0 முதல் 9 வரை எண்களை தானாகக் காட்டும் 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட் எப்படி செயல்படுகிறது என்று தெரிந்துகொள்ள விரும்புகிறீர்களா? 555 Timer IC, CD4026 Counter IC மற்றும் 7-Segment Display ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி இந்த சர்க்யூட்டை எவ்வாறு உருவாக்குவது என்பதை எளிய தமிழில், படிப்படியாக இந்த வழிகாட்டி விளக்குகிறது.
டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கற்கும் மாணவர்கள், ஆரம்பநிலை பயிலர்கள் மற்றும் மின்சுற்று ஆர்வலர்களுக்கு இது ஒரு சிறந்த செய்முறை (Hands-on) திட்டமாக இருக்கும். Circuit Diagram, Working Principle, தேவையான Components மற்றும் Assembly வழிமுறைகள் அனைத்தையும் ஒரே இடத்தில் அறிந்து, உங்கள் Digital Electronics திறன்களை அடுத்த நிலைக்கு உயர்த்துங்கள்.
அறிமுகம்
0 முதல் 9 வரை எண்களைக் காட்டக்கூடிய 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட்டை எவ்வாறு உருவாக்குவது என்பதை இந்தக் கட்டுரையில் கற்றுக்கொள்வோம். மேலும், Counter IC, BCD Decoding, 7-Segment Display, Circuit Diagram, Working Principle மற்றும் Digital Electronics அடிப்படைக் கருத்துகளையும் ஆரம்பநிலையினருக்கு எளிதில் புரியும் வகையில் அறிந்துகொள்வோம்.
0 முதல் 9 வரை எண்களைக் காட்டும் 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட்டை உருவாக்குவதும், எனது வலைப்பதிவின் மூலம் டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் தொடர்பான செய்முறை அறிவைப் பெறுவதும், குறிப்பாக மாணவர்கள், ஆரம்பநிலை கற்றலாளர்கள் மற்றும் டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் ஆர்வமுள்ளவர்களின் திறன், அறிவு மற்றும் அனுபவத்தை மேம்படுத்த உதவும்.
பரிசோதனைகள் மூலம் செய்முறையாகப் பயிற்சி செய்வதே டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸை உண்மையாகக் கற்றுக்கொள்ளும் சிறந்த வழி என நான் நம்புகிறேன். அதோடு, எளிய டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் திட்டங்களை உருவாக்குவதன் மூலம் உங்கள் தனிப்பட்ட தேவைகளுக்கும் அல்லது வாடிக்கையாளர்களின் தேவைகளுக்கும் பயன்படும் திறன்களையும் வளர்த்துக்கொள்ளலாம்.
இந்த செய்முறை அனுபவத்தை நடைமுறையில் பயன்படுத்த, “7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட்” ஒன்றை உருவாக்கிப் பாருங்கள். எண்களைக் காட்டும் அனைத்து டிஜிட்டல் டிஸ்ப்ளே அமைப்புகளுக்கும் இந்தக் கவுண்டர் சர்க்யூட் அடிப்படையாகும். டிஜிட்டல் டிஸ்ப்ளேக்கள் Counters, Calculators மற்றும் பல்வேறு Electronic Measuring Instruments-இல் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எனவே, இந்தப் பதிவில் பொதுவாக எளிதில் கிடைக்கும் பாகங்களைப் பயன்படுத்தி 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட்டை எவ்வாறு எளிதாக உருவாக்குவது என்பதைப் பார்ப்போம்.
7-செக்மென்ட் கவுண்டர்
0 முதல் 9 வரை எண்களை எண்ணி அவற்றை 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளேயில் காட்ட 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தச் சர்க்யூட்டை உருவாக்க குறைந்தபட்சம் பின்வரும் நான்கு முக்கிய எலிமெண்ட்டுகள் தேவைப்படும்.
1. Clock Pulse Generator
2. Counter IC
3. Decoder Driver
4. 7-Segment Display
Clock Pulse Generator
இந்தச் சர்க்யூட்டில் IC 555 Timer ஒரு Clock Pulse Generator ஆக செயல்படுகிறது. இது 8-பின் DIL (Dual In-Line) வகை IC ஆகும். எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஆர்வலர்களிடையே மிகவும் பிரபலமான IC இதுவாகும். இதன் படம் மற்றும் பின் (Pin) இணைப்புகள் கீழே குறிப்பிற்காக வழங்கப்பட்டுள்ளன.
Counter IC – CD4026
14-பின் DIL Package-இல் கிடைக்கும் CD4026 Counter IC, ஒரு டிஜிட்டல் கவுண்டராக செயல்படுகிறது. வெளிப்புற மூலத்திலிருந்து பெறப்படும் ஒவ்வொரு Pulse-ஐயும் இது எண்ணுகிறது.
