今世紀、周囲を見回すと、電気で動くもののほとんどが自動化されているので、人の手間がかからないことがわかります。エンジニアは、ボタンを押すだけで動作するようにする機械システムと統合できるデバイスを作成しようとしています。私たちの家やオフィスでは、窓、ドア、テラスなどのカーテンを手で押して開閉する必要があることがわかります。起き上がって窓に移動し、カーテンを開閉しながらカーテンを押す必要があるため、これには少し人間の努力が必要です。この労力は、電気回路を統合することで最小限に抑えることができます。
カーテンオープナーとクローザーサーキット
多くのカーテンオープナー回路が市場で入手可能です。それらは非常に効率的ですが、非常にコストがかかります。この記事の主な目的は、ボタンを押すだけでカーテンを開閉するために使用される回路を設計することです。このソリューションは、市場で入手可能な回路と同じくらい効率的であり、非常に低コストです。このタスクを実行するために、2つのICとステッピングモーターを使用します。
回路を自動的に開閉する方法は？
このプロジェクトの中心は、2つのICの名前です。 CD4013 そして ULN2003 。これらのICは、完全な回路を作成するために市場で簡単に入手できるいくつかのコンポーネントとともに使用されます。このCD4013ICには、セルフガバナである2つのDタイプフリップフロップがあります。これらのフリップフロップは、0または1の2つの状態のいずれかで存在します。これらのフリップフロップのタスクは、情報を格納することです。両方のモジュールにピン配列があります。これらのピンは、データ、クロック入力、セット、リセット、およびいくつかの出力ピンとしての名前です。
ステップ1：コンポーネントの収集（ハードウェア）
プロジェクトを開始するための最良のアプローチは、コンポーネントのリストを作成し、これらのコンポーネントの簡単な調査を行うことです。コンポーネントが不足しているという理由だけでプロジェクトの途中にとどまりたくないからです。このプロジェクトで使用するコンポーネントのリストを以下に示します。
- CD4013 IC
- ステッピングモーター
- 5.6kオームの抵抗器
- 1uFコンデンサ
- Veroboard
- 接続線
- 1kオーム抵抗（x2）
- 9Vバッテリー
ステップ2：コンポーネントの収集（ソフトウェア）
- Proteus 8 Professional（からダウンロードできます ここに ）
Proteus 8 Professionalをダウンロードした後、その上に回路を設計します。初心者が回路を設計してハードウェアに適切に接続するのに便利なように、ここにソフトウェアシミュレーションを含めました。
ステップ3：Dフリップフロップの動作
Dタイプのフリップフロップは、1つの入力を次のように持つフリップフロップです。 データ 入力。入力ピンに入力が与えられると、クロックが終了してしばらくするとデータが出力ピンに表示されるため、遅延（D）フリップフロップと呼ばれます。このようにして、データは必要な遅延の後に入力側から出力側に転送されます。このデバイスは遅延デバイスとして使用され、一般に ラッチ 。
1ビットのバイナリ情報はそのクロック入力に格納されます。入力ラインは、このクロックのフリップフロップを制御します。これは、データがドロップされるか認識されるかを決定するために使用されます。ほとんどの場合、クロック信号が入力です。 Binary Highがロジック1がクロック入力として送信されることを意味する場合、フリップフロップはデータをデータラインに格納します。クロックラインの状態が次のようになっている限り、データ入力の後に通常の出力が続きます。 高い 。データ入力ラインは、クロックラインがバイナリローまたはロジック0になるとすぐに認識されます。これは、以前にフリップフロップに格納されていたビットが保持されることを意味します。クロックが低い場合、それは無視されます。
ステップ4：回路の設計
