Conrad 55 38 89 Operation Manual [hu]

Conrad 2013-as adventi naptár
Rend. szám: 55 38 89

1. 1. nap

1. Sárga LED-fény

ő

ő

űű

űű

űű

ű

ő

ő

ő ű

ő

Nyissa ki a második ajtót és vegyen ki egy elemcsatlakozót és egy dugaszolható kártyát a fiókból. Ez egyszerűsíti a
komplikáltabb áramkörök megépítését. A 2,54 mm raszteres, 270 kontaktusos érintkezőfelület biztosítja az alkatrészek

biztos összekötését.

A dugaszoló felület középső részén 230 érintkező van, 5-5 érintkezős függőleges vezetőfóliával összekötve. Ezen
túlmenően a peremen 40 érintkező van a tápellátáshoz, amelyek két, 20 érintkezőből álló vízszintes érintkezőfelület-

csíkból állnak, így a dugaszoló felület két független tápsínnel rendelkezik.

Az alkatrészbeültetéshez viszonylag nagyobb erő kell. A kivezetések ekkor könnyen megtörnek. Fontos, hogy a huzalokat
pontosan felülről vezesse be. Ehhez egy csipeszt vagy kis fogót lehet használni. A kivezetést lehetőleg röviddel a
dugasztábla fölött fogja meg, és függőlegesen nyomja lefelé. Így érzékenyebb csatlakozóvezetékek, pl. az elemcsatnál az
ónozott vég törés nélkül beültethetők.
Az első kísérleti áramkörét még egyszer építse be a dugaszkártyába. Ismét az ellenállás és a LED soros kapcsolásáról
van szó. A kapcsolási rajz ugyanazt a kapcsolást mutatja, mint az első próba esetén, de az alkatrészek kissé más
kiosztásával, amely lehetőleg azonos a tényleges kísérlettel.

ő

ő ő

2.nap

2 A dugaszkártya alkalmazása.

ő

ő

3. nap

3 Egy kapcsolóérintkező

Építsen egy kapcsolót csupasz huzalból. A hozzávaló vezetéket a

3. ajtó mögött találja. Fogóval vágjon le kb. 3 cm-es darabot, és a
végein távolítsa el a szigetelést kb. 5 mm hosszban. A
csupaszoláshoz hasznos lehet, ha a szigetelést éles késsel
körkörösen bemetszi. Figyelem: Ennek során maga a vezeték nem
sérülhet meg, mert a megsértett helyen könnyebben törik.
A kapcsoló két csupasz vezetékdarabból áll, amelyek ujjal való
megnyomásra érintkeznek. Vágjon ehhez 2 cm-es darabokat, és
teljesen távolítsa el a szigetelést. Egy másik rövid vezetékdarab

kihúzásgátlónak építendő be, a gyenge csatlakozóvezetékek

védelmére. Az elemcsat maradjon mindig bekötve a csatlakozások igénybevételének a csökkentésére.
Csatlakoztassa az elemet, és tesztelje a kapcsolást. Nyugalmi állapotban, nyitott kapcsoló mellett nem világít
a LED. Nyomja meg azonban az érintkezőt, a LED kigyullad.

4. nap

4 A CMOS-IC kapcsolja a LED-et

Nyissa ki a 4. ajtót. Mögötte találja ennek a naptárnak a legfontosabb alkatrészét, a 4093 CMOS-IC -t. Ez az IC összesen
négy Schmitt-triggereléses bemenetű NAND-kaput tartamaz. Ennek a kapcsolásnak a funckióját a következő
kísérletekben pontról pontra megmagyarázzuk Az első kísérlet azt mutatja be, hogyan csatlakozik egy LED a négy
kimenet egyikére.

A MOSFET-ekkel gondosan kell bánni, mivel a nagy feszültség következtében tönkremehetnek. A sztatikus elektromos
töltések veszélyessé válhatnak. Azonban a 4000 B sorozat valamennyi CMOS-típusa belső védőkapcsolásokkal
rendelkezik, amelyek a munkát nagyon biztonságossá teszik. Ehhez

belső védődiódák állnak rendelkezésre, amelyek a feszültségeket a

Vdd pozitív tápfeszültség felett és a Vss negatív tápfeszültség alatt
korlátozzák. Az IC ezáltal viszonylag jól védett a sztatikus

kisülésekkel szemben. Ezek a védődiódák azonban egyidejűleg

ahhoz vezetnek, hogy egy rossz polaritású tápfeszültség nagy
áramot okoz, amely az IC-t tönkreteheti. Ezért nagyon ügyeljen az
elem helyes csatlakoztatására.