இந்த IC-க்கு இரட்டை செயல்பாடு (Dual Function) உள்ளது.
Counter ஆக செயல்படுகிறது.
Decoder Driver-ஐயும் உட்புறமாக கொண்டுள்ளது.
Counter-இல் இருந்து கிடைக்கும் Binary Output-ஐ Decode செய்து, 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளேவை இயக்கி அதற்கான எண்ணைக் காட்டுகிறது.
இந்த IC-யின் படம் மற்றும் Pin Connections மேலே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.
Decoder driver ம் இந்த ஐ. ஸி. யில் உள்ளடக்கியது குறிப்பிடத்தக்கது.
7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளே
7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளே என்றால் என்ன?
ஏழு LED பகுதிகள் (Segments) ஒன்றாக அமைக்கப்பட்டு, 0 முதல் 9 வரை எண்களை மின்னணு முறையில் காட்டும் சாதனமே 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளே ஆகும்.
இதற்கான விளக்கப்படத்தை கீழே காணலாம்.
ஒவ்வொரு Segment-க்கும் தனித்தனி பெயர்கள் வழங்கப்பட்டுள்ளன.
Segment அமைவிடம்
A மேல் (Top)
B மேல் வலது (Upper Right)
C கீழ் வலது (Lower Right)
D கீழ் (Bottom)
E கீழ் இடது (Lower Left)
F மேல் இடது (Upper Left)
G நடுப்பகுதி (Middle)
பல்வேறு Segment-களை வெவ்வேறு சேர்க்கைகளில் ஒளிரச் செய்வதன் மூலம் வெவ்வேறு எண்கள் காட்டப்படுகின்றன.
எடுத்துக்காட்டுகள்
எண் 2 காட்டப்படும் போது ON ஆகும் Segment-கள்: a, b, g, e, d
எண் 8 காட்டப்படும் போது: அனைத்து Segment-களும் ON ஆகும்.
எண் 9 காட்டப்படும் போது ON ஆகும் Segment-கள்: a, b, c, d, f, g
Common Cathode 7-Segment Display
Common Cathode 7-Segment Display 0 முதல் 9 வரை எண்களைக் காட்டும்.
இது ஒரே நேரத்தில் ஒரு இலக்கத்தை (Single Digit) மட்டுமே காட்ட முடியும்.
ஒரு இலக்கத்திற்கு மேற்பட்ட எண்களைக் காட்ட வேண்டுமெனில், இதனை பொருத்தமான கூடுதல் சர்க்யூட்டுடன் Cascade செய்ய வேண்டும்.
இதன் LED Display Unit படம் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
Counter Circuit என்றால் என்ன?
டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸில் Counter என்பது இன்புட்டில் வரும் ஒவ்வொரு Pulse-ஐயும் எண்ணும் ஒரு டிஜிட்டல் சர்க்யூட் ஆகும்.
Clock Pulse ஒன்று இன்புட்டில் வந்தவுடன் Counter ஒரு எண்ணால் முன்னேறும்.
அதாவது,
0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 → 8 → 9
என்று எண்ணிவிட்டு மீண்டும் 0-க்கு திரும்பும்.
இந்த வகை Counter-ஐ Decade Counter என்று அழைக்கப்படுகிறது.
எடுத்துக்காட்டு
0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 → 8 → 9 → 0
Circuit Schematic
இப்போது முழுமையான 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட் வரைபடத்தைப் பார்ப்போம்.
இந்தச் சர்க்யூட் மிகவும் எளிமையானதும், பார்த்த உடனேயே சுலபமாக புரிந்துகொள்ளக்கூடிய அமைப்பையும் கொண்டுள்ளது.
சர்க்யூட்டின் செயல்பாடு
இந்தச் சர்க்யூட் 9V Battery மூலம் இயங்குகிறது.
விருப்பப்பட்டால், Regulated 9V Power Supply-யையும் பயன்படுத்தலாம்.
Counter இயங்குவதற்கு Clock Signal அவசியமாகும்.
இந்த Clock Signal-ஐ உருவாக்கும் பணியை IC 555 Timer செய்கிறது.
அதனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள பாகங்களின் உதவியுடன், முன்கூட்டியே அமைக்கப்பட்ட நேர இடைவெளியில் தொடர்ந்து Clock Pulse-களை உருவாக்குகிறது.
இந்த Pulse-கள் IC-யின் Pin No.3-இல் இருந்து வெளியேறி IC CD4026-க்கு வழங்கப்படுகின்றன.
14-பின் CD4026 IC, Pulse Generator-இலிருந்து வரும் ஒவ்வொரு Pulse-ஐயும் தொடர்ந்து எண்ணுகிறது.
ஒவ்வொரு Pulse-க்கும் Binary வடிவில் எண்ணை பிரதிபலிக்கும் Output-ஐ உருவாக்குகிறது.
