Четырехсторонний светофор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

В состав первого варианта светофора (рис. 8) входят задающий генератор на логических элементах DD1.1, DD1.2, двоичный счетчик DD2, логические элементы DD1.3, DD1.4, DD3.1 -DD3.4 и транзисторные ключи VT1-VT5, управляющие своими группами светодиодов одного цвета. Светодиоды в группах обозначены двумя направлениями: 1 и 2. Поскольку в каждой группе по два последовательно соединенных светодиода, это означает, что, например, один из зеленых светодиодов пары HL1, HL2 направлен в одну сторону, а другой - в противоположную. Тогда зеленые светодиоды HL11 и HL12 должны быть расположены в перпендикулярном направлении, также по одному в каждую сторону.

Рассмотрим работу устройства, пользуясь не только схемой, но и диаграммой сигналов (рис. 9) в разных ее точках. Задающий генератор вырабатывает сигналы частотой около 1,5 Гц. Они поступают на счетный вход (вывод 10) микросхемы DD2, поэтому на ее выходах начнут появляться последовательности импульсов разной частоты.

Предположим, что вначале горит красный свет направления 1 (светодиоды HL7, HL8, диаграмма 4, период t0- t1; в дальнейшем будет указан в скобках номер диаграммы и соответствующий ей период), поскольку на выводе 4 DD2 низкий уровень и транзистор VT3 открыт. Одновременно зажжется зеленый свет направления 2 (9, t0-t1), поскольку на выводе 10 элемента DD3.3 будет высокий уровень (8, t0- t1), и на выводе 11 элемента DD1.4 - также высокий уровень (диаграмма 5, период t0 - t1). По прошествии восьми импульсов на выходе буферного элемента DD1.3 (1, t1) и с началом девятого импульса на выводе 5 счетчика DD2 появится высокий логический уровень (3, t1). Элемент DD1.4 начнет переключаться импульсами, поступающими с вывода 10 элемента DD1.3 (1, t1 - t2).

Поскольку на выходе элемента DD3.2 высокий уровень (7, t1-12), диод VD1 закрыт. На выводе 10 элемента DD3.3 останется высокий уровень (8, t1-12), поэтому на выходе элемента DD3.4 появятся импульсы (9, t1- t2), которые переведут зеленые светодиоды HL11, HL12 в мигающий режим работы. Красные светодиоды HL7, HL8 будут продолжать светиться (4, t1-t2). По окончании четырех импульсов на выводе 7 DD2 (2, t2) появится высокий уровень. На выводе 5 счетчика также высокий уровень (3, t2-t3), поэтому элемент DD3.2 перейдет в состояние низкого уровня на выходе (7, t2-t3). Вспыхнут желтые светодиоды HL3-HL6 четырех направлений. Открывшийся диод VD1 низким уровнем (5, t2-t3) переведет элемент DD3.4 в состояние высокого уровня на выходе (9, t2-t3). Зеленые светодиоды HL11, HL12 погаснут, а красные HL7, HL8 будут продолжать гореть еще в течение четырех импульсов (4, t2-t3).

Затем высокий уровень на выводе 4 счетчика (4, t3) погасит красные светодиоды HL7, HL8. Одновременно погаснут и все желтые светодиоды, поскольку низкие уровни на выводах 7 (2, t3) и 5 (3, t3) счетчика переведут элемент DD3.2 в состояние высокого уровня на выходе (7, t3). Высоким уровнем на выводе 4 DD2 (4, t3) зажгутся красные светодиоды HL9, HL10 другого направления. Зеленые светодиоды HL1, HL2 также включатся, потому что на выводах 1 (5, t3) и 2 (4, t3) элемента DD3.1 появятся высокие уровни.

Так будет продолжаться в течение еще восьми импульсов на выходе элемента DD1.3(1, t3-t4). Затем высокий уровень на выводе 13 элемента DD1.4 (3, t4-t5) разрешит прохождение импульсов с выхода элемента DD1.3 на BxoflDD3.1 (5,t4- t5). Светодиоды HL1 и HL2 начнут мигать

После четырех импульсов низкий уровень на выходе элемента DD3.2 (7, t5-t6) погасит эти светодиоды и включит желтые HL3-HL6. Красные светодиоды HL9, HL10 все это время продолжают гореть (8, t3-t6). С приходом очередного, 33-го импульса (с начала работы светофора) устройство перейдет в исходное состояние (1 - 6, t6) - вспыхнут красные светодиоды HL7, HL8 и зеленые HL11, HL12, а остальные погаснут. Далее повторятся описанные выше процессы.

Кроме указанных на схеме, на месте DD1, DD3 допустимо использовать микросхемы К564ЛА7, К176ЛА7. Транзисторы - любые из серий КТ361, КТ3107, диод VD1 - любой из серии КД503, КД521, КД522, светодиоды - любые отечественные или импортные с наибольшей светоотдачей и соответствующего цвета свечения. В зависимости от габаритов светофора можно использовать как миниатюрные светодиоды диаметром около 3 мм, так и более крупные диаметром 10...12 мм.