Az IC első beültetése előtt a csatlakozásokat pontosan
párhuzamosan kell beigazítani, mert a gyártást követően kifelé egy
kissé távol állnak egymástól. Az egyik oldal lábait a kellő kiigazítás

érdekében nyomja össze egy kemény asztallapon. Majd helyezze az IC-t megfelelően a dugaszkártyára. Ügyeljen arra,
hogy ha az IC-t helytelenül ülteti be, a 7-es és a 14-es csatlakozásokat kicseréli, úgy, hogy a tápfeszültség fordított
polaritással kerül csatlakoztatásra, akkor az IC tönkremegy. Az 1-es és a 14-es csatlakozások a baloldalon találhatók. Ezt
egy bevágás jelzi.
Ezen előzetes megfontolások és az IC gondos beültetése után indul az első kísérlet. Itt az 1 - 3 érintkezőhöz tartozó
NAND-kapu kerül alkalmazásra. A két bemenet össze lesz kapcsolva, és a GND-ra (logikai Nulla) rakva. A kimeneten van

a LED az előtétellenállásával. Ha mindezt helyesen építette meg, világítani fog a LED. Az IC tehát rákapcsolta a

feszültséget a kimenetre (logikai Egy), és ezáltal invertálta a bemenet állapotát.

Változtassa meg most a kapcsolást egyszer úgy, hogy az 1. érintkezőről leveszi a GND-re menő vezetéket. Ezzel "nyitott
bemenet" jött létre. Bizonytalan, hogy Egy (1) vagy Nulla (0) az állapota. Az eredmény esetleges, és az ujja közelítésével
befolyásolhatja. Már pár cm távolságból változtatható a kapu állapota. Ezért a sztatikus töltések és az ezzel kapcsolatos
elektromos terek a felelősek.

5. nap

5 Érintésérzékelő

Nyissa ki az ötödik ajtócskát, és vegyen ki egy további ellenállást. Ez egy 10 megohm (10 M , barna, fekete, kék), tehát

különösen magas értékű ellenállás, ami ebben az esetben fontos, hogy jóval nagyobb legyen, mint az ujj bőrellenállása.

Ezáltal ugyanis helyettesíteni lehet egy kapcsolót
érintésérintkezővel.
Két csupasz huzaldarab van szorosan egymás mellett,
úgyhogy mindkettőt meg tudja érinteni az ujjával. Az A

érintésérintkezőt úgy lehet felfogni, mint egy olyan
ellenállást, amelynek az értéke a bőr nedvességétől
függően 10 k és 1 M között van.

Ezúttal a 4 - 6 érintkezőhöz tartozó második NAND-
kapu kerül alkalmazásra.

A kapcsolás azonban ugyanúgy működik, mint a négy

lehetséges bármelyik másik kapuval.

Érintés nélkül a 10 mohmos ellenállás felhúzza a kapu
bemenetén lévő feszültséget (1). Az ujjal való érintés ellenben lehúzza a feszültséget (0). A kimeneten ekkor az 1 szint
jelenik meg. A LED tehát világít, ha megérinti az érintkezést.

Ha alaposan átgondolja a kapcsolás működését, előszöris egy látható ellentmondás merül fel. Az érintés bekapcsolja a

LED-et, azaz nem látható be közvetlenül, hogy itt egy átalakító (inverter) működik. A probléma tisztázódik, ha
meggondolja, hogy az érintés nullára húzza a bemenetet. Az érintésérzékelő tehát maga már inverterként van kapcsolva,
és a második inverter ismét megszünteti az invertált állapotot. Az érintés logikai nullát hoz létre a bemeneten, amely az
invertertálás által logikai eggyé változik.

6. nap

6 ÉS-kapcsolás

Még egy 10 mohmos (barna, fekete, kék) ellenállás van a 6. ajtó mögött. Most két érintésérzékelőt is megépíthet. Ezúttal
az érzékelőhuzalok a Vcc pozitív tápfeszültségre csatlakoznak, az ellenállások a GND-ra. Érintéskor tehát az 1 állapot áll
elő, amíg a nyugalmi állapot 0. Az előző kísérlettől eltérően a kapu két bemenete már nem kapcsolódik össze, hanem
mind a kettőnek megvan a saját bemeneti állapota.
Ha mindezt helyesen építette meg, az érzékelőérintkezők megérintése nélkül először nem fog világítani a LED. Érintse
meg az A érintkezőt, a LED továbbra se fog világítani. Ha azonban egyszerre érinti meg az A és a B érintkezőt, a LED
kigyullad. Ha csak a B érintkezőt

érinti meg, nem fog világítani a
LED. Az eredmény az ÉS-

működés: Csak ha az A ÉS a B is

az 1 állapotban van, gyullad ki a

LED.

Az ilyen kapcsolást néha gépek
biztonsági rendszerében
alkalmazzák, amelynél meg kell

akadályozni, hogy a kezelő az

egyik kezét berakja a veszélyes

zónába. Ekkor a kezelőnek

mindkét kezével meg kell
nyomnia egy-egy kapcsolót, hogy a gép elinduljon.

