السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
بناء على طلب الأخت فلسطين لشرح دائرة "دائرة الأزرة الأربعة للعبة الأسئلة والمسابقات" الموجودة فى المنتديات العربية للإلكترونيات. والتى قدمها الأستاذ على عيسى قمت بالمحاولة التالية لفهمها.
وأرجو أن يتفهم الجميع أن هذا الشرح ما هو إلا إجتهاد شخصى يحتمل الخطأ . لذا أرجو المناقشة والتعليق.
هذه الدائرة تقوم بتحديد من هو المتسابق من بين أربعة متسابقين يضغط مفتاحه قبل الآخرين فيكون هو المستحق لأن يجيب على السؤال، سواء في مسابقة ثقافية أو علمية أو غيرها وسواء كانت المسابقة مستمرة بين الأربعة أنفسهم أم أنها في كل مرة بين أربعة آخرين، وهكذا
طريقة تفعيلها:
يكون مفتاح التصفير reset بيد مدير المسابقة.
يجعل المتسابقين يجلسون في وضع يتيح للجميع الفرصة بلمس المفتاح المخصص لكل منهم، يفضل أن تكون المفاتيح الخمسة بعيدة عن الدائرة حتى لا تتسبب في تزاحم المتسابقين.
بعد طرح السؤال. يكن الحق في الإجابة لمن أضاء مصباحه . وهو لن يضيء إلا مصباح واحد فقط ويكون لمن سبق حتى لو ضغط الجميع في لحظة واحدة, فإن جزء الوقت اليسير جدا يؤثر.
المقاومات :
==========
R1 = R2 =R3 =R4 =R5 =R8=100 K
R6 = 680 K
R7 = R9 =10 K
R10 = 27 K
R11 = 1K
الدوائر المتكاملة ic
====================
IC1 = 4002 B ثنائية رباعية المدخل NOR بوابة
IC2 = 4042 B متكاملة رباعية حافظة
IC3 = 556 متكاملة لا مستقرة ثنائية - موقت
المكثفات
=========
C1 = C3 = 0.01 uF مكثف بدون قطبية
C2 = 4.7 uF مكثف قطبي كيميائي له سالب وموجب
C4 = 1 uF مكثف قطبي كيميائي له سالب وموجب
uf= ميكرو فاراد
المفاتيح
========
جميعها مفاتيح كبس مثل مفتاح الجرس
S1 = S2 = S3 =S4 == مفتاح لمس للمتسابقين الأربعة
RSET = مفتاح التصفير لمدير المسابقة كي يطفي المصابيع استعدادا للجولة الثانية
الثنائيات ( الدايود المضيء)
===========================
D1=D2=D3=D4 == دايود مضيء يمثل الشخص الذي ضغط مفتاحه أولا
===============================================================================
وكبداية لفهم الدائرة بحثت عن بيانات الدوائر المتكاملة (Datasheet) ووجدت الأتى :
بالنسبة للدائرة المتكاملة 4042 :
================================
هى QUAD CLOCKED ”D” LATCH أى دائرة متكاملة رباعية حافظة
وتوزيع المخارج والمداخل بها كالآتى :
والمخطط الداخلى لها على الشكل :
لاحظ أن D1,D2,D3,D4 هم المداخل و Q1-,Q1,Q2-,Q2,Q3-,Q3,Q4-,Q4 هم المخارج لهذه الدائرة. حيث Q=lowإذا كانت Q-=High والعكس صحيح (أى أن Q- هى مكملة Q)
أما Clock و polarity فهما إشارات التحكم فى تخزين الدخل أو إمراره إلى المخارج.
فمثلا إذا وضعنا إشارة (High) على D1 فإن هذه الإشارة ستخزن داخل الدائرة المتكاملة ولن تخرج إلى الخرج إلا إذا كانت إشارة الClock مساوية لإشارة الPolarity أى إذا كانت إحداهما (High) تكون الأخرى (High) أيضا وإذا كانت إحداهما (Low) يجب أن تكون الثانية (Low) وذلك حتى تمر الإشارة المخزنة داخل الماسك (Latch) إلى الخرج.
وفى هذه الحالة يكون Q1=high مثل إشارة الدخل وتكون Q1- = Low عكس إشارة الدخل .