Светодиоды размещают в корпусе четырехстороннего светофора либо в одиночных светофорах, устанавливая в каждом по три светодиода (по одному каждого цвета) и соединяя их в соответствии с рис. 10.

На оживленных перекрестках, кроме светофоров для автомобилей, устанавливают двухцветные светофоры для пешеходов, работающие согласованно с автомобильными. Поэтому второй вариант светофора, более сложный (рис. 11), дополнен пешеходными светофорами.

(нажмите для увеличения)

Логика работы светофора такова. Вначале он работает, как и предыдущий - горит зеленый свет одного направления при одновременном свечении красного в другом. Затем зеленый свет переходит в импульсный режим, после чего зажигается желтый и происходит смена цветов на другое направление. При этом все время в пешеходных светофорах горит красный свет.

После прохождения цикла свечения в другом направлении включается желтый свет, после чего на всех основных (автомобильных) светофорах зажигается красный свет, а на пешеходных - зеленый. По окончании определенного времени зеленый "пешеходный" свет гаснет, на основных светофорах включается желтый, а затем цикл начинается снова.

В этой конструкции, кроме того, увеличено соотношение продолжительности свечения основного цвета к продолжительности свечения желтого (как в настоящих светофорах), и это соотношение можно в небольших пределах изменять.

Рассмотрим устройство и работу светофора по его принципиальной схеме совместно с диаграммой сигналов (рис. 12) в различных точках конструкции. Светофор состоит из задающего генератора на элементах DD1.1, DD1.2, двоичного счетчика DD2, микросхем DD3-DD5, транзисторных ключей VT1-VT8 и светодиодов HL1-HL20.

Задающий генератор вырабатывает колебания с частотой, определяемой положением движка подстроечного резистора R2 и номиналами элементов С1, С2, R3, R4. Чем ближе движок к верхнему по схеме выводу резистора, тем ниже частота генератора, и наоборот. Импульсы генератора поступают на вход счетчика DD2 (вывод 10) и на вывод 1 буферного инвертора DD5.1.

В начале цикла будут гореть красные светодиоды HL7 и HL8 одного направления, поскольку на выводе 4 счетчика низкий логический уровень (4,t0- t2). Будут гореть и зеленые светодиоды HL11, HL12 перпендикулярного направления движения (14, t0-t2), потому что на входах элемента DD3.3 высокие уровни (6 и t0-t2). Одновременно будут гореть красные светодиоды HL17-HL20 "пешеходного" светофора (17, t0-t2).

В таком состоянии устройство будет находиться в течение 16-тактовых импульсов генератора (1-17, t0-t2). Семнадцатый импульс переведет счетчик в состояние высокого уровня на выводе 5 (3, t2-t3), на вывод 12 элемента DD1.4 начнут поступать импульсы с выхода элемента DD1.3 через резистор R7 (6, t2-t3). Зеленые светодиоды HL11, HL12 перейдут в режим мигания. После восьми вспышек эти светодиоды погаснут, так как элемент DD3.2 перейдет в состояние низкого уровня на выходе (11, t3-t4). Открывшийся диод VD4 переведет элемент DD3.3 в состояние высокого уровня на выходе (14, t3-t4). Включатся желтые светодиоды HL5, HL6 одного направления (11, t3-t4) и такие же светодиоды HL1, HL2 другого направления - ведь на всех входах элемента DD4.1 будут высокие уровни (2,3,13, t3-t4), и транзистор VT1 откроется с помощью диода VD2 (15, t3-t4).

Одновременно низкий уровень через диод VD1 поступит на движок подстроечного резистора и зашунтирует его нижнюю по схеме часть (9, t3-t4). Частота генератора увеличится (1, t3- t4), что приведет к сокращению продолжительности горения желтого сигнала.

После очередных восьми тактовых импульсов красные HL7, HL8 и желтые HL1, HL2, HL5, HL6 светодиоды погаснут, но зажгутся красные HL9, HL10(13, t4-t6) и зеленые HL3, HL4 (10, t4-t6). Высокий уровень на катоде диода VD1 переведет работу генератора в обычный режим - частота генератора снизится до исходной (1 и 15, t4-t6).

Красные светодиоды HL17-HL20 по-прежнему будут светиться (17, t4-t6).

Теперь устройство отработает один цикл для другого направления. Через 16 тактовых импульсов зеленые светодиоды HL3, HL4 перейдут в режим мигания - высокий уровень на выводе 5 счетчика (3, t8-t7) разрешит прохождение тактовых импульсов на элемент DD1.4. После восьми вспышек (10, t8-t7) светодиоды HL3, HL4 погаснут, поскольку элемент DD3.2 низким уровнем на своем выходе переведет через диод VD4 (6 и 11, t7-t8) элемент DD1.4 в состояние высокого уровня на выходе (10, t7-18). Вспыхнут желтые светодиоды HL5, HL6 (11, t7-t8). В другом направлении желтые светодиоды HL1, HL2 в этот период гореть не будут (15, t7-t8), но красные HL9, HL10 продолжают светиться (13, t7-t8). Низкий уровень с вывода 14 элемента DD3.2 (11, t7-t8) через диод VD5 вновь увеличит частоту импульсов генератора на время свечения желтых светодиодов (9 и t7-t8).