CD4013 は、14ピンのデュアルインラインパッケージで提供される集積回路です。その pin1、pin2、pin13、 そして pin12 すべてが相補出力ですが、両方のペアで、一方のピンがもう一方のピンの逆になっています。たとえば、[in1が1を示す場合、pin2は0を示します。同様に、pin12とpin13のもう一方のペアの場合も同様です。このICのデータピンは pin5 そして pin9 通常、出力の1つがそれらに接続されます。私たちの回路pn5オフでは、ICは反転出力に接続されています。 ピン3 そして ピン11 ICのクロック入力として名前が付けられています。 Dタイプのフリップフロップは、これらのピンが入力信号を受信してこれらのピンに入力を提供するときに機能します。トランジスタ構成で作成されたAstableマルチバイブレータを使用するか、NORゲートなどの論理ゲートを使用して同じタスクを実行できます。 。これらのピンへの入力を提供するためにトランジスタを使用しています。 ピン4、ピン6 、および ピン8、ピン10 はそれぞれICのセットピンとリセットピンです。これらのピンのいずれかがハイになると、出力が受信されます。保護のために、これらのピンは高い値の抵抗を介してグランドに接続されています。 ピン14 ICの電源ピンであり、 ピン7 ICのグランドピンです。主電源はピン14に接続されており、15Vを超えてはなりません。 15Vを超えると、ICが焼損する恐れがあります。バッテリーのマイナス端子はICのピン7に接続されています。
に ULN2003 、 pin1 に pin7 ダーリントン構成の7つの入力ピンです。各ピンはトランジスタのベースに接続されており、5Vを印加するだけで切り替えることができます。 ピン8 はICのアースピンであり、バッテリーのマイナス端子に直接接続されています。このICのテストピンは pin9。 ピン10〜ピン16はこのICの出力ピンです。
ステップ5：コンポーネントの組み立て
これで、プロジェクトの主な接続と完全な回路がわかったので、先に進んでプロジェクトのハードウェアの作成を開始しましょう。回路はコンパクトで、コンポーネントは非常に近くに配置する必要があることに注意する必要があります。
- Veroboardを取り、スクレーパーペーパーで銅コーティングで側面をこすります。
- 次に、回路のサイズが大きくならないように、コンポーネントを慎重に配置し、十分に近づけます。
- はんだごてを使用して慎重に接続します。接続中に間違いがあった場合は、接続をはんだ除去し、接続を適切にはんだ付けし直してください。ただし、最終的には、接続がしっかりしている必要があります。
- すべての接続が完了したら、導通テストを実行します。電子機器では、導通テストは、電気回路をチェックして、電流が目的のパスに流れているかどうかをチェックすることです（確実に回路全体であるかどうか）。導通テストは、選択した方法に小さな電圧（LEDまたは圧電スピーカーなどの騒動を発生させる部品と配置して配線）を設定することによって実行されます。
- 導通テストに合格した場合は、回路が希望どおりに適切に作成されていることを意味します。これで、テストの準備が整いました。
- バッテリーを回路に接続します。
回路は次の画像のようになります。
回路図
ステップ6：回路操作
回路全体ができたので、それをテストして、必要に応じて動作するかどうかを確認しましょう。
- スイッチを押す S1 。そうすることにより、IC1のピン6に電圧が供給されます。これが発生すると、ピン6はIC1のピン1の状態をHIGHにします。
- これが発生すると、IC2のpin2も取得します 高い 。したがって、IC2のこのピンに接続されているため、ギア付きモーターが時計回りに移動します。これでカーテンが開き始めます。
- さて、カーテンがいっぱいに開いた場合、または途中でカーテンを止めたい場合は、スイッチを押すだけです。 S2 。スイッチS2はIC1のピン4に接続されています。これの目的 リセット ここのピンは、IC1の状態をリセットしてカーテンを停止するときにモーターの回転を停止するためのものです。
- カーテンを閉めたい場合は、スイッチを押してください S3 しばらくの間。このスイッチはIC1のピン8に接続されています。 IC1のピン8もセットピンです。
- カーテンが完全に閉まっている場合、または途中で止めたい場合は、スイッチを押すだけです。 S4 。これによりICの状態がリセットされ、ステッピングモーターの回転が停止します。
これが、カーテンを自動的に開閉する手順全体でした。起き上がってカーテンを押す必要はありません。今度は、1つの場所に座ってボタンを押すだけで、カーテンが自動的に開閉します。
