Semáforo de cuatro vías. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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La composición de la primera versión del semáforo (Fig. 8) incluye un generador maestro en los elementos lógicos DD1.1, DD1.2, un contador binario DD2, elementos lógicos DD1.3, DD1.4, DD3.1 -DD3.4 .1 e interruptores de transistores VT5- VT1, controlando sus grupos de LEDs del mismo color. Los LED de los grupos están marcados en dos direcciones: 2 y 1. Dado que cada grupo tiene dos LED conectados en serie, esto significa que, por ejemplo, uno de los LED verdes del par HL2, HL11 está dirigido en una dirección, y el otro en sentido contrario. Luego, los LED verdes HL12 y HLXNUMX deben ubicarse en una dirección perpendicular, también uno en cada dirección.

Considere el funcionamiento del dispositivo, utilizando no solo el circuito, sino también el diagrama de señal (Fig. 9) en sus diversos puntos. El oscilador maestro genera señales con una frecuencia de aproximadamente 1,5 Hz. Van a la entrada de conteo (pin 10) del chip DD2, por lo que comenzarán a aparecer secuencias de pulsos de diferentes frecuencias en sus salidas.

Supongamos que en un principio está encendida la luz roja de la dirección 1 (LEDs HL7, HL8, diagrama 4, período t0-t1; en el futuro se indicará entre paréntesis el número del diagrama y el período correspondiente), ya que el pin 4 DD2 está bajo y el transistor VT3 está abierto. Al mismo tiempo, se encenderá la luz verde de la dirección 2 (9, t0-t1), ya que habrá un nivel alto en el pin 10 del elemento DD3.3 (8, t0-t1), y en el pin 11 del elemento DD1.4 también habrá un nivel alto (diagrama 5, período t0 - t1). Después de ocho pulsos en la salida del elemento de búfer DD1.3 (1, t1) y con el comienzo del noveno pulso, aparecerá un nivel lógico alto (5, t2) en el pin 3 del contador DD1. El elemento DD1.4 comenzará a conmutar pulsos provenientes del pin 10 del elemento DD1.3 (1, t1 - t2).

Dado que la salida del elemento DD3.2 es alta (7, t1-12), el diodo VD1 está cerrado. Quedará un nivel alto (10, t3.3-8) en el pin 1 del elemento DD12, por lo que aparecerán pulsos (3.4, t9-t1) en la salida del elemento DD2, que encenderán los LED verdes HL11 , HL12 en modo intermitente. Los LED rojos HL7, HL8 seguirán encendidos (4, t1-t2). Al final de cuatro pulsos, aparecerá un nivel alto en el pin 7 DD2 (2, t2). En el pin 5 del contador, también hay un nivel alto (3, t2-t3), por lo que el elemento DD3.2 pasará a un estado de nivel bajo en la salida (7, t2-t3). Los LED amarillos HL3-HL6 de cuatro direcciones parpadearán. El nivel bajo del diodo VD1 abierto (5, t2-t3) transferirá el elemento DD3.4 a un estado de nivel alto en la salida (9, t2-t3). Los LED verdes HL11, HL12 se apagarán y los LED rojos HL7, HL8 seguirán encendidos durante otros cuatro pulsos (4, t2-t3).

Luego, un nivel alto en el pin 4 del contador (4, t3) apagará los LED rojos HL7, HL8. Al mismo tiempo, todos los LED amarillos también se apagarán, ya que los niveles bajos en los pines 7 (2, t3) y 5 (3, t3) del contador transferirán el elemento DD3.2 a un estado de nivel alto en la salida ( 7, t3). Un nivel alto en el pin 4 DD2 (4, t3) encenderá los LED rojos HL9, HL10 de la otra dirección. Los LED verdes HL1, HL2 también se encenderán, porque aparecerán niveles altos en los pines 1 (5, t3) y 2 (4, t3) del elemento DD3.1.

Esto continuará durante otros ocho pulsos a la salida del elemento DD1.3(1, t3-t4). Entonces un nivel alto en el pin 13 del elemento DD1.4 (3, t4-t5) permitirá el paso de pulsos desde la salida del elemento DD1.3 a BxoflDD3.1 (5, t4-t5). Los LED HL1 y HL2 comenzarán a parpadear

Después de cuatro pulsos, un nivel bajo en la salida del elemento DD3.2 (7, t5-t6) apagará estos LED y encenderá el amarillo HL3-HL6. Los LED rojos HL9, HL10 continúan encendidos todo este tiempo (8, t3-t6). Con la llegada del siguiente pulso 33 (desde el comienzo del semáforo), el dispositivo volverá a su estado original (1 - 6, t6): los LED rojos HL7, HL8 y los LED verdes HL11, HL12 parpadearán, y el resto saldrá. A continuación, se repetirán los procesos descritos anteriormente.

