IC Egg Timer: 11 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-23 14:49

Dibuat oleh: Gabriel Chiu

Gambaran

Proyek ini mendemonstrasikan dasar-dasar logika digital, karakteristik timer NE555, dan mendemonstrasikan bagaimana bilangan biner dihitung. Komponen yang digunakan adalah: timer NE555, pencacah riak 12 bit, dua gerbang NOR 2 masukan, gerbang AND 4 masukan, gerbang AND 2 masukan, dan gerbang OR 2 masukan. Gerbang logika, NOR, AND, dan OR datang dalam setara TTL dan CMOS yang dapat ditemukan di Lee's Electronic. Proyek ini adalah pengatur waktu telur sederhana dengan dua pengaturan: rebus keras atau lunak dan dilengkapi dengan fungsi reset.

Bagian dan Alat

• 1x Breadboard (Nomor Lee: 10516)

• Baterai 1x 9V (Nomor Lee: 8775, atau 16123)

  CATATAN: SIRKUIT INI JUGA BISA BEKERJA MENGGUNAKAN DAYA 5V. JANGAN MELEBIHI 9V KARENA DAPAT MERUSAK CHIP IC

• Dudukan baterai 1x 9V (Nomor Lee: 657 atau 6538 atau 653)
• Kawat pengait padat (Nomor Lee: 2249)
• Kawat Jumper (Nomor Lee: 10318 atau 21805)
• Hasil Uji Alligator (Nomor Lee: 690)
• 3x Saklar Taktil (Nomor Lee: 31241 atau 31242)
• 1x NE555 Timer (Nomor Lee: 7307)
• 1x 12-bit penghitung riak CMOS 4040 (Nomor Lee: 7210)
• 1x Dual Quad input DAN gerbang CMOS 4082 (Nomor Lee: 7230)
• 1x Quad 2-input AND gerbang CMOS 4081 (Nomor Lee: 7229)
• 2x Quad 2-input gerbang NOR CMOS 4001 atau 74HC02 (Nomor Lee: 7188 atau 71692)
• 1x Quad 2-Input ATAU gerbang 74HC32 (Nomor Lee: 71702)
• Resistor 3x 1k OHM watt (Nomor Lee: 9190)
• 2x 150k OHM resistor watt (Nomor Lee: 91527)
• 1x 10nF (0,01UF) kapasitor (Nomor Lee: 8180)
• 1x 4.7UF Kapasitor (Nomor Lee: 85)
• 1x 1N4001 Diode (Nomor Lee: 796)
• 1x Buzzer 3-24V DC Terus Menerus (Nomor Lee: 4135)

Peralatan

1x Wire Stripper (Nomor Lee: 10325)

Langkah 1: Menyiapkan Papan Anda

Menyiapkan papan Anda untuk proyek ini adalah kuncinya. Pengaturan ini untuk memastikan bahwa semua rel daya (garis merah dan biru) diberi daya.

1. Anda perlu menggunakan beberapa kabel jumper untuk menghubungkan dua terminal pisang di bagian atas papan ke papan tempat memotong roti itu sendiri. Ini akan membantu memasang baterai atau sumber daya Anda.
2. Seperti pada Gambar 1 di atas, tempatkan kabel pengait merah untuk menghubungkan jalur rel merah bersama-sama.
3. Gunakan kabel hitam untuk menyatukan jalur rel biru. (Saya menggunakan kabel hitam, tetapi kabel biru baik-baik saja)

PENTING!: Pastikan bahwa salah satu garis merah TIDAK terhubung ke garis biru. Ini akan membuat korsleting dan AKAN MEMBUKA PAPAN POTONG ANDA, DAN MENGHANCURKAN KABEL DAN BATERAI ANDA.

PASTIKAN BOARD ANDA TIDAK BERDAYA SAAT WIRING! INI DAPAT MENYEBABKAN KERUSAKAN YANG TIDAK DISENGAJA PADA KOMPONEN ANDA

Sebelum kita mulai, kita akan menggunakan chip IC dalam jumlah yang cukup besar pada breadboard kita, jadi saya akan memberikan lokasi di mana pada breadboard untuk menempatkan komponen untuk jarak yang baik dan mudah.

Kebanyakan IC memiliki indikator pada chip untuk menunjukkan di mana arah depan atau depan berada. Chip harus memiliki lekukan kecil untuk menunjukkan di mana bagian depan chip, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

(Jika Anda ingin tahu tentang rangkaian LED kecil di sudut, lanjutkan ke bagian paling akhir. Saya akan menunjukkan kepada Anda mengapa itu ada dan bagaimana cara kerjanya)

Langkah 2: Menyiapkan Timer

Timer ini mengirimkan pulsa setiap detik ke counter yang akan kita gunakan pada langkah selanjutnya. Untuk saat ini, kami akan fokus pada pengaturan Timer NE55 dengan benar. Saya menggunakan kalkulator timer NE555 untuk menemukan nilai resistor dan kapasitor yang diperlukan untuk mengatur periode menjadi 1 detik. Ini akan memastikan bahwa penghitung dihitung dalam hitungan detik.