По окончании восьми тактовых импульсов к продолжающим гореть красным светодиодам HL9, HL10 одного направления добавятся вспыхнувшие красные светодиоды HL7, HL8 (12, t8- t11) другого направления. В "автомобильных" светофорах будут гореть красные сигналы, запрещающие движение во всех направлениях. Одновременно погаснут красные светодиоды HL17-HL20 "пешеходных" светофоров (17, t8-t10), а зажгутся зеленые HL13-HL16 (16, t8-t10). Они будут светиться в течение 16-ти тактовых импульсов (t8-t10).

Затем высокий уровень на выходе элемента DD3.4 (16, t10-t11) погасит зеленые светодиоды HL13-HL16 и включит красные HL17-HL20. Высокие уровни на выводах 5 и 6 счетчика (3 и 5 соответственно, t10-t11) переведут элемент DD3.1 в состояние низкого уровня на выходе (15, t10-t11). Зажгутся желтые светодиоды HL1, HL2, частота генератора возрастет (1 и 9, t10-t11). В другом направлении будут по-прежнему гореть красные светодиоды HL7, HL8 (12, t10-t11).

После очередных восьми тактовых импульсов желтые светодиоды HL7, HL8 погаснут, поскольку в этот момент (tn) высокие уровни на выводах 7, 5, 6 счетчика (2,3,5, t11) с помощью элемента DD4.2 и инвертора DD5.3 сформируют короткий импульс сброса (8, t11), который поступит на вывод 11 счетчика. Теперь счетчик установится в исходное состояние, цикл работы светофора повторится.

В этой конструкции можно использовать такие же детали, что и в предыдущей. Светодиоды HL1-HL12 основных светофоров следует смонтировать так же, как и в первом варианте. Но к основным добавятся светодиоды "пешеходных" светофоров, которые следует соединить между собой в соответствии с рис. 13.

Налаживание устройства сводится к установке желаемого соотношения продолжительности свечения основных сигналов к продолжительности желтого света с помощью подстроечного резистора R2. При включении желтого света частота генератора максимальная, а при включении основных сигналов она определяется подстроечным резистором. Чем ближе его движок к верхнему по схеме выводу, тем ниже частота генератора. Поэтому изменением в определенных пределах основной частоты генератора удастся подобрать указанное выше соотношение продолжительностей.

Литература

1. Юров В. Электронный светофор. - Радио, 1982, № 1, с. 55.
2. Евсеев А. Электронный светофор на реверсивном счетчике и дешифраторе-демультиплексоре. - Радио, 1984, № 3, с. 52, 53.
3. Козлов А. Электронный светофор. - Радио, 1987, № 7, с. 38, 39.
4. Засухин С. Электронный светофор. - Радио, 1992, № 2-3, С. 55, 56.
5. Сальников А. Электронный светофор. - Радио, 2001, № 12, с. 54.

Автор: И.Потачин, г.Фокино Брянской обл.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Акустический контроль в наномире 13.10.2023 Инженеры из Германии и Швейцарии представили инновационных микророботов, управляемых звуком. Эти устройства реагируют на колебания внешнего звукового поля, маневрируя в узких трубках. Эта технология может быть адаптирована для точной доставки лекарств внутри сосудов и проведения минимально инвазивных операций. Исследователи вдохновились механикой движения бактерий спирохетов при разработке этой концепции. Клетки этих микроорганизмов имеют спиральную форму и, перемещаясь в вязкой жидкости, осуществляют передвижение вперед. Инженеры создали микророботов, применяя аналогичные принципы движения. С использованием 3D-принтера они изготовили микроскопический вихревой механизм из нетоксичного полимера размером 350 мкм в длину и 100 мкм в диаметре. Устройство поместили в стеклянную трубку, заполненную водой. Под воздействием внешнего акустического поля молекулы жидкости вибрируют, создавая вихрь, который двигает робота вперед. В ходе серии экспериментов ученые продемонстрировали, что изменяя характеристики звуковых волн, можно управлять скоростью и направлением движения робота. Микроробот реагирует на звуковые стимулы с частотой от 12 до 19 кГц. При увеличении частоты звуковых колебаний робот двигается вверх по трубе, наклоненной под углом 45°. Ученые по всему миру работают над созданием различных систем для точной доставки лекарств. Одним из распространенных решений являются микророботы, управляемые магнитным полем. Но у этого подхода есть сложности и ограничения, такие как сложное производство и массивное оборудование для управления. Роботы, управляемые звуком, рассматриваются инженерами как перспективное альтернативное решение.

Другие интересные новости:

▪ Лазерное зажигание

▪ Эффективные органические солнечные панели

▪ Светофоры скоро исчезнут с дорог

▪ Лазерные дроны против насекомых-вредителей

▪ Плюс 14 лет к возрасту курильщика

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Проблема загрязнения Мирового океана. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как была создана фоновая картинка рабочего стола Windows 10? Подробный ответ

▪ статья Посеребрение металлов. Советы радиолюбителям

▪ статья Ампервольтметр для лабораторного блока питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Радиоприемник Супер-Тест. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026