Monte Um Relógio Digital - Parte 2

  Tendo  o circuito gerador de clock ( que já foi mostrado antes ) funcionando , passamos aos contadores. Mas antes uma visão  geral sobre displays de led  usados para a visualização das horas.

O display  de 7 segmentos

      Indicadores visuais com leds podem ser obtidos de várias formas e uma delas é no formato do display de 7 segmentos.  No caso específico dos displays que vamos  usar, temos um conjunto formado por  8 leds, sendo 7 deles em forma de segmentos retos e o último em forma de ponto, tudo encapsulado dentro de uma peça única e com os terminais dos leds  acessíveis externamente . A cor pode variar . Veja abaixo:

                              

     Os segmentos são nomeados com letras  de "a"  até " g " e o ponto  por "dp".  Dependendo de quais segmentos estão acesos no momento, temos a visualização dos número de 0 a 9, ou a formação de caracteres rudimentares.  

                

    Uma característica importante em um display de 7 segmentos é o seu tipo de polarização .  De acordo com as ligações internas eles podem ser do tipo anodo comum ou catodo comum.  Muito cuidado ao adquirir os displays porque esta polarização precisa ser respeitada na ligação ao circuito já que estamos trabalhando com leds comuns, só que encapsulados juntos.  Importante observar  que externamente são idênticos  e a pinagem é a mesma para os dois modelos apesar das polarizações serem diferentes.

     Se for  do tipo anodo comum  o pino comum deve ser conectado ao Vcc para que os leds fiquem corretamente polarizados. A partir daí  basta aplicar tensão negativa nos catodos de cada led para que eles se iluminem. Se for um display do tipo catodo comum o pino comum deve ir ao Gnd e os acionamentos serão potenciais positivos nos anodos dos leds.

                                              

De uma forma mais clara , o arranjo elétrico  dos leds seria assim:

Resumindo: 

Se for anodo comum cada led é ativado com nível positivo ( nível 1 )

Se for catodo comum cada led  é ativado em nível  negativo (nível 0 )

Veja o vídeo  para compreender melhor:

     Para um brilho uniforme cada led precisa ter sua própria resistência limitadora ,  mas se for utilizado apenas um resistor no pino comum funcionará da mesma forma , apenas com pequenas variações na luminosidade , conforme a quantidade de segmentos  acesa.

  Como se pode ver , acionamentos manuais de displays são perfeitamente possíveis mas limitam enormemente seu uso.  Na prática, circuitos controladores especiais ( chamados drivers) são usados para excitar os leds internos do display de modo a se iluminarem formando os números. 

  Neste ponto entram em cena circuitos integrados bastante conhecidos como  4511 (família CMOS ) ou o 7447 ( TTL).  Estes controladores geralmente possuem 4 entradas  que recebem os dados binários vindos de um outro circuito ( contadores e/ou codificadores)  ,   convertem os dados recebidos  para decimal e  enviam para os  displays de leds a informação decodificada.

 

   No nosso circuito precisaremos utilizar circuitos contadores, que recebem os pulsos de 1Hz em sua entrada , fazem a contagem destes pulsos e geram na sua saída os valores devidamente codificados que poderão agora serem aplicados aos circuitos decodificadores e drivers.

  Normalmente são usados circuitos integrados separados para a contagem e acionamento dos displays , 

mas queremos a maior simplicidade possível.   A  solução será o uso do  Ci  4026 que engloba as funções de contador e  driver para display de 7 segmentos.  Com isso diminuímos  a quantidade de componentes ,  reduzindo o custo e a complexidade da montagem. 

O CD4026

   Tecnicamente falando, o CD 4026 é um contador de década Johnson de 5 estágios e  um decodificador de saída que converte o código Johnson em uma saída decodificada para 7 segmentos.    

    Simplificadamente falando, ele conta cada pulso que recebe em seu pino de entrada ( pino 1 )  e converte internamente para decimal de modo que agora possa ser visualizado o resultado num display .   Ou seja,  em um único componente temos o contador, o decodificador e o driver para o display. 

 O nível  ativo na saída do 4026  é alto, então usamos displays  com catodo comum.  

    O 4026 conta de 0 a 9 e depois redefine para 0 . Se for acrescentado mais um estágio contador poderemos contar de 0 a 99 . Mais um estágio acrescentado e teremos de 0 a 999, e assim por diante.