1. Tempatkan chip IC timer NE555 pada breadboard sehingga pin depan berada pada level angka 5 di sisi kiri breadboard
2. Hubungkan Pin 8 ke jalur rel Merah
3. Hubungkan Pin 1 ke jalur rel Biru
4. Hubungkan Pin 7 ke jalur rel Merah dengan salah satu resistor 150k OHM

5. Hubungkan Pin 7 ke Pin 2 menggunakan resistor 150k OHM lainnya dan Dioda 1N4001

   • Pastikan bahwa garis dioda menghadap Pin 2 seperti yang ditunjukkan pada diagram
   • Jangan khawatir tentang arah resistor menghadap
6. Hubungkan Pin 6 ke Pin 2 juga menggunakan kabel atau jumper
7. Hubungkan Pin 5 ke jalur rel Biru menggunakan kapasitor 10nF
8. Hubungkan Pin 2 ke jalur rel Biru menggunakan kapasitor 4.7uF
9. Pastikan kabel yang ada di sisi tanda garis terhubung ke rel Biru atau kapasitor terbalik
10. Hubungkan Pin 4 ke jalur rel Merah menggunakan kabel untuk menonaktifkan fungsi reset
11. Terakhir, pasang jumper di Pin 3 untuk langkah selanjutnya.

Langkah 3: Menyiapkan Penghitung

Ini adalah bagian terpenting dari keseluruhan sistem atau Anda akan mendapatkan lebih dari sekadar telur rebus!

1. Letakkan chip IC Counter CMOS 4040 pada bread board, setelah chip Timer NE555, sehingga pin depan berada pada level angka 10
2. Hubungkan Pin 16 ke jalur rel Merah
3. Hubungkan Pin 8 ke jalur rel Biru
4. Hubungkan Pin 10 ke Output Timer NE555 (Pin 3 pada NE555) yang Anda tinggalkan pada langkah sebelumnya
5. Tinggalkan Pin 11 untuk fungsi reset

Langkah 4: Mempersiapkan Otak Sistem

Langkah pertama menyiapkan otak dari sistem ini adalah mengajukan pertanyaan: Berapa lama kita ingin telur kita matang?

Sistem ini memiliki dua pengaturan memasak; rebus, dan rebus lunak. Namun, bagian yang sulit adalah bahwa sistem digital (bahkan komputer Anda) dihitung dalam bilangan biner, jadi 1 dan 0. jadi kita perlu mengubah bilangan desimal normal kita menjadi bilangan biner.

WAKTU UNTUK BEBERAPA NOMOR CRUNCHING

Konversi desimal ke biner membutuhkan langkah-langkah pembagian sederhana.

1. Ambil nomor Anda dan bagi dengan 2
2. Ingat hasil dan sisa dari pembagian
3. Sisanya masuk ke bit pertama
4. Bagi hasil Anda dengan 2

5. Ulangi langkah 2 hingga 4 untuk setiap bit berurutan hingga hasil Anda menjadi nol.

   CATATAN: ANGKA BINARY DIBACA DARI KANAN KE KIRI JADI BIT #1 ADALAH NOMOR PALING TEPAT

Contoh, untuk bilangan desimal: 720

Lihat tabel di atas

Oleh karena itu, bilangan biner yang dihasilkan adalah 0010 1101 0000. Saya menyimpan bilangan biner dalam kelompok 4 untuk spasi genap dan untuk mencocokkan penghitung 12-bit kami.

Menemukan waktu kita

Untuk proyek ini saya memilih 3 menit untuk rebusan lunak, dan 6 menit untuk rebusan keras. Waktu ini perlu diubah menjadi detik agar sesuai dengan kecepatan penghitung waktu NE555 dan penghitung kami.

Ada 60 detik dalam 1 menit.

Jadi, 3 menit berubah menjadi 180 detik dan 6 menit menjadi 360 detik

Selanjutnya, kita perlu mengubahnya menjadi biner.