Además de los indicados en el diagrama, en lugar de DD1, DD3, está permitido usar microcircuitos K564LA7, K176LA7. Transistores: cualquiera de las series KT361, KT3107, diodo VD1, cualquiera de las series KD503, KD521, KD522, LED, nacionales o importados con la salida de luz más alta y el color de brillo correspondiente. Dependiendo de las dimensiones del semáforo, puede usar LED en miniatura con un diámetro de aproximadamente 3 mm y más grandes con un diámetro de 10 ... 12 mm.

Se colocan LEDs en el cuerpo de un semáforo de cuatro vías o en semáforos simples, instalando tres LEDs en cada uno (uno de cada color) y conectándolos de acuerdo con la Fig. 10

En las intersecciones concurridas, además de los semáforos para automóviles, se instalan semáforos de dos colores para peatones, que funcionan en conjunto con el tráfico de automóviles. Por tanto, la segunda versión del semáforo, más compleja (Fig. 11), se complementa con semáforos peatonales.

(haga clic para agrandar)

La lógica del semáforo es la siguiente. Al principio, funciona como el anterior: la luz verde está encendida en una dirección y la luz roja en la otra. Luego, la luz verde entra en modo de pulso, después de lo cual se enciende la luz amarilla y los colores cambian en la otra dirección. Al mismo tiempo, la luz roja está encendida en todo momento en los semáforos peatonales.

Después de pasar el ciclo de brillo en la otra dirección, la luz amarilla se enciende, después de lo cual todos los semáforos principales (automóviles) se vuelven rojos y los peatonales se vuelven verdes. Al final de un cierto tiempo, la luz verde "peatonal" se apaga, los semáforos principales se vuelven amarillos y luego el ciclo comienza nuevamente.

En este diseño, además, se aumenta la relación entre la duración del brillo del color primario y la duración del brillo amarillo (como en los semáforos reales), y esta relación se puede cambiar dentro de un rango pequeño.

Considere el dispositivo y el funcionamiento de un semáforo de acuerdo con su diagrama esquemático junto con el diagrama de señales (Fig. 12) en varios puntos de la estructura. El semáforo consta de un oscilador maestro en los elementos DD1.1, DD1.2, un contador binario DD2, microcircuitos DD3-DD5, interruptores de transistor VT1-VT8 y LED HL1-HL20.

El oscilador maestro genera oscilaciones con una frecuencia determinada por la posición de la resistencia de ajuste R2 y los valores de los elementos C1, C2, R3, R4. Cuanto más cerca esté el motor de la salida superior de la resistencia según el circuito, menor será la frecuencia del generador y viceversa. Los pulsos del generador se envían a la entrada del contador DD2 (pin 10) y al pin 1 del inversor de búfer DD5.1.

Al inicio del ciclo se encenderán los leds rojos HL7 y HL8 del mismo sentido, ya que el pin 4 del contador tiene nivel lógico bajo (4,t0-t2). También se encenderán los LED verdes HL11, HL12 de la dirección de movimiento perpendicular (14, t0-t2), debido a que las entradas del elemento DD3.3 tienen niveles altos (6 y t0-t2). Al mismo tiempo, se encenderán los LED rojos HL17-HL20 del semáforo "peatonal" (17, t0-t2).

El dispositivo estará en este estado durante 16 pulsos de reloj del generador (1-17, t0-t2). El decimoséptimo pulso pondrá el contador en un estado de alto nivel en el pin 5 (3, t2-t3), el pin 12 del elemento DD1.4 recibirá pulsos desde la salida del elemento DD1.3 a través de la resistencia R7 (6, t2-t3). Los LED verdes HL11, HL12 entrarán en modo intermitente. Después de ocho parpadeos, estos LED se apagarán, ya que el elemento DD3.2 pasará a un estado de nivel bajo en la salida (11, t3-t4). El diodo abierto VD4 transferirá el elemento DD3.3 a un estado de alto nivel en la salida (14, t3-t4). Se encenderán los LED amarillos HL5, HL6 de una dirección (11, t3-t4) y los mismos LED HL1, HL2 de la otra dirección; después de todo, todas las entradas del elemento DD4.1 tendrán niveles altos (2,3,13 ,3, t4-t1), y el transistor VT2 se abrirá con el diodo VD15 (3, t4-tXNUMX).

Al mismo tiempo, un nivel bajo a través del diodo VD1 irá al motor de la resistencia del trimmer y desviará su parte inferior de acuerdo con el circuito (9, t3-t4). La frecuencia del oscilador aumentará (1, t3-t4), lo que reducirá la duración de la señal amarilla.

