Lte: Circuiti logici. Studio e assemblaggio di un avvisatore acustico a frequenza variabile con utilizzo di porte NOT e due transistors.

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Bernadetta Bernardi
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Lte: Circuiti logici. Studio e assemblaggio di un avvisatore acustico a frequenza variabile con utilizzo di porte NOT e due transistors.

Ricordiamoci che quando alimentiamo un circuito integrato che contiene una porta inverter sul piedino d'ingresso della porta è presente un livello logico 0(0.

Detto questo, possiamo iniziare la descrizione dalla porta IC1/A sul cui piedino d'ingresso è collegato il condensatore C1 da 4,7 microfarad.

1 Lte: Circuiti logici. Studio e assemblaggio di un avvisatore acustico a frequenza variabile con utilizzo di porte NOT e due transistors. Descrizione del funzionamento Con un circuito integrato digitale contenente 6 inverter e due transistor NPN possiamo realizzare una piccola ma interessante sirena bitonale. Ricordiamoci che quando alimentiamo un circuito integrato che contiene una porta inverter sul piedino d'ingresso della porta è presente un livello logico 0(0..0,7 V) e di conseguenza sul suo piedino d'uscita abbiamo un livello logico 1(3,3...5 V). Detto questo, possiamo iniziare la descrizione dalla porta IC1/A sul cui piedino d'ingresso è collegato il condensatore C1 da 4,7 microfarad. Poiché sul piedino d'uscita 2 abbiamo un livello logico 1 questa tensione positiva, attraverso la resistenza R1, va a caricare Il condensatore elettrolitico C1. Quando il condensatore C1 si è caricato sul piedino d'ingresso 1 ritroviamo un livello logico 1 e di conseguenza sul suo piedino d'uscita 2 ritroviamo un livello logico 0, che equivale a un piedino cortocircuitato a massa. Con l'uscita(piedino 2) cortocircuitata a massa il condensatore C1 inizia a scaricarsi sempre attraverso la resistenza R1. Quando il condensatore si è scaricato, sul piedino d'ingresso di IC1A ritroviamo nuovamente un livello logico 0 ed automaticamente sul suo piedino d'uscita un livello logico 1: in questa condizione il condensatore C1 ritorna a caricarsi.

Il ciclo di carica e scarica del condensatore C1 si ripete all'infinito e quindi dal piedino d'uscita 2 di IC1/A esce un segnale ad onda quadra (da 0 a 5 V circa) che i due diodi DS1 DS2 applicano

2 Il ciclo di carica e scarica del condensatore C1 si ripete all'infinito e quindi dal piedino d'uscita 2 di IC1/A esce un segnale ad onda quadra (da 0 a 5 V circa) che i due diodi DS1 DS2 applicano sugli ingressi dei due inverter IC1 /B e IC1/C. Anche questi due inverter IC1 /B e IC1/C hanno sui loro ingressi un condensatore (C2 su IC1 B e C3 su IC1 C) collegato alla loro uscita tramite una resistenza(r3 ed R5) ed un trimmer (R2 ed R4).Poiché la capacità di questi due condensatori è di soli picofarad, si caricheranno e scaricheranno molto più velocemente del condensatore C1 da 4,7 microfarad collegato ad I.C1/A. Per questo motivo la frequenza delle onde quadre genera una nota acustica udibile che possiamo variare di tonalità ruotando i trimmer R2 R4. Per ottenere una nota bitonale è necessario ruotare i due trimmer in modo da ottenere due diverse note, inoltre dobbiamo fare in modo che quando si ascolta la nota di IC1/B non si ascolti la nota di IC1/C e viceversa. A questa commutazione automatica provvedono le onde quadre che fuoriescono dal piedino 2 di IC1/A. Quando sul piedino 2 di IC1/A è presente una tensione positiva (livello logico 1 ), il diodo DS1 va in conduzione e collega il condensatore C2, collegato a IC1/B, verso il positivo di alimentazione: in queste condizioni lo stadio oscillatore non può emettere alcuna nota acustica. La nota acustica viene invece emessa dallo stadio oscillatore IC1/C, perché il diodo DS2, collegato in senso inverso a DS 1, non collega verso il positivo di alimentazione il condensatore C3 collegato ad IC1 /C.

Quando sul piedino 2 di IC1/A è presente un livello logico 0, Il diodo DS1 toglie il collegamento sul condensatore C2,quindi lo stadio oscillatore IC1/B può emettere la sua nota acustica.

di IC1/C non emette alcuna nota acustica.

3 Quando sul piedino 2 di IC1/A è presente un livello logico 0, Il diodo DS1 toglie il collegamento sul condensatore C2,quindi lo stadio oscillatore IC1/B può emettere la sua nota acustica. Poiché un livello logico 0 equivale a piedino 2 col legato a massa, il secondo diodo DS2 automaticamente collega verso massa il condensatore C3 di IC1/C ed in queste condizioni lo stadio oscillatore di IC1/C non emette alcuna nota acustica. Concludendo, quando l'inverter IC1/B emette la nota acustica il secondo inverter IC1/C rimane bloccato; quando l'inverter IC1/C emette la nota acustica si blocca l'inverter IC1/B. Quando sull'uscita di IC1/B è presente un livello logico 1 la tensione positiva, attraverso il diodo DS3, raggiunge i piedini d'ingresso degli inverter IC1/E IC1/F, collegati in parallelo per ottenere in uscita un segnale di maggiore potenza(maggiore corrente alla stessa tensione). Quando sull'uscita di IC1/C è presente un livello logico 0, Il secondo inverter IC1/D lo inverte e sulla sua uscita troviamo un livello logico 1,vale a dire una tensione positiva, che, attraverso il diodo DS4, raggiunge i due piedini d'ingresso degli inverter IC1/E IC1F. Sulle uscite dei due inverter finali IC1/E IC1/F ritroviamo una di seguito all'altra l'onda quadra della nota emessa da IC1/B e quella emessa da IC1/C che raggiungono la Base del transistor TR1 per essere amplificate una prima volta e da qui passano sul secondo transistor TR2 per essere amplificate una seconda volta tanto da poter pilotare un piccolo altoparlante. Come potete notare questi due transistor sono degli NPN, perché la freccia, sempre posta sull'emettitore, è rivolta verso l'esterno. Per alimentare la sirena bitonale occorre una tensione di 12 volt.

