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ingressi digitali | ingresso analogico | uscite | motori | reset | oscillatore | interfaccia PC | alimentatori | ricevitori telecomando
| ingressi digitali | ingresso
analogico (comparatore) |
uscite |
| pulsante verso massa | fotocellula | relè, relè con LED, relè di potenza |
| pulsante verso il positivo | LED, gruppi di LED | |
| sensore antifurto |
da completare: |
cicalino 5V, cicalino di potenza |
| contatto magnetico | termostato | porte logiche |
| finecorsa | misura di resistenza | display |
| encoder | ritardo regolabile | triac per effetti luminosi |
| ingressi in corrente alternata | misura di tensioni | cuffie stereo |
| porte logiche | sensore di suono | amplificatori |
| tensioni 12-24 Vcc | sensore di campo RF | lampade bassa tensione |
| potenziometro o trimmer | timer supplementare | led bicolore |
| ingresso optoisolato | convertitore tensione/tempo | convertitore digitale/analogico |
| alimentatori | reset | ricevitori per telecomando |
| alimentatore 5V - 12V | reset sperimentale | ricevitore infrarossi |
| alimentatore recuperato da PC | reset RC | ricevitore radiofrequenza |
| reset a integrato | ||
| I circuiti di ingresso si applicano, oltre che agli ingressi generici IN1, IN2, IN3 e IN4, anche agli ingressi speciali ST0, STOP e HOLD. Se si utilizza l'ingresso IN4 bisognerà lasciare bianca la casella "abilita comparatore analogico". |
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Il modo più semplice di collegare un pulsante o un interruttore al Nutchip è quello fra ingresso e massa (GND). Gli ingressi del Nutchip sono provvisti di una resistenza interna che li mantiene a livello positivo. Perciò a pulsante rilasciato l'ingresso vale 1. Premendo il pulsante si collega l'ingresso a massa, perciò si leggerà uno 0. |
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E' possibile collegare un pulsante anche verso il positivo; in tal caso è necessario contrastare l'azione della resistenza interna di pull-up che è incorporata nel NUTCHIP. La resistenza R1 da 470 ohm (collegata verso massa, cioè come pull-down) svolge proprio questa azione. |
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Tutti gli ingressi possono essere collegati alle uscite di porte logiche
TTL o porte logiche CMOS se alimentate a 5V. |
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Se gli ingressi devono essere collegati ad un circuito che fornice in
uscita una tensione (continua) più alta di 5 volt, la possiamo
ridurre con un partitore come in figura.
Questo circuito offre una buona resistenza ai disturbi,
che vengono attenuati dal partitore di ingresso. E' possibile migliorare
ulteriormente questa caratteristica aggiungendo un condensatore
da 100 nF in parallelo ad R2. |
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Quando è necessario garantire l'isolamento galvanico fra i segnali esterni ed il circuito del NUTCHIP, si ricorre ad un optoisolatore. Con il morsetto scollegato o con una tensione minore di 1 volt il NUTCHIPlegge 1. Quando il LED interno all'optoisolatore si illumina, il transistor conduce l'ingresso del NUTCHIPè condotto a GND: l'ingresso quindi vale zero. |
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Usate questo circuito per:
Funziona così: |
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E' una versione migliorata del circuito precedente, in cui il condensatore viene scaricato quasi istantaneamente grazie al diodo D1. Il periodo di scarica, in cui si tiene bassa l'uscita, potrà essere ridotto al minimo. Per il resto funziona come il circuito precedente. |
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Un encoder meccanico equivale ad una coppia di interruttori: i contatti di solito sono solo tre perchè al piedino COM è collegato un polo di entrambi gli interruttori. Alcuni modelli di encoder prevedono che uno o entrambi gli interruttori siano chiusi anche in condizioni di riposo. |  |
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Un finecorsa ("microswitch") non è altro che un tipo speciale di interruttore a deviatore. Lo si collega al NUTCHIPcome se fosse un pulsante, preferibilmente verso massa o verso il positivo. Se il filo di collegamento dovesse essere lungo, meglio usare il collegamento verso il positivo a 12 volt ed inserire un condensatore per eliminare eventuali disturbi captati dal filo. |
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I sensori magnetici (usati spesso negli antifurto) sono dei piccoli interruttori che si aprono o si chiudono quando vengono avvicinati ad una calamita. I più diffusi sono quelli che restano chiusi a riposo (cioè quando la calamita è vicina). Con un contatto normalmente chiuso l'allarme scatta anche se si tenta di tagliare i fili, perchè il taglio apre il circuito interrompendo la corrente.
Se il filo di collegamento dovesse essere lungo, meglio usare il collegamento verso il positivo a 12 volt o quello per sensori antifurto ed inserire un condensatore per eliminare eventuali disturbi captati dal filo. |
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Il modo più semplice di collegare un sensore magnetico al Nutchip è
quello fra ingresso e massa (GND). Gli ingressi del Nutchip sono provvisti
di una resistenza interna che li mantiene a livello positivo. Perciò a
contatto aperto l'ingresso vale 1. Chiudendo il contatto si collega l'ingresso
a massa, perciò si leggerà uno 0. |
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I sensori antifurto hanno questi morsetti:
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| Con un alimentatore a doppia uscita (+12V per il sensore, +5V per il NUTCHIP, stesso negativo per entrambi) questo schema permette di collegare e alimentare il sensore con solo tre fili. Inoltre la presenza di un generoso condensatore e del diodo zener spianano eventuali disturbi captati da fili di collegamento, che di solito sono piuttosto lunghi. | |
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A volte occorre prelevare segnali in corrente alternata:
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| Questo schema è adatto per tensioni alternate da 12 fino a un massimo di 48 volt, cambiando il valore della resistenza R1. | |
| I circuiti che seguono si applicano alle uscite
del NUTCHIP: OUT1, OUT2, OUT3 e OUT4. Tipici dispositivi di uscita sono LED,
relè, cicalini, ma non mancano neppure porte logiche o display a 7 segmenti. Per il collegamento di lampade o motori un relè è la soluzione più semplice e diretta |
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Questa è la configurazione che di solito si preferisce per pilotare dei
LED con delle uscite digitali. Si tratta di un'eredità "storica",
quando le uscite digitali erogavano più corrente quando erano a livello
logico zero di quanto non riuscissero fare qundo erano a livello uno. Il
LED si accende quando l'uscita è a zero (assorbimento di corrente) e si
spegne quando l'uscita è a uno (corrente pressochè nulla).