CD4026 IC-க்குள் உள்ள Decoder Driver, இந்த Binary Output-ஐ Decode செய்து அதற்கேற்ற கட்டுப்பாட்டு சிக்னல்களாக மாற்றி 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளேயை இயக்குகிறது.
அதன் விளைவாக 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளே சரியான Segment-களை ஒளிரச் செய்து அதற்குரிய எண்ணைக் காட்டுகிறது.
ஒவ்வொரு Pulse-க்கும்:
1 → 2 → 3 → … → 9 என்று டிஸ்ப்ளேவில் காட்டப்படும்.
Reset பொத்தானை அழுத்தினால் Display மீண்டும் 0-க்கு திரும்பும்.
Start பொத்தானை அழுத்தினால் மீண்டும் எண்ணத் தொடங்கும்.
சர்க்யூட் ஸ்டெப் பை ஸ்டெப் ஆக எவ்வாறு செயல்படுகிறது?
ஸ்டெப் 1
IC 555 Timer ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு Clock Pulse-ஐ உருவாக்குகிறது.
ஸ்டெப் 2
இந்த Pulse-கள் 4-bit BCD Code-ஆக மாற்றப்படுகின்றன.
ஸ்டெப் 3
IC 4026-இல் உள்ள Decoder, BCD Code-ஐ Decode செய்து ஏழு கட்டுப்பாட்டு (Control) சிக்னல்களாக மாற்றுகிறது.
ஸ்டெப் 4
7-செக்மென்ட் LED Display தேவையான LED Segment-களை ஒளிரச் செய்து சரியான எண்ணைக் காட்டுகிறது.
ஸ்டெப் 5
எண்ணிக்கை 9-ஐ அடைந்தவுடன் Counter தானாகவே 0-க்கு Reset ஆகிறது.
பின்னர் இந்த செயல்முறை மீண்டும் தொடர்கிறது.
தேவையான பாகங்கள்
IC 555
IC CD4026
7-Segment LED Display
5V DC Power Supply
Resistors
Capacitors
Switches
மேலும் படிக்க: 5V Regulated Power Supply-ஐ உருவாக்குவது எப்படி?
Assembling (சர்க்யூட் அமைத்தல்)
இந்தச் சர்க்யூட்டை அமைப்பது மிகவும் எளிதானது.
உங்கள் வசதிக்கேற்ப General Purpose Board அல்லது Veroboard-இல் Assemble செய்யலாம்.
IC-களை நேரடியாக பொருத்துவதற்குப் பதிலாக IC Socket பயன்படுத்துவது நல்லது.
இதற்காக,
8-பின் DIL IC Socket – 1
14-பின் DIL IC Socket – 1
தேவைப்படும்.
LED Display Unit-இன் Pin Connections-ஐ கவனமாக சரிபார்த்து Circuit Schematic-ன் படி இணைக்க வேண்டும்.
Battery-யைத் தவிர மற்ற அனைத்து பாகங்களும் PCB-இல் பொருத்தப்படுகின்றன.
ஒவ்வொரு முறையும் Count Switch அழுத்தப்படும்போது ஒரு Pulse உருவாகி Counter ஒரு எண்ணால் முன்னேறும்.
இந்தச் செயல்முறையை தானியக்கமாக்க விரும்பினால், Start Button-க்கு பதிலாக பொருத்தமான Sensor ஒன்றைப் பயன்படுத்தலாம்.
ஆனால், இந்த Counter ஒரு இலக்கத்தை (Single Digit) மட்டுமே எண்ணும்.
எனவே, அதிகபட்சமாக 9 வரை மட்டுமே டிஸ்ப்ளேவில் காட்ட முடியும்.
அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள் (FAQ)
1. 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட் என்றால் என்ன?
7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட் என்பது இன்புட்டில் வரும் Clock Pulse-களை எண்ணி, 0 முதல் 9 வரை உள்ள எண்களை 7-செக்மென்ட் LED டிஸ்ப்ளே-யில் காட்டும் ஒரு டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் சர்க்யூட் ஆகும். இது டிஜிட்டல் கவுண்டர்கள், கால்குலேட்டர்கள், டிஜிட்டல் கடிகாரங்கள் மற்றும் மின்னணு அளவீட்டு கருவிகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
2. 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட்டில் எந்த IC பயன்படுத்தப்படுகிறது?
இந்தச் சர்க்யூட்டில் பொதுவாக CD4026 IC பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது Decade Counter மற்றும் Built-in 7-Segment Decoder Driver ஆகிய இரண்டையும் ஒரே IC-யில் கொண்டிருப்பதால், Common Cathode 7-Segment Display-ஐ நேரடியாக இயக்க மிகவும் எளிதாகிறது.
