घड़ी पर सेकंड की तरह ही हर एक सेकंड में अपने काउंटर को बढ़ा सकते हैं। यहां अवधारणा अभी भी बहुत अस्पष्ट है क्योंकि हमें सीज़ियम परमाणु के लिए 9 अरब बार कंपन करने में लगने वाले समय की आवश्यकता होती है (जैसा कि हमने चरण -1 में देखा था) क्योंकि यही हमें एक सेकंड देगा। हमारे सर्किट का उपयोग करके इस तरह की सटीकता असंभव के करीब होगी लेकिन हम बेहतर कर सकते हैं यदि हम एक आस्टसीलस्कप (जहां समय पूर्व-कैलिब्रेटेड है) का उपयोग करके एक सेकंड का अनुमान लगा सकते हैं।

चरण 7: क्लॉक सर्किट का चयन

क्लॉक पल्स जनरेटर बनाने के कई तरीके हैं। लेकिन यहाँ कुछ कारण हैं कि मैंने 555 टाइमर IC का उपयोग क्यों किया और कुछ कारण जो आपको नहीं करने चाहिए।

लाभ

• सर्किट बहुत सरल है (शुरुआती अनुकूल)
• बहुत छोटे पदचिह्न की आवश्यकता है
• घड़ी की आवृत्ति को समायोजित करना आसान है
• वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला हो सकती है (हमारे डिजिटल घड़ी सर्किट के लिए आवश्यक नहीं)

हानि

• घड़ी का समय सटीक नहीं है
• क्लॉक सिग्नल तापमान/आर्द्रता से गंभीर रूप से प्रभावित हो सकता है
• घड़ी का समय प्रतिरोधों और संधारित्रों के कारण होता है

आवृत्ति जनरेटर या घड़ी पल्स जनरेटर के विकल्प: क्रिस्टल थरथरानवाला, विभाजित आवृत्ति

चरण 8: क्लॉक सर्किट का प्लेसमेंट

क्लॉक सर्किट को डिजिटल क्लॉक के सेकेंड पार्ट के ठीक नीचे रखें, इससे IC 4026 और IC 555 के बीच कनेक्शन आसान हो जाएगा।

इस बिंदु पर, प्रत्येक सर्किट के बाद तस्वीरें लेना पूरी तरह से बेकार था, क्योंकि सर्किट बहुत जटिल हो जाते हैं क्योंकि बहुत सारे तार अलग-अलग दिशाओं में घूमते हैं। तो, बस बाकी सर्किट के बारे में चिंता किए बिना अलग से क्लॉक सर्किट का निर्माण करें, और एक बार ऐसा हो जाने के बाद, बस 555 टाइमर IC के आउटपुट (पिन 3) को IC 4026 के क्लॉक पिन से कनेक्ट करें।

चरण 9: स्विचिंग / इंक्रीमेंटिंग लॉजिक

रीमिक्स प्रतियोगिता में उपविजेता