Itt egy ÉS-működés (AND) jön létre, bár NAND-kapu kerül alkalmazásra. Ha azonban közelebbről nézi meg a kapcsolást,
felismeri a második invertertálást: a LED itt a Vcc-re van csatlakoztatva, és emiatt mindig akkor világít, ha a NAND-kapu
kimenetén 0 (nulla) van.

7. nap

A 7. fiókban egy piros LED-et talál. Két LED, azonban csak egy előtétellenállás – itt megint a sorba kapcsolás segít. A
NAND-kapu kimenetén van a két LED egy közös 6,8 kohmos előtétellenállással . Nyugalmi állapotban mindkét LED
világít. Csak ha mind a két érintkezőt (A ÉS B) megérinti, alszanak ki a LED-ek. Ezúttal az történik, amit az IC ígér: a
NAND-működés.

8.. nap

ő

A 8. ajtó mögött egy 6,8 k-os (kiloohm, kék, szürke, piros) ellenállást talál további előtétellenállásul egy LED számára.
Most két LED van két kimeneten. Mivel a második fokozat inverterként van kapcsolva, vagy a sárga, vagy a piros LED

világít. Az A és a B érzékelőérintkezővel átkapcsolhatja a pillanatnyi állapotot. Ha megnyomja az A érintkezőt,
bekapcsolódik a piros LED, ha a B érintkezőt, akkor a sárga LED. A legutolsó állapot mindig tárolódik.

A két 10-mohmos ellenállás egy feszültségosztót képez. Az első inverter bemenetén nyugalmi állapotban kb. 4,5 V van.
Ennél a közepes bemeneti feszültségnél az utoljára bekapcsolt állapot fennmarad. Változásra csak akkor kerül sor, ha a
bemeneti feszültség mintegy 1 V-el magasabbá vagy alacsonyabbá válik, amit az érzékelőérintkezők megérintésével
válthat ki. Ez a Schmitt-triggereléses bemenet különleges tulajdonsága. Az átkapcsolást csak egy adott feszültségküszöb

elérése után kezdeményezi. Ez az invertert egyidejűleg bistabil kapcsolásá teszi, amelyet multivibrátornak vagy flip-
flopnak is neveznek. Ez a kapcsolás ezáltal egyidejűleg 1 Bit tárolási kapacitású memória is.

még egy hosszabb, kb. 1 méter hosszúságú huzalt a 8. lábon lévő bemenetre. Ezzel az IC egyidejűleg
rádióvevőkészülékké alakul. Erős elektromágneses impulzusok elérhetik a triggerelési küszöböt, és átkapcsolhatják a

kapcsolás állapotát. Ilyen impulzusok jöhetnek létre pl. zivatarok idején, vagy ha villanykapcsoló van a közelben. Az

eredmény véletlenszerű. Néha átkapcsolódik az állapot, néha nem. Vizsgálja a működést először egy villanykapcsoló

közelében, amely legfeljebb 0,5 méter távolságban van. Ha a kapcsolás reagál a kapcsolóra, növelheti a távolságot, és
így meghatározhatja a hatótávolságot.

Csatlakoztasson

9. nap
9 A vagy B

A 9. ajtó mögött egy zöld LED-et talál. Ezt a LED-et a piros LED-el együtt kell alkalmazni. Vagy a piros vagy a zöld LED
világít. A kapcsolás logikai szabálya ezúttal a VAGY-működés (OR). Ha akár az A VAGY B érzékelőérintkező közül az
egyiket, vagy akár mindkettőt megérinti, a zöld LED gyullad ki. Ha a két érzékelőérintkező közül egyiket sem érinti meg, a

zöld LED nem világít. Az utána következő inverter gondoskodik arról, hogy aztán a piros LED világítson. Tipikus

alkalmazásként azt képzelhetjük el, hogy két felhasználónak egymástól függetlenül saját kapcsolóját kell megnyomnia,
hogy pl. egy csillárt bekapcsoljanak. Ha egymástól függetlenül ugyanaz az ötlet jut az eszükbe, hogy ki-ki megnyomja a
saját kapcsolóját, nem változik meg az eredmény:
A csillár ég.

10. nap
10 Vagy VAGY (OR)

Időközben már három LED-je van, de csak két megfelelő ellenállása. Nyissa ki emiatt a 10. ajtót, és vegye ki a következő
ellenállást, amely ugyancsak előtétellenállásként alkalmazható. Ennek az ellenállásnak az értéke 3,3 k (narancs, narancs,

piros), és így nagyobb áramot szállít, és egy kicsit nagyobb fényességet ad a zöld LED-nek ebben a kapcsolásban. Ez
egy viszonylag komplex logikai kapcsolás, a Kizárólag-VAGY kapcsolás (XOR) végeredményét mutatja. Csak akkor kell
kigyulladnia a zöld LED-nek, ha különbözik az A és B bemeneti állapot. A kapcsolás tehát összehasonlítást végez. Ha
azonosságot ismer fel, kikapcsolva marad a zöld LED.