Menggunakan metode untuk mengkonversi desimal ke biner, kita mendapatkan:

360 detik 0001 0110 1000

180 detik 0000 1011 0100

Langkah 5: Menyiapkan 4-input AND Gerbang CMOS 4082

Kami akhirnya dapat mulai menyiapkan otak sistem di papan tempat memotong roti kami. Pertama, gerbang AND 4-masukan. Gerbang ini membutuhkan semua input harus 1 sebelum output menjadi 1 itu sendiri. Misalnya, jika kita memilih 3 menit; bit 3, 5, 6, dan 8 harus 1 sebelum gerbang AND dapat menghasilkan 1. Ini akan membuat sistem kita memicu hanya pada waktu tertentu.

1. Tempatkan chip IC CMOS 4082 4-input AND Gate pada bread board setelah Counter CMOS 4040 sehingga pin depan berada di level angka 20
2. Hubungkan Pin 14 ke jalur rel Merah
3. Hubungkan Pin 7 ke jalur rel Biru
4. Hubungkan Pin 2-5 ke pin Counter seperti yang ditunjukkan oleh diagram di atas
5. Lakukan hal yang sama untuk Pin 12-9
6. Pin 6 dan 8 Tidak akan digunakan sehingga Anda dapat membiarkannya sendiri

Langkah 6: Menyiapkan Tombol Tekan dan Kait

Ini adalah kontrol utama dan bagian penting lainnya dari sistem!

Pertama mari kita mulai dengan konsep kait. Gambar 3 adalah diagram sirkuit dari salah satu kait kami yang akan terlihat seperti menggunakan gerbang CMOS 4001 NOR kami.

Ketika satu input ON (diberi logika high atau a 1), sistem akan mengaktifkan output mana yang ON dan tetap ON. Ketika input lainnya ON, sistem akan beralih lagi dan mempertahankan output baru itu.

Sekarang untuk menerapkannya ke dalam sirkuit kita!

Kait pertama adalah untuk output dari 4-Input DAN baru saja kita sambungkan.

1. Tempatkan chip IC CMOS 4001 NOR Gate pada bread board setelah CMOS 4082 4-Input AND gate sehingga pin depan berada di angka 30
2. Hubungkan Pin 14 ke jalur rel Merah
3. Hubungkan Pin 7 ke jalur rel Biru
4. Hubungkan Pin 1 ke Pin 1 dari gerbang AND
5. Hubungkan Pin 2 dan 4 bersama-sama
6. Hubungkan Pin 3 dan 5 bersama-sama
7. Hubungkan Pin 13 ke Pin 13 dari gerbang AND
8. Hubungkan Pin 12 dan 10 bersama-sama
9. Hubungkan Pin 11 dan 9 bersama-sama
10. Hubungkan Pin 6 dan 8 bersama-sama, kita akan menggunakannya nanti untuk fungsi reset.

Langkah 7: Menyiapkan Push Buttons dan Latch Cont

Berikutnya adalah kait kedua dan tombol!

Ini akan kita letakkan di bagian kanan papan sehingga lebih mudah untuk menekan tombol dan menjaga kebutuhan dan jarak sirkuit kita. Tombol juga menggunakan kait untuk mengatur dan mengatur ulang pengaturan yang dipilih.

1. Letakkan tombol Anda (saklar Taktil) ke papan Anda

2. Pasang tombol seperti skema di atas

   Resistor yang digunakan adalah resistor 1k OHM

3. Hubungkan CMOS 4001 seperti yang kami lakukan sebelumnya untuk kait pertama, tetapi kami menghubungkan tombol ke input CMOS 4001

   Gambar 4 menggunakan ekuivalen 74HC02 NOR

SEKARANG KITA AKHIRNYA AKAN MENGGUNAKAN TOMBOL RESET DAN RESET INPUT UNTUK MENGGUNAKAN!

1. Hubungkan tombol reset ke tempat reset lainnya di sistem

   • Lihat gambar di langkah sebelumnya untuk lokasi
   • Anda harus menggunakan beberapa kabel jumper untuk menghubungkan semua pin secara bersamaan
2. Output tombol Rebus keras dan Rebus lunak dari kait akan digunakan pada langkah berikutnya

Langkah 8: Menyiapkan CMOS 4081 2-Input AND Gerbang

Bagian ini menangani konfirmasi pengaturan apa yang telah kita pilih. Output hanya akan aktif ketika kedua input benar. Ini akan memungkinkan hanya salah satu pengaturan untuk mengaktifkan alarm di akhir.

1. Tempatkan chip CMOS 4081 AND Gate IC pada bread board setelah chip latch pertama kita sehingga pin depan berada pada level angka 40 di sisi kanan dan kiri breadboard
2. Hubungkan Pin 14 ke jalur rel Merah
3. Hubungkan Pin 7 ke jalur rel Biru
4. Hubungkan output dari dua kait ke input gerbang AND (Lihat Langkah 6: Menyiapkan tombol Push dan Latches)
5. Lakukan ini untuk pengaturan Hard-boiled dan Soft-boiled.