Después de los siguientes ocho pulsos de reloj, los LED rojos HL7, HL8 y amarillos HL1, HL2, HL5, HL6 se apagarán, pero los LED rojos HL9, HL10 (13, t4-t6) y verdes HL3, HL4 (10, t4-t6 ) se iluminará. Un nivel alto en el cátodo del diodo VD1 cambiará el generador al modo normal: la frecuencia del generador caerá a la original (1 y 15, t4-t6).

Los LED rojos HL17-HL20 seguirán brillando (17, t4-t6).

El dispositivo ejecutará ahora un ciclo para la otra dirección. Después de 16 pulsos de reloj, los LED verdes HL3, HL4 entrarán en modo intermitente: un nivel alto en el pin 5 del contador (3, t8-t7) permitirá el paso de pulsos de reloj al elemento DD1.4. Después de ocho destellos (10, t8-t7), los LED HL3, HL4 se apagarán, ya que el elemento DD3.2 en su salida transferirá el elemento DD4 a través del diodo VD6 (11 y 7, t8-t1.4) para un estado de alto nivel en la salida (10, t7-18). Los LED amarillos HL5, HL6 (11, t7-t8) parpadearán. En sentido contrario, los LED amarillos HL1, HL2 no se encenderán durante este período (15, t7-t8), pero los LED rojos HL9, HL10 seguirán encendidos (13, t7-t8). Un nivel bajo del pin 14 del elemento DD3.2 (11, t7-t8) a través del diodo VD5 volverá a aumentar la frecuencia del pulso del generador durante la duración de los LED amarillos (9 y t7-t8).

Al final de ocho pulsos de reloj, los LED rojos parpadeantes HL9, HL10 (7, t8-t12) de la otra dirección se agregarán a los LED rojos HL8, HL11 que continúan encendidos en una dirección. Los semáforos de "automóviles" se encenderán con señales rojas que prohíban el movimiento en todas las direcciones. Al mismo tiempo, los LED rojos HL17-HL20 de los semáforos "peatonales" (17, t8-t10) se apagarán y los LED verdes HL13-HL16 (16, t8-t10) se encenderán. Brillarán durante 16 pulsos de reloj (t8-t10).

Luego, un nivel alto en la salida del elemento DD3.4 (16, t10-t11) apagará los LED verdes HL13-HL16 y encenderá el rojo HL17-HL20. Los niveles altos en los pines 5 y 6 del contador (3 y 5, respectivamente, t10-t11) transferirán el elemento DD3.1 a un estado de nivel bajo en la salida (15, t10-t11). Los LED amarillos HL1, HL2 se encenderán, la frecuencia del generador aumentará (1 y 9, t10-t11). En el otro sentido, los LED rojos HL7, HL8 (12, t10-t11) seguirán encendidos.

Después de los próximos ocho pulsos de reloj, los LED amarillos HL7, HL8 se apagarán, porque en este momento (tn) hay niveles altos en los pines 7, 5, 6 del contador (2,3,5, t11) usando el elemento DD4.2. 5.3 y el inversor DD8 formarán un breve pulso de reinicio (11, t11), que irá al pin XNUMX del contador. Ahora el contador volverá a su estado inicial, se repetirá el ciclo del semáforo.

En este diseño puedes utilizar los mismos detalles que en el anterior. Los LED HL1-HL12 de los semáforos principales deben montarse de la misma forma que en la primera opción. Pero los LED de los semáforos "peatonales" se agregarán a los principales, que deben interconectarse de acuerdo con la Fig. 13

El establecimiento del dispositivo se reduce a establecer la relación deseada entre la duración del brillo de las señales principales y la duración de la luz amarilla utilizando una resistencia de sintonización R2. Cuando se enciende la luz amarilla, la frecuencia del generador es máxima, y ​​cuando se encienden las señales principales, está determinada por una resistencia de sintonización. Cuanto más cerca esté su motor de la salida superior según el circuito, menor será la frecuencia del generador. Por lo tanto, cambiando la frecuencia fundamental del generador dentro de ciertos límites, será posible seleccionar la relación de duraciones indicada anteriormente.

Literatura

1. Yurov V. Semáforo electrónico. - Radio, 1982, N° 1, pág. 55.
2. Evseev A. Semáforo electrónico en un contador reversible y un decodificador-demultiplexor. - Radio, 1984, N° 3, pág. 52, 53.
3. Kozlov A. Semáforo electrónico. - Radio, 1987, N° 7, pág. 38, 39.
4. Zasukhin S. Semáforo electrónico. - Radio, 1992, N° 2-3, S. 55, 56.
5. Salnikov A. Semáforo electrónico. - Radio, 2001, N° 12, pág. 54.

Autor: I.Potachin, Fokino, región de Bryansk

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