Egy kis fáradsággal megérthető a kapcsolás működése. Ehhez mérlegelni kell az összes lehetséges bemeneti állapotot,

amelyek kiadják az egyes kapuk kimeneti állapotait. Segítségül a kapcsolás megértéséhez két közbenső eredményt
mutatunk be a sárga és a piros LED-en.

Egy NAND-kapuból két eléje kapcsolt inverterrel tehát egy OR-kapu (VAGY) lesz. Egy utána kapcsolt inverterrel az OR­kapuból egy NOR-kapu (Nem-VAGY) lesz. Ez a kapcsolás mindkettőt szolgáltatja, egy VAGY-működés a zöld LED-re és
egy Nem-VAGY-működés a piros LED-re. Ez a kísérlet bemutatja, hogyan lehet sok azonos kapcsolásból különféle
funkciókat összeállítani. Ez sok digitális kapcsolás alapelve egészen a komplex mikroprocesszorokig.

11. nap

A 11. ajtó mögött egy kondenzátor, pontosabban egy 100 nF-os kerámikus tárcsakondenzátor rejtőzködik. A felirata 104,
amely 100.000 pF-ot (pikofarad), azaz 100 nF-ot (nanofarad) jelent. A 4093 IC Schmitt-triggerelésű bemenetének

köszönhetően nagyon egyszerű villogó építhető fel csak egy kapuval. A LED kb. másodpercenként kétszer gyullad meg és

húny ki.

A kapcsolás megértéséhez tudni kell
azt, hogyan reagál a bemenet
váltakozó feszültségre. A digitális
elektronikában többnyire csak a teljes
tápfeszültség és a nulla feszültség
létezik, köztes érték nem. Mégis meg
kell határozni, hogy egy bemenet
milyen feszültségig értelmezi azt
nullának (0), és milyen felett 1-nek.
Más összehasonlítható kapuk pl. a fél
tápfeszültségnél kapcsolnak át. Azaz
4,5 V alatt minden nullának számít,
míg felette minden 1-nek. A Schmitt­triggerelés azonban másképp reagál.

4,5 V-nál az utolsó állapot megmarad,
mint azt már a 8. kapcsolásnál láttuk. Csak ha már egy kissé meghaladja a feszültség a 5,5 V-ot, kerül 1-ként
felismerésre. És fordítva, a feszültségnek ismét le kell csökkennie kb. 3,5 V alá ahhoz, hogy 0-ként kerüljön felismerésre.
A két triggerelési pont között egy kerek 2 V-ot kitevő hézag van, amelyet hiszterézisnek neveznek. A NAND-kapu AND-
jele alatti szimbólum a Schmitt-triggerelés viselkedését jelképezi.

A bemeneten lévő kondenzátorral és a kimenet és a bemenet közötti ellenállással egy négyszöggenerátort épít meg. A
kondenzátor újra és újra feltöltődik a felső triggerelési pontig, majd kisül az alsó triggerelési pontig. Mivel a töltési folyamat
a nagy terhelőellenállás miatt csak lassan megy végbe, lassú villogás jön létre kb. 2 Hz frekvenciával .

12. nap

12 Váltakozó villogás

Egy további 100 nF-os kondenzátort talál a 12. fiókban. Ezzel lecsökkenthető a villogás frekvenciája, mivel két
párhuzamosan kapcsolt 100-100 nF-os kondenzátor együtt egy 200 nF-os kondenzátort ad ki. Annak érdekében, hogy a
villogó még lassabban járjon, az ellenállást is két, sorba kapcsolt 10 mohm-os ellenállásból alakítjuk ki, ami együtt egy 20
mohm-os ellenállást eredményez. Együttvéve a villogó négyszer lassabban villog, mint a 11. kísérletben. Kiegészítésül

ezúttal még csatlakoztasson egy invertert egy második LED-el. A két LED most váltakozva villog.

13. nap

13 Fényérzékelős átkapcsoló

A 13. ajtó mögött egy további zöld LED-et talál. Most mind a két LED-et fényérzékelőként kell alkalmazni.
A beépítésnél vigyázzon a helyes irányra. A zöld LED-eket most záróirányban kell használni. Azaz nem fognak vezetni és
világítani sem. Az előtétellenállást csak biztonságból építse be, hogy ne menjenek tönkre a LED-ek, ha tévedésből
helytelen irányba építi be őket. Ebben a kapcsolásban a zöld LED-ek azonban fényérzékelőként működnek. Irányozza egy
erős fényű zseblámpa fénysugarát egyszer az egyik, egyszer a másik LED-re a kimeneti állapotuk átkapcsolása céljából.
A piros LED így célzottan be- és kikapcsolható. Ha eléggé világos a környezet, akor ugyanezt a hatást elérheti úgy is,
hogy hol az egyik, hol a másik LED-et a kezével eltakarja.
A gyakorlatban úgynevezett fotodiódákat alkalmaznak fényérzékelésre az ehhez hasonló kapcsolásokban. Egy fotodióda
lényegesen érzékenyebb, és már kis fény hatására is viszonylag nagy fotoáramot szolgáltat. Ezt a fotodióda nagy aktív
felületével érik el. A LED felépítésénél fogva összehasonlítható egy fotodiódával, azonban többnyire nagyon kicsi az aktív
felülete. Ez az oka a jóval kisebb érzékenységének. Erős fény esetén csak a kb. 100 nA (nanoamper) nagyságrendbe eső
fotoáram folyik, amely azonban teljesen elegendő ehhez a funkcióhoz.
Gyenge fény esetén az átkapcsolás még mindig végbemehet, azonban sokkal hosszabb reakciós idővel.