Descrição rápida dos pinos que vamos usar :

•  Pino 1 - É por onde entrarão os pulsos digitais de contagem, ou seja, os sinais de clock .  
•  Pino 2  - É quem habilita o pino 1 . Se ligado ao positivo o pino 1 não recebe sinal de clock . Se ligado ao Gnd  pode receber os pulsos e a contagem ocorre normalmente.
•  Pino 3  - Este pino habilita os pinos de saída ao display. Para o display funcionar normalmente este pino deve estar em nível alto. 
• Pino 4 - Este pino é sempre alto e é usado para conectar múltiplos Ci's em cascata.
• Pino 5 -  Este pino vai apresentar um pulso alto a cada dez contagens de entrada pelo pino 1. Na passagem do 9 para 0 , temos um pulso saindo pelo pino 5 . Este pulso é utilizado para cascatear vários ci's e obter contagens maiores.
• Pinos 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13  são saídas que devem ser conectadas aos pinos correspondentes aos segmentos do display de leds.
• Pino 15 - Está encarregado de resetar (reinicializar o display) . Por exemplo se a contagem estiver indicando  7 no display e aplicarmos um pulso positivo neste pino  a indicação volta a zero. Para contar normalmente, este pino precisa estar aterrado.  
• Pinos 8 e 16 são os pinos de alimentação
• Pino  14 não será usado nesta aplicação.

     Vamos ver em toda sua simplicidade, o circuito padrão de um contador de 1 dígito baseado no CD 4026 .

   

    No pino 1 deve ser conectada a saída do gerador de clock para ser feita a contagem e o pino 5 é a saída para o próximo módulo contador. A cada dez pulsos na entrada do contador é gerado um pulso no pino 5.  Veremos isso na próxima parte.

 

     O pino de reset está aterrado via resistor de 100K . Para usar o módulo como um simples contador ele poderia estar conectado direto ao Gnd mas como aplicaremos pulsos positivos ao pino 15 futuramente, ele está aí para evitar curtos nestes momentos.

   No diagrama foi utilizado apenas um resistor no pino comum do display. Se desejar maior uniformidade no brilho , pode ser usado um resistor em cada segmento. 

     Uma vez terminada a montagem , vamos interligar o módulo contador ao  módulo gerador de clock  como mostrado abaixo e poderemos observar a contagem subir de 0 a 9 unidades à razão de um digito por segundo.

    Na próxima parte  agregaremos um contador a mais para indicar as dezenas. Faremos o mesmo processo deste primeiro. A mudança será conectar o pino 5 do primeiro contador ao pino 1 do segundo.

Até lá.

Roleta De Choque

 

   Vamos aquecer aquele churrasco do fim de semana com este jogo divertido e eletrizante?

  O jogo é formado por uma caixa com  painel circular,  contendo  quatro pares de  pontos metálicos  diametralmente opostos e quatro leds indicando a posição de cada ponto. Mais ou menos como o desenho abaixo.

   Os participantes devem se posicionar colocando o dedo em seus respectivos pontos metálicos.  Agora apertamos um botão e as luzes vão girar sequencialmente por alguns segundos  até pararem. Quando a luz parar vai indicar qual dos jogadores vai ganhar um....... CHOQUE.

  Diversão garantida para eventos entre amigos ou reuniões em família. O choque é controlado e não oferece  riscos para os jogadores. Como temos quatro pontos de contato, até quatro jogadores podem participar a cada rodada. 

    A complexidade do circuito está um pouco acima da média do site , mas afinal você não vai querer ficar só piscando led o resto da vida, não é? 

   

   Vamos ao funcionamento do circuito  assim que for acionada a chave liga/desliga: 

    A porta lógica U1 (  CD40106  )  auxiliada por R1 e C1,  injeta o sinal de clock no pino 14 do ci 4017. Em condições normais  o 4017 faria  os leds acenderem  um de cada vez e em sequência.    Entretanto,  como o capacitor C2 estará descarregado e o resistor R2 estará mantendo o pino 13  sob potencial positivo, os leds ligados aos pinos de saída do 4017 não vão mudar seu estado já que nesta situação ele estará com a contagem bloqueada. 

     Ao se pressionar o botão, o capacitor C2  carrega imediatamente e vai polarizar negativamente o pino 13 que, desta maneira,  libera o sequenciamento na saída  onde estão os leds .  Ligados aos mesmos pinos dos leds estão os relés ( via transistores ) o que faz com que a cada led acionado também seja acionado um relé. . 

      Ao soltar o botão, o capacitor C2 começa a se descarregar via R2 e depois de um tempo, o nível de carga fica muito baixo  voltando a deixar o pino 13 em nível alto. Neste ponto o ci 4017 pára de sequenciar congelando a saída neste mesmo instante.

    Resumindo , quando apertamos o botão os leds e relés vão acionar em sequencia, e um por vez, até passar o tempo de carga de C2. Passado esse tempo, apenas um led vai permanecer aceso assim como o relé ligado nesse mesmo pino do 4017.

  Veja que Q6 forma um "gerador de choque" com a saída ligada aos pinos controlados pelos relés. Assim,  somente aquele relé que estiver acionado no final do processo de giro é o que estará dando choque no jogador.

 

    As três outras  portas lógicas  são utilizadas para deixar os  leds apagados ao iniciar  o jogo e manter os relés desativados durante o giro da roleta . Desta maneira somente quando parar de girar é que o choque será aplicado.

  Procure usar o menor transformador que encontrar assim facilita a instalação. Unidades para 200mA são ideais. As cores dos fios do transformador  são só pra ilustrar , portanto podem variar dependendo do fabricante .