Il diodo DS6 posto in serie alla tensione positiva dei 12 volt serve per proteggere il circuito nel caso si invertisse la polarità di alimentazione.

Il diodo zener DZ1 posto dopo la resistenza R7 stabilizza la tensione sul piedino 14 di IC1, cioè dell'integrato 40106, sul valore di 8,2 volt. Note di montaggio(prima su breadboard e poi su c.s.) Nella simulazione usare il transistor BC337 al posto del BC 377.

4 Il diodo DS6 posto in serie alla tensione positiva dei 12 volt serve per proteggere il circuito nel caso si invertisse la polarità di alimentazione. Il diodo DS5,posto in parallelo all'altoparlante,serve per proteggere i transistors da eventuali extra tensioni dovute alla bobina. Il diodo zener DZ1 posto dopo la resistenza R7 stabilizza la tensione sul piedino 14 di IC1, cioè dell'integrato 40106, sul valore di 8,2 volt. Note di montaggio(prima su breadboard e poi su c.s.) Nella simulazione usare il transistor BC337 al posto del BC 377. Come primo componente montate lo zoccolo per l'integrato IC1(solo per il montaggio su c.s.), poi tutte le resistenze, i due trimmer R2 R4, i condensatori poliestere C2 C3 ed infine gli elettrolitici C1 C4 rispettando la polarità + e dei due terminali. Proseguendo nel montaggio Inserite i due diodi al silicio con corpo plastico siglati DS5 DS6 rivolgendo Il lato contornato da una fascia come visibile nello schema elettrico e poi i quattro diodi con corpo In vetro DS1 DS2 DS3 DS4 rivolgendo Il lato contornato da una fascia nera sempre come visibile nello stesso disegno. Il diodo zener DZ1, che ha corpo in vetro, si distingue dagli altri diodi perché sul suo corpo è stampigliata la sigla 8V2(8,2 V). Dopo aver montato la morsettiera(solo su c.s., su bb usare 2 fili) per entrare con la tensione dei 12 volt potete inserire il transistor TR1, poi il transistor di potenza TR2 rivolgendo il suo lato metallico verso la piccola aletta di raffreddamento a U. ATTENZIONE: non toccare con le dita i pins dell'ic. Per completare il circuito inserite l'integrato IC1 nella breadboard e con due spezzoni di filo collegate il piccolo altoparlante al circuito. Potete modificare la tonalità delle note ruotando sperimentalmente i cursori dei trimmer R2 R4. Alimentare solo in presenza del docente.

5 Procedura 1) Disegnare a mano libera e a penna lo schema elettrico riportandovi il valore dei componenti 2) Leggere con attenzione la descrizione del funzionamento sopra riportata e riassumerne il contenuto, integrando con gli appunti presi in classe durante la spiegazione; scrivere il riassunto del funzionamento sotto lo schema elettrico 3) Il primo giorno di inizio dell'esperienza deve essere compilata IN TUTTE LE SUE PARTI la prima pagina della relazione(compreso s.e. ed escluso schema di assemblaggio) e nella Procedura Seguita(seconda pagina della relazione) indicare come è stato distribuito il lavoro all'interno del gruppo.(visto docente H) 4) Simulare lo schema elettrico sostituendo un resistore da 10K Ohm al posto dell'altoparlante ed il BC 377 con BC 337; usare IC BD 5V e DZ1= 1Z8.2: verificare che su C di TR2 ci siano due segnali ad onda quadra a diversa frequenza=> regolando R2 ed R4 fare in modo che 1 segnale sia a 1 khz e l'altro a 10 khz(visto docente simulazione) 5) Misurare con oscilloscopio 4 canali il segnale presente su pin e disegnarlo in scala temporale indicando frequenza periodo Vp durata semiperiodo positivo durata semiperiodo negativo riportati in tabella(visto docente A) 6) Misurare con oscilloscopio 4 canali il segnale presente su pin /11 B di TR1 e disegnarlo in scala temporale indicando frequenza periodo Vpdurata semiperiodo positivo durata semiperiodo negativo riportati in tabella(visto docente B) 7) Misurare con oscilloscopio 2 canali il segnale presente su pin B di TR1 C di TR2 e disegnarlo in scala temporale indicando frequenza periodo Vp durata semiperiodo positivo durata semiperiodo negativo riportati in tabella(visto docente C) 8) Misurare con il tester la tensione presente su K DZ1 K DS5 A DS6 riportati in tabella(visto docente D) 9) Verificare rispondenza componenti kit(visto docente E) 10) Assemblare su bb reale e verificare con oscilloscopio punto 6(alimentazione solo in presenza del docente) (visto docente F) 11) Assemblare su c.s. e inserire altoparlante (alimentazione solo in presenza del docente) misurare come punto 7(visto docente G) 12) Fare la relazione Lavoro di gruppo. Tempo a disposizione(compresa relazione) 6 ore =>(punti :1 2=inizio prima lezione; =2 ore; 9 10=2 ore; 11 12=2 ore)

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