14. nap

14 Fényvezérelt villogó

Egy további 100 nF-os kondenzátort (104) talál a 14. ajtó mögött. A következő villogó-kapcsoláshoz van rá szükség. A
három sorba kapcsolt kondenzátor egy kb. 33 nF értékű kisebb kondenzátort képez.

A 11. kapcsolásban alkalmazott ellenállás helyett ezúttal két LED kerül beépítésre. Ezek együtt egy változtatható

ellenállásfélét képeznek. Ennek az érzékelőnek a vezetőképessége közepes fénynél nagyon kicsi, úgyhogy a villogó a kis

kondenzátor ellenére rendkívül lassan változtatja az állapotát. Csak nagyon erős megvilágítás esetén éri el a villogó a

szokásos sebességét.
A két LED úgy van sorba
kapcsolva, hogy mindig az
egyik záróirányban fekszik.
Valójában mindegyik
szakaszban a két LED
közül csak az egyik

működik fotodiódaként,
míg a másik áteresztő
irányú diódaként működik.

15. nap

15 Lobogó fény

A 15. ajtó mögött egy további 3,3 kohmos (narancs, narancs, piros) ellenállás rejtezik. Most már mind a négy LED
egymástól függetlenül a saját előtétellenállásával működtethető. Ennek a napnak a kapcsolása két egyformán felépülő
villogó-kapcsolásból áll, amelynek a kimeneti jele egy NAND-kapura van vezetve. A sárga LED egy különleges,
folyamatosan változó villogási mintát mutat. Még egy invertertálás után a piros LED vezérlődik, amely rövidebb villogási
impulzusokat állít elő.

A két utolsó
kapu együtt egy
AND-kaput
képez. A

kimeneten lévő

piros LED mindig
csak akkor
világít, amikor
mindkét villogó
zöld LED-je
éppen világít. A
villogók
frekvenciája
azonban sose
pontosan
azonos, mivel az
egyes kapuk
kondenzátoraina
k a pontos
kapacitása,
ellenállása és triggerelési küszöbei között elkerülhetetlen különbségek vannak. A piros LED szakaszosan egyre rövidebb
és hosszabb ideig világít. A piros LED közepes fénye mellett közvetlenül leolvashatja a két oszcillátor frekvenciaeltérését.
A két jel megszorzódik, amikoris interferencia jön létre, és a különbségi frekvencia láthatóvá válik.
Az egyik kondenzátort az ujjával megérintve csekély mértékben megváltoztathatja a kapacitását, mivel a felmelegedés
kisebb kapacitást eredményez. Egy kis ügyességgel befolyásolhatja a frekvenciákat, és ezzel az interferenciát is. Próbálja
meg például egyszer a két oszcillátort pontosan azonos frekvenciára hozni. A piros LED ekkor mindig az aktuális
fáziskülönbséget mutatja.
Egy un. PLL (Phase Locked Loop = fáziszárt hurok) kapcsolásban ezt a módszert alkalmazhatja egy frekvencia
automatikus utánszabályzására. A PLL-tuneres modern rádiók a frekvencia különösen pontos és megbízható beállításával

tűnnek ki.

16. nap

16 Vezetőképesség-érzékelő

A 16. ajtó mögött egy további, 100 kom-os (barna, fekete, sárga) ellenállást talál. Ültesse be ezt az előző nap
kapcsolásába, és hozzon létre egy érintésérintkezőt két nyitott huzallal. A két huzal óvatos megérintése által
észrevehetően meg tudja változtatni az első villogó villogási frekvenciáját. Erősebb érintés magasabb frekvenciát idéz elő.

Próbálja meg most példul egyszer a két oszcillátort pontosan azonos frekvenciára hozni.

Ha erősen megfogja a huzalt, kisebb átmeneti ellenállás adódik, és ezzel magasabb frekvencia jön létre. A nagyon
különböző villogási frekvenciák érdekes villogási mintákat adnak a piros és a sárga LED-eken.