3. இந்தச் சர்க்யூட்டில் 555 Timer IC ஏன் பயன்படுத்தப்படுகிறது?
555 Timer IC ஒரு Clock Pulse Generator ஆக அமைக்கப்படுகிறது. இது சீரான இடைவெளியில் Clock Pulse-களை உருவாக்குகிறது. இந்த Pulse-களை CD4026 Counter IC எண்ணி, அதற்கேற்ற எண்ணை டிஸ்ப்ளேவில் காட்டுகிறது.
4. BCD Decoding என்றால் என்ன?
BCD (Binary Coded Decimal) Decoding என்பது 4-bit Binary Code-ஐ, 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளேயின் சரியான Segment-களை ஒளிரச் செய்யும் கட்டுப்பாட்டு சிக்னல்களாக மாற்றும் செயல்முறையாகும். இதன் மூலம் தசம (Decimal) எண்கள் சரியாகக் காட்டப்படுகின்றன.
5. CD4026 IC-உடன் எந்த வகை 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளே பயன்படுத்தப்படுகிறது?
CD4026 IC, Common Cathode 7-Segment LED Display-உடன் செயல்படும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
6. 7-செக்மென்ட் கவுண்டர் சர்க்யூட் எவ்வாறு செயல்படுகிறது?
முதலில் 555 Timer IC Clock Pulse-களை உருவாக்குகிறது. பின்னர் CD4026 IC ஒவ்வொரு Pulse-ஐயும் எண்ணி, அதன் எண்ணிக்கையை உள்புறமாக Decode செய்து, 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளேவை இயக்குகிறது. இதன் மூலம் டிஸ்ப்ளேவில் 0 முதல் 9 வரை எண்கள் வரிசையாகக் காட்டப்படுகின்றன. 9-ஐ அடைந்த பிறகு Counter தானாகவே 0-க்கு Reset ஆகி, மீண்டும் எண்ணத் தொடங்குகிறது.
7. இந்தச் சர்க்யூட் 9-ஐ விட பெரிய எண்களைக் காட்டுமா?
இல்லை. ஒரு CD4026 IC மற்றும் ஒரு 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளே பயன்படுத்தும் சர்க்யூட் ஒரே ஒரு இலக்கத்தை (0–9) மட்டுமே காட்டும். பல இலக்க எண்களைக் காட்ட வேண்டுமெனில், கூடுதல் Counter IC-களையும் 7-செக்மென்ட் டிஸ்ப்ளேகளையும் Cascade முறையில் இணைக்க வேண்டும்.
8. இந்தத் திட்டத்திற்கு எந்த வகையான மின்வழங்கல் (Power Supply) தேவை?
இந்தச் சர்க்யூட்டை 9V Battery அல்லது Regulated DC Power Supply மூலம் இயக்கலாம். பயன்படுத்தப்படும் சர்க்யூட் வடிவமைப்பைப் பொறுத்து மின்வழங்கலைத் தேர்வு செய்யலாம்.
9. இந்தச் சர்க்யூட்டை உருவாக்க தேவையான முக்கிய பாகங்கள் என்ன?
இந்தத் திட்டத்திற்கு தேவையான முக்கிய பாகங்கள் :
IC 555 Timer
CD4026 Counter IC
Common Cathode 7-Segment LED Display
Resistors (ரெசிஸ்டர்கள்)
Capacitors (கபாசிட்டர்கள்)
Switches (சுவிட்ச்கள்)
DC Power Supply
10. இந்தத் திட்டம் ஆரம்பநிலையினருக்கு ஏற்றதா?
ஆம். Digital Electronics கற்கத் தொடங்குபவர்களுக்கு இது மிகவும் சிறந்த செய்முறை (Hands-on) திட்டங்களில் ஒன்றாகும். இந்தத் திட்டத்தின் மூலம் Clock Pulse, Counter, BCD Decoding, Decoder Driver மற்றும் 7-Segment Display போன்ற முக்கிய டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கருத்துகளை நடைமுறை அனுபவத்துடன் எளிதாகப் புரிந்துகொள்ள முடியும்.
முடிவுரை
இந்த டிஜிட்டல் தொழில்நுட்பப் பயிற்சித் தொடரின் ஒரு பகுதியாக, எளிதில் Assemble செய்து கற்றுக்கொள்ளக்கூடிய பல சுவாரஸ்யமான டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் திட்டங்கள் அறிமுகப்படுத்தப்பட உள்ளன. அவற்றில் முதன்மையானதும் மிக முக்கியமானதுமான 7-செக்மென்ட் டிஜிட்டல் டிஸ்ப்ளே திட்டம் இந்தக் கட்டுரையில் விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளது.
டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் கற்றுக்கொள்ள விரும்பும் அனைவருக்கும் இந்தத் தகவல் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்று நம்புகிறோம்.