Collegando il LED con il catodo (la parte fatta a freccia) verso il polo positivo la corrente scorre quando l'uscita si trova a zero. La resistenza limita la corrente che scorre attraverso il LED e che transita sull'uscita. Con una resistenza da 390 ohm si ottiene una corrente di circa 10mA, un valore ottimale per il pilotaggio di un LED. |
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Se si preferisce che il LED si accenda quando l'uscita è a uno anzichè quando è a zero si collega il catodo del LED all'uscita e l'anodo a GND attraverso una resistenza. La resistenza sarà da 390 ohm perchè in configurazione positiva il NUTCHIP può erogare al massimo 10 mA. |
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Con questo collegamento si hanno due LED collegati ad una sola uscita, in modalità tale che uno esclude l'altro. E' l'ideale per pilotare LED di colori diversi, ad esempio mettendo un LED verde per DL1 ed uno rosso per DL2 abbiamo che la luce cambia colore a seconda dello stato dell'uscita. Alcuni LED bicolore presenti in commercio contengono al loro interno una coppia di diodi LED collegati esattamente come DL1 e DL2, cioè con una coppia catodo-anodo in comune, e si possono usare per questo circuito. Quando l'uscita è alta, il LED DL2 è acceso ed il LED DL1 è spento. Se invece l'uscita del Nutchip diventa bassa, sarà il LED DL1 ad accendersi, mentre il LED DL2 si spegnerà. Le resistenza sono entrambe da 390 ohm. La corrente totale sarà sempre di 10 mA circa (e non di 20 mA come si potrebbe a prima vista supporre sommando la corrente di R1 con quella di R2) perchè è acceso sempre e solo un LED per volta. Nota: Un comportamento interessante di questo circuito è che se provate a collegare solo i LED e le resistenze, ma senza collegare il circuito al piedino di uscita del Nutchip, allora vedrete accendersi entrambi i LED ad intensità ridotta! |
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Per realizzare giochi di luce, decorazioni natalizie, scritte lampeggianti,
è necessario accendere molti LED per volta. Questo circuito può pilotare fino a 12 LED per ogni uscita (potete però montare anche solo una delle due catene di 6 led separate dal tratteggio). Se una della catene di LED dovesse avere meno di 6 LED, la resistenza in serie dovrà essere aumentata rispetto agli attuali 390 ohm. in pratico la corrente che la attraversa dovà essere di circa 10 mA per non sovraccaricare i LED.
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Assieme ai LED, i relè sono i dispositivi più usati assime ai Nutchip.
Tramite il relè il Nutchip può comandare luci, motori elettrici, elettrovalvole,
trasformatori, riscaldatori, frigoriferi, pompe, e mille altri dispositivi.
Se il relè è da 5 volt, lo collegheremo alla stessa alimentazione del NUTCHIP
; se invece ha una tensione maggiore (9 o 12 volt) ci servirà un alimentatore
con doppia tensione. Non è necessario che l'uscita a 9 o 12 volt sia stabilizzata.
Il relè ha il grande vantaggio di isolare il carico esterno (collegato
al morsetto M1) dal circuito elettronico di comando (Nutchip). |
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E' molto comodo avere un LED in modo che si accende quando il relè è eccitato. Utilizzando un relè da 5 volt montare una resistenza R2 da 390 ohm. Per 9 volt utilizzare una 820 ohm e per 12 volt una 1000 ohm. |
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I relè di potenza a 220 volt (Relay 2 nello schema) ed i teleruttori si
collegano tramite il contatto di un relè pilota di minor potenza (Relay
1). Se l'amperaggio di Relay 1 può non essere elevato, la tensione alternata
applicabile ai suoi contatti deve essere maggiore di 250V. La rete (mains)
si applica ai morsettii 1 e 4; il carico (ad esempio un motore elettrico
o una lampada) invece ai morsetti 2 e 3. Pericolo: fate la massima attenzione nell'effettuare questi cablaggi per via della presenza della tensione di rete a 220 volt. |
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Un cicalino a 5 volt può essere pilotato direttamente da una delle uscite
del NUTCHIP. Bisogna sempre scegliere i cicalini di tipo elettronico, in quanto
i ciclaini elettromeccanici assorbono molto più dei 20 mA massimi disponibili. La maggior parte dei cicalini a 9 volt funziona ugualmente bene a 5 volt, sebbene ad intensità ridotta. |
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I buzzer a 12 volt sono i più diffusi. A volte il livello sonoro è tale da potere parlare di vere e proprie minisirene. Il circuito illustrato è adatto per buzzer fino a 100 mA di assorbimento. Per dispositivi più potenti prendete in considerazione l'utilizzo di un relè. |
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Le lampade da 3 fino a 24 volt funzionanti in corrente continua si pilotano tramite un transistor darlington di potenza (il simbolo è quello di due transistor!), come il TIP122. La tensione +V è quella specificata per le lampade, e non deve superare i 40 volt