17. nap

17 LED-villódzás

A 17. ajtó mögött egy további, 100 kohm-os (barna, fekete, sárga) ellenállás rejlik. Most két gyors oszcillátort építhet meg.
Mindkét zöld LED villogása tartós világításba megy át. Csak a szem gyors ide-oda mozgatásával ismerhető még fel, hogy
ezek a LED-ek is még be- és kikapcsolódnak. A sárga és a piros LED ismét a frekvenciakülönbséget mutatja, miközben
az átlagfényességük láthatóan lassan változik.

Próbálja meg ismét az érintett kondenzátorokat érintés útján úgy felmelegíteni, hogy a lehető legkisebb legyen a
frekvenciakülönbség. A piros LED többnyire először még gyorsan villódzik. Vizsgálja meg először, hogy a két

18. nap
18 Memória-flip-flop

A 18. ajtó mögött egy további piros LED-et talál. Ennek a napnak a kapcsolása egy un. RS flip-flop, azaz egy bistabil
kapcsolás, amelyet a kikapcsolt állapotban (Reset, R) és a bekapcsolt állapotban (Set, S) át lehet kapcsolni. A két NAND­kapu közötti összeköttetések gondoskodnak a visszacsatolásról, amely befagyasztja az éppen felvett állapotot. Érintse
meg az A és a B érintkezőt, hogy átkapcsolja a pillanatnyi állapotot. A zöld LED-et nézve az A a Reset-gomb és a B a
Set-gomb.
A flip-flop teljesen szimmetrikusan van felépítve.

kondenzátor közül melyiket kell megérenteni ahhoz, hogy lelassuljon a villódzás. Amíg ezt megtalálja,
többé-kevésbé erős érintés útján finomhangolást érhet el.

Emiatt nem lehet az első bekapcsolásor megjósolni az állapotot. Az első állapot tehát véletlenszerű. A kapcsolás
működése emlékeztet a 8. kísérlet kapcsolásáéra, amely azonban a Schmitt-trigger speciális tulajdonságain alapult. Az itt
bemutatott kapcsolás ellenben a NAND-kapu alapműködésén alapszik.

19. nap

19 Villanófény-riasztás

A 19. ajtó mögül egy BC547 tranzisztor kerül elő. Itt a fényérzékelő erősítőjéül nyer alkalmazást.
A kapcsolásnak egy villanófényt kell felismernie, és riasztást kell jeleznie mindaddig, amíg azt egy érzékelőérintkező nem
törli. Ilyen készülék lehetne pl. egy múzeumben, ahol meg van tiltva a villanófényes fényképezés. Vagy pedig
hangsúlyozni lehet vele magánünnepségeken a villanófény mellőzését.
A villanófény egy kis áramimpulzust kelt a záróirányba kapcsolt zöld LED-ben. A tranzisztor felerősíti ezt az impulzust, és
átkapcsolja általa az utána kapcsolódó flip-flopot, úgyhogy kigyullad a piros LED. Az RS-flip-flop az A érzékelőérintkező
által ismét törölhető. Majd újra világít a kimeneten a zöld LED.

20. nap

20 Optikai flip-flop

Nyissa ki a 20. fiókot, és vegyen ki belőle egy újabb sárga LED-et. Most fényérzékelőként kell szolgálnia, és a második
LED által kisugárzott sárga fényt kell érzékelnie. Ehhez a két LED-et szorosan egymás mellé kell elhelyeznie, és
egymásra kell irányoznia. Egy tranzisztorra is szükség van a gyenge fotoáram felerősítéséhez.
Összességében sikerül ezzel a kapcsolással egy optikai szakaszon keresztüli visszacsatolás. Ezzel megint egy flip-flop

valósul meg. A LED vagy be van kapcsolva vagy ki van kapcsolva, amikoris az adott állapot tetszőleges ideig fenntartható.
Újdonság azonban az, hogy az állapot vagy fény vagy leárnyékolás által változtatható meg. Erős fény esik az érzékelő­LED-re, a flip-flop bekapcsolódik. És megfordítva, a flip-flop kikapcsolható, ha letakarja a fényt a világító LED-től az
érzékelő-LED-re haladtában, azaz pl. egy papírdarabot tart a két LED közé. A kapcsolás tesztelésekor a környezet

megvilágításának gyengének kell lennie.

21. nap
21 Érzékelő-átkapcsoló

Egy további 100 nF-os kondenzátort talál a 21. ajtó mögött. Az erre a napra eső kapcsolás egy átkapcsoló, amely
megváltoztatja az állapotát az A érzékelőérintkező minden egyes érintésére. Így váltakozva kapcsolhatja be a zöld és a

piros LED-et. Minden egyes működtetés előtt egy másodpercig várni kell.
Egy 10 mohm-os ellenállás a kimenet és a bemenet között az elért állapot fenntartásához szükséges visszacsatolást hoz
létre. Egy két stabilállapotú flip-flopról van tehát szó. Az érzékelőérintkezőn lévő A kondenzátor ugyanis kb. egy

másodperc alatt töltődik fel az invertáló állapotra.
Az érintkező megérintésével rakja ezt az invertáló állapotot a bemenetre, úgyhogy az állapot átbillenti a flip-flopot. Így

minden egyes érintésre átkapcsolódnak a kimenetek. Egy ilyen kapcsolást toggle-flip-flopnak is nevezik.

22. nap
22 Érzékelő-időkapcsoló

Egy további 100 nF-os kondenzátor (104) bukkan fel a 22. ajtó mögül. Csekély változtatásokkal az előző kapcsolásból egy
elektronikus érzékelőkapcsoló lesz, amely egy adott állapotot hosszantartó érintéssel is csak rövid időre kapcsol át.
Nyugalmi állapotban világít a piros LED. Érintse meg most az érzékelőérintkezőt, és tartsa rajta az ujját. Ekkor a zöld LED
rövid időre kigyullad, majd megint visszakapcsolódik a piros LED. A bőrnedvességtől és a kifejtett nyomástól függ, hogy

mennyi ideig világít a zöld LED.
Nyugalmi állapotban nem világít a zöld LED, és kisül a kondenzátor. Az érintés pillanatában a tranzisztor rákapcsolja az
összesen 200 nF-os töltőkondenzátort a bemenetre, és ezálta a nulla-állapotba kapcsolja át. Majd azonban lassan

feltöltődik a töltőkondenzátor az érzékelőérintkezőn és az ellenálláson keresztül, úgyhogy egy bizonyos idő után pozitív
feszültségre teszi az első kapu bemenetét. Az érzékelőérintkező átmeneti ellenállásától függ, hogy mennyi ideig világít a

zöld LED.

Egy flip-flop esetében az első bekapcsolás utáni állapot többnyire véletlenszerű. Ennél a kapcsolásnál más a helyzet.

A tápfeszültség első bekapcsolása után alapvetően a zöld LED világít. Ez attól van így, mert maga a tranzisztor egy kis
kondenzátorként hat, és a még nem feltöltött töltőkondenzátoron keresztül egy rövid impulzust juttat a bemenetre. Csak
az első működtetés után áll be a normál piros nyugalmi állapot. Ezt a viselkedést azonban könnyen megváltoztathatja.
Rakja a két kondenzátort a test helyett a tápfeszültségre. Ekkor az első bekapcsolás után a piros LED fog világítani, azaz
a normál nyugalmi állapot áll elő.

23. nap
23 Frekvenciaosztó

A 23. fiókban még egy 10 mohm-os (barna, fekete, kék) ellenállást talál. Itt egy kétfrekvenciás villogót épít meg,
amelynél az alacsonyabb frekvencia a magasabb osztásából jön létre. A sárga LED gyorsan villog, a piros és a zöld LED
ellenben lassabban, és ellentétes ütemben. A sárga LED két-két villogási szakaszára esik a másik két LED egy-egy
villogása.
A kapcsolás egy villogó-oszcillátorból áll a szokásos kapcsolásban, és egy un. toggle-flip-flopból, amely minden egyes

impulzusra átváltja az állapotát. Az oszcillátor kimenetén lévő minden egyes pozitív kapcsolóélnél egy rövid impulzus
képződik, amely vezérli a tranzisztort. Az pedig átkapcsolja a toggle-flip-flop állapotát. A zöld és a

24. nap
24 Szikrázó csillagok

Az utolsó ajtó mögött még egy 100 nF-os (104) kondenzátor van elrejtve. A december 24-i kapcsolás összesen hat LED-et
tartalmaz, amelyek teljesen különböző módon villognak, villámlanak és villódznak. Így keletkezik egy karácsonyi LED­fényjáték, amely szikrázó csillagokat mintáz. A kapcsolás több kapcsolás kombinációja, amelyeket előzőleg már
megépített. Most az összes egyszerre kerül alkalmazásra.
A két sárga LED egyformán villog, de egymástól függetlenül. Egy piros és egy zöld LED rövidebb és hosszabb felvillanása

a két villogó különböző kimenőfeszültségének a fázisait mutatja. A kapcsolás jobb szélén lévő két gyorsabb oszcillátor
véletlenszerű frekvenciaeltérése interferenciát okoz, és két további LED villódzását idézi elő. A villódzás gyorsasága az
alkatrészek véletlenszerű szórásától függ. Addig cserélgesse a kondenzátorokat a kapcsolásban, amíg a legjobban nem

tetszik az eredmény. Mivel összesen hat kondenzátora van, egyes kondenzátorokat párhuzamosan is kapcsolhat, hogy
csökkentse a frekvenciát.

Mégha ez is ennek a naptárnak az utolsó kísérlete, nem kell okvetlenül az utolsó kapcsolásnak lennie. Időközben olyan
sok különböző kapcsolást próbált ki, hogy belőlük egészen más dolgokat is megépíthet. Időközben hagyománnyá vált,

hogy a Conrad adventi naptár anyagából további kapcsolásat fejlesszenek ki. Keresse meg az interneten, hogy mások a
meglévő anyagokból mi mindent készítettek.

piros LED emiatt éppen fele olyan gyorsan villog, mint a sárga LED. A toggle-flip-flopok az elektronika és a
számítástechnika számos területén nyernek alkalmazást frekvenciaosztóként vagy számlálóként.

