Четырёхсторонний светофор

И.Потачин.г. Фокино Брянской обл.   "Радио"  2003 №7

Продолжая тему электроники для автомоделистов (Полицейская мигалка и полицейская сирена), предлагаем собрать модель четырёхстороннего светофора.

Задающий генератор на логических элеметах DD1.1, DD1.2, двоичный счетчик DD2,  логические элементы DD1.3, DD1.4, DD3.1 — DD3.4 и транзисторные ключи VT1 — VT5,  управляющие своими группами светодиодов одного цвета.

Светодиоды в группах обозначены двумя направлениями: 1 и 2. Поскольку в каждой группе по два последовательно соединенных светодиода, это означает, что, например, один из зеленых сеетодиодов пары HL1, HL2 направлены в одну сторону, а другой — в противоположную. Тогда зеленые светодипды HL11 и HL12 должны быть расположены в перпендикулярном направлении, также по одному в каждую сторону.

 
Рис.1 (увеличить схему)

Рассмотрим работу устройства, пользуясь не только схемой (рис.1), но и диаграммой сигналов (рис.2) в разных ее точках. Задающий генератор вырабатывает cигналы частотой около 1,5 Гц. Они поступают ва счетный вход (вывод 10) микросхемы DD2,  поэтому на ее выходах начнут появляться последовательности импульсов разной частоты.

 Предположим, что вначале горит красный свет направления 1 (светодиоды HL7. HLB,  диаграмма 4, период t0—t1; в дальнейшем будет указан в скобках номер диаграммы и  соответствующий ей период), поскольку на выводе 4 DD2 низкий уровень и транзистор  VT3 открыт. Одновременно зажжется зеленый свет направления 2 (9,t0-t1,), поскольку на выводе 10 элемента DD3.3 будет высокий уровень (8,t0-t1), и на выводе 11 элемента DD1.4 — также высокий уровень (диаграмма 5,период t0-t1). По прошествии восьми импульсов на выходе буферного элемента DD1.3(1,t1) и с началом девятого импульса на вывода 5 счетчика DD2 появится высокий логический уровень (3, t1). Элемент DD1.4 начнет переключаться импульсами, поступающими с вывода 10 элемента DD1.3(1t1-t2).

Поскольку на выходе алемента DD3.2 высокий уровень (7, t1—t2), диод VD1 закрыт На выводе 10 элемента DD3.3 останется высокий уровень (8, t1,— t2), поэтому на выходе элемента DD3.4 появятся импульсы (9,t1-t2), которые переведут зеленые сеетодиоды HL11,HL12 в мигающий режим работы. Красные светодиоды HL7,HL8 будут продолжать светиться (4, t1—t2).

Рис.2

По окончании четырех импульсов на выводе 7 D02(2,t2) появится высокий уровень. На выводе 5 счетчика также высокий уровень (3,t2-t3) поэтому элемент DD3.2 перейдет в состояние низкого уровня на выводе (7,t2—t3) Вспыхнут желтые оаетодиоды HL3-HL6 четырёх направлений. Открывшийся диод VD1 низким уровнем (5, t2-t3) переведёт элемент DD3.4 в состояние высокого уровня на выходе (9,t2-t3), Зеленые светодиоды HL11, HL12 погаснут, а красные HL7, HL8 будут продолжать гореть ещё в течении четырёх импульсов (4,t2-t3).
 
Затем высокий уровень на выводе 4 счетчика (4,t3) погасит красные светодиоды HL7, HL8. Одновременно погаснут и все желтые светодиоды, поскольку низкие уровни на выводах 7 (2.t3) и 5 (3.t3) счетчика переведут элемент DD3.2 в состояние высокого уровня на выходе (7. t3). Высоким уровнем на выводе 4 DD2 (4,t3) зажгутся красные светодиоды HL9, HL10  другого направления. Зеленые светодиоды HL1, HL2 также включатся, потому что на выводах 1 (5,t3) и 2 (4,t3) элемента DD3.1 появятся высокие уровни.

 
Так будет продолжаться ещё в течении восми импульсов на выходе элемента DD1.3 (1, t3—t4). Затем высокий уровень на выводе 13 элемента DD1.4 (3,t4—t5) разрешит прохождение импульсов с выхода элемента DD1.3 на вход DD3.1 (5,t4—t5). Светодиоды HL1 и HL2 начнут мигать.

 
После четырех импульсов низкий уровень на выходе элемента DD3.2 (7,t5—t6) погасит эти светодиоды и включит желтые HL3—HL6. Красные светодиоды HL9, HL10 все это время продолжают гореть (8,t3—t6).C приходом очередного, 33-го импульса (с начала работы светофора) устройство перейдет в исходное состояние (1 —6,t6) — вспыхнут красные светодиоды HL7, HL8 и зеленые HL11, HL12, а остальные погаснут. Далее повторятся описанные выше процессы.

Кроме указанных на схеме, на месте DD1, DD3 допустимо использовать микросхемы К564ЛА7, К176ЛА7. Транзисторы — любые из серий КТ361, КТ3107, диод VD1 — любой из серий КД503, КД521, КД522, светодиоды — любые отечественные или импортные с наибольшей светоотдачей и соответствующего цвета свечения. В зависимости от габаритов светофора можно использовать как миниатюрные светодиоды диаметром около 3 мм, так и более крупные диаметром 10... 12 мм. Светодиоды размещают в корпусе четырехстороннего светофора либо в одиночных светофорах, устанавливая в каждом по три светодиода (по одному каждого цвета) и соединяя их в соответствии с рис.3.

Рис.3

Все детали светофора, кроме светодиодов, собраны на печатной плате.

Вариант исполнения конструкции светофора

Видео работы светофора