Langkah 9: Menyelesaikan Sistem

Sentuhan terakhir pada sistem. Gerbang OR memungkinkan input menghidupkan output.

1. Tempatkan chip IC 74HC32 OR Gate pada bread board, setelah CMOS 4081 2-input AND Gate, sehingga pin depan berada pada level angka 50 di sisi kanan dan sisi kiri breadboard
2. Hubungkan Pin 14 ke jalur rel Merah
3. Hubungkan Pin 7 ke jalur rel Biru
4. Ambil dua output dari Langkah 7 dan hubungkan ke input Chip 74HC32 (Pin 1 dan 2)
5. Hubungkan output (PIN 3) ke kabel merah buzzer
6. Hubungkan kabel hitam bel ke jalur rel Biru

Anda selesai

Hubungkan baterai ke dudukan baterai dan pasang kabel merah ke terminal pisang merah papan tempat memotong roti dan kabel hitam ke terminal pisang hitam papan tempat memotong roti untuk menyalakannya. Untuk pengoperasian timer, pertama tekan reset dan kemudian pilih opsi Anda setiap kali Anda ingin memulai waktu baru karena timer NE555 terus berjalan dan akan membuat sistem menghitung jika tombol reset tidak ditekan terlebih dahulu

Perbaikan di masa depan

Sirkuit ini bukanlah sirkuit yang 100% sempurna. Ada hal-hal yang ingin saya tingkatkan:

1. Pastikan bahwa Timer dan penghitung NE555 hanya mulai menghitung setelah pilihan dibuat
2. Atur ulang sistem setelah setiap alarm selesai
3. Pastikan hanya satu opsi yang dapat dipilih dalam satu waktu, saat ini kedua opsi dapat dipilih
4. Bersihkan sirkuit untuk membuat aliran lebih mudah diikuti dan dipahami
5. Memiliki bagian atau sistem yang menunjukkan pilihan mana yang dipilih dan waktu penghitung waktu saat ini

Langkah 10: Video Operasi

Saya mengganti bel dengan sirkuit uji kecil. LED akan berubah dari merah menjadi hijau ketika berhasil memicu alarm.

Langkah 11: BONUS Sirkuit Titik Tes

Jadi…anda pasti penasaran dengan bagian kecil dari komponen ini.

Gambar di atas menunjukkan seperti apa di papan dan diagram skematik untuk sirkuit. Rangkaian ini disebut rangkaian pengujian logika. Ini dapat menguji apakah output IC atau output digital tinggi (1) atau rendah (0).

Rangkaian ini menggunakan konsep dasar dioda dan arus listrik. Listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial lebih rendah seperti sungai, tetapi Anda mungkin bertanya, bagaimana perubahan potensial? Potensi rangkaian turun setelah setiap komponen. Jadi, di salah satu ujung resistor, misalnya, akan memiliki potensi yang lebih tinggi daripada di sisi lain. Penurunan ini disebut penurunan tegangan dan disebabkan oleh karakteristik resistor dan ditemukan melalui hukum Ohm.

Hukum Ohm: Tegangan = Arus x Resistansi

Dioda juga memiliki penurunan tegangan yang menurunkan tegangan lebih jauh saat Anda mengikuti rangkaian. Ini berlangsung sampai Anda menekan simbol tanah ini mewakili potensi nol atau tegangan nol.

Sekarang pertanyaannya, bagaimana rangkaian ini menguji logika tinggi (1) atau logika rendah (0)?

Nah, ketika kita menghubungkan output logika apa pun ke titik di antara dua LED, itu menempatkan potensi tegangan pada titik itu. Menggunakan dasar-dasar dioda karena LED adalah Light Emitting Diode dan mengikuti prinsip yang sama, dioda hanya memungkinkan arus mengalir dalam satu arah. Itulah sebabnya ketika Anda memasang LED secara terbalik, mereka tidak akan menyala.

Efek titik ini di antara dua LED menyebabkan karakteristik ini terjadi. Pada saat titik berlogika high (1), pada titik tersebut dipasang potensial 5 volt dan karena potensial tegangan sebelum LED MERAH lebih rendah dari potensial pada titik uji maka LED MERAH tidak akan menyala. Namun, LED HIJAU akan menyala. Ini akan menunjukkan bahwa apa pun yang Anda uji berada pada logika tinggi (1).

Dan sebaliknya, ketika titik uji berada pada logika rendah (0) maka potensial tegangan nol pada titik uji. Ini hanya akan memungkinkan LED MERAH menyala, menunjukkan bahwa titik apa pun yang Anda coba uji berada pada logika rendah.