Impresszum

© 2013 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, D-85540 Haar bei München
http://www.elo-web.de
Szerző: Burkhard Kainka
ISBN 978-3-645-10108-0
Készült a Conrad Electronic SE megbízásából, Klaus-Conrad-Str. 1, 92240 Hirschau
Minden jog fenntartva, a fotomechanikus lejátszásé és az elektronikus médiákon történő tárolásé is. Csak a kiadó írásos
engedélyével szabad másolatokat készíteni és terjeszteni papíron, adathordozókon vagy az interneten, különösen PDF­fájlként, ellenkező esetben büntetőjogi következményekkel járhat.
A hardver és szoftver termékmegnevezések többsége, valamint a jelen leírásban szereplő céges logók rendszerint

bejegyzett termékmegjelölések, és akként kezelendők. A kiadó lényegében a gyártó írásmódját alkalmazza a

termékmegnevezéseknél.

A kézikönyvben bemutatott összes kapcsolást és programot a lehető legnagyobb gondossággal fejlesztettük ki, vizsgáltuk
be és teszteltük. Ennek ellenére nem lehet teljesen kizárni a kézikönyvben és a szoftverben előforduló hibákat. A kiadó és
a szerző a szándékos vagy hanyag magatartás miatt a törvény szabta felelősséggel tartozik. Egyebekben a kiadó és a
szerző már csak a termékszavatosságnak megfelelően tartozik felelősséggel az élet, a test vagy az egészség sérelme,
vagy a lényeges szerződéses kötelezettségek vétkes megsértése esetén. A lényeges szerződéses kötelezettségek
megsértése miatti kártérítés a szerződésre jellemző előrelátható károkra korlátozódik, hacsak a termékszavatosság
szerinti kényszerítő felelősség esete nem áll fenn.

Az elektromos és elektronikus készülékeket tilos a háztartási hulladékkal együtt eltávolítani. Az elhasznált terméket az

érvényes törvényi előírásoknak megfelelően kell eltávolítani. Az eltávolítás céljára rendszeresített gyűjtőállomásokon

ingyenesen leadhatja elektromos készülékeit. Lakhelyén a hatóságoknál informálódhat, hol talál ilyen gyűjtőállomást.
A termék megfelel a vonatkozó CE irányelveknek, amennyiben azt a mellékelt útmutató szerint használja. A használati
útmutató a termékhez tartozik, és vele együtt kell a terméket továbbadnia.

Előszó

Mint az előző években, most is kapható a Conrad elektronikai naptára 24 kísérlettel a december 1-től 24-ig terjedő
napokra. A téma ezúttal a digitális elektronika. Lehet, hogy komplikáltnak tűnik elsőre,de nagyon egyszerű a bemutatott

kísérleteket a 4093 CMOS-IC-vel is elvégezni. Ez az IC egyszerre négy egyedileg alkalmazható digitális kapcsolást, un.
Schmitt-triggeres bemenetekkel rendelkező NAND-kaput tartalmaz. Ez a kettős funkcionalitás teljesen különböző és

sokoldalú alkalmazást tesz lehetővé, amelyek nemcsak nagyon tanulságosak, hanem érdekesek is. A végén van egy
kapcsolás, amely szikrázó csillagokat ábrázolva a karácsonyfa alá is betehető.
Az elektronikai-naptárt a legkülöbözőbb célokra lehet felhasználni. Valaki talán csak egyszerűen a terv szerint akarja
megépíteni a kapcsolásokat, és élvezni akarja a sikert. Mások lehetőleg meg is akarják érteni, hogy mit tesznek.
A kísérletek leírása mindegyikük számára szolgál. Emiatt a tulajdonképpeni kísérletet csak nagyon egyszerűen írjuk le.
Majd szűkszavúan ismertetjük a műszaki hátteret. Így megtalálja a vezérszavakat, amelyek segítségével mélyebb

információk után kutathat.

Egyébként a kísérletek akkor okozzák a legnagyobb örömet, ha másokkal együtt végzi. A szülők és a nagyszülők esetleg
értékes ismereteket adnak tovább, és felébresztik a gyerekek és a fiatalok érdeklődését.
A meglévő alkatrészekkel még sokkal több kapcsolást lehet megépíteni, mint ahányat itt bemutathatunk. Aki a megadott
kísérleteket érdeklődéssel végigcsinálja, hamarosan talál kapcsolási változatokat és hasonló alkalmazási lehetőségeket is.

És teljesen új kapcsolásokat is kitalálhat. Gazdag találékonyságának semmi sem szabhat határokat!
Sok örömet és boldog karácsonyi ünnepeket kívánunk! 10124-