بالنسبة للدائرة المتكاملة 4002
==============================
وتسمى Dual 4-input NOR gate أى دائرة متكاملة ثنائية رباعية المدخل NOR بوابة
وتوزيع المخارج والمداخل لها + التركيب الداخلى موضح بالشكل الأتى :
وهى تحتوى على بوابتين من نوع NOR كل بوابة منهما لها 4 مداخل وخرج واحد
تذكر أن البوابة NOR يكون خرجها High فقط عندما تكون جميع الإشارات الداخلة Low
بالنسبة للدائرة المتكاملة 556
=============================
وتسمى Dual Timer وهى تحتوى بداخلها على دائرتين متكاملتين منفصلتين لمؤقتان من نوع 555 أى أننا يمكن أن نستبدلها بإثنان من الدوائر المتكاملة من نوع 555 ومخطط الخرج والدخل لها هو :
وفائدة هذه الدائرة فقط هى إخراج تردد لتشغيل السماعة بنغمة معينه .
طرقة العمل :
============
بعد معرفتنا بالمعلومات السابقة يمكننا رسم الدائرة الكلية كالأتى :
أولا تم حذف الدائرة المتكاملة 556 بملحقاتها لتسهيل الشكل.
ثانيا : بفرض أن المخارج (Q1,Q2,Q3,Q4) يوجد عليها حاليا (Low) وسوف يتم إثبات صحة هذا الفرض لاحقا.
فإن دخل الدائرة IC1 (باللون الأحمر) سيكون جميعه (Low) عندئذ سيكون خرجها (باللون الأحمر ) = (Low)
والتى هو بالتالى دخل للمؤقت (Clk) فى IC2 .
وبما أن ال(Polarization) متصل بالأرضى (Low)
إذا إشارة Clk ستساوى إشارة Pol وتساوى (low) وعندها يمكن للدخل فى IC2 أن يمر إلى المخارج له Q1-,Q1,Q2-,Q2,Q3-,Q3,Q4-,Q4
وتكون الدائرة جاهزة للإستعمال.
فى الشكل السابق
عندما يتم ضغط الزر S1
سوف يصل جهد مقداره (9 فولت)-(High) إلى الرجل D1
وبما أن Pol=Clk = Low
إذا سيمر الدخل من D1 إلى Q1 و Q1-
وسيكون Q= high
و Q1- = Low
مما سيسمح للثنائى الضوئى المتصل بالرجل Q1- بأن يضىء
وفى نفس الوقت سيصل الخرج المتمم من Q1 إلى مدخل البوابة المنطقية فى IC1
وهكذا سيكون أحد مداخل الدائرة المتكاملة IC1 يساوى High بينما تبقى بقية المداخل (Low)
مما سيجعل خرج الدائرة IC1 يساوى (High)
وهذا الخرج يقوم بتغذية الClk فى IC2
عندئذ سيصبح Clk لا يساوى Pol
وسيمنع ذلك أى دخل أخر من المرور إلى الخرج
ولن يكون باستطاعة أى متسابق أخر أن يضيىء الثنائى الخاص به
وعندها يجب أن يضغط الحكم على زر RESET
عندما يضغط الحكم على زر RESET
سيوضع جهد (High) على Pol
عندئذ سيكون Pol=Clk =High
مما سيسمح للمداخل المنخفضة (Low) الموجودة على D1,D2,D3,D4 بالمرور عبر المخارج فى IC2
وبذلك تم تصفير الدائرة الكلية
وتعاد المسابقة مرة أخرى
أما بالنسبة للدائرة 556 IC3 فإنها تصدر صوتا عندما يصل إليها جهد (High) الأتى من IC1 ويحدث ذلك عندما يضغط أحد المتسابقين على الزر الخاص به أولا.
وأعتقد أن أحد المؤقتين الموجودين داخل هذه الدائرة المتكاملة يقوم بإخراج نبضات بسرعة معينة لإخراج الصوت بنغمة معينة
بينما يقوم المؤقت الثانى بإطفاء المؤقت الأول بعد مدة معينة وذلك للإيقاف الصوت .
أرجو أن يكون شرحى واضحا . وأرجو ممن لديه أى إستفسار أو تعليق أن يرسله سريعا .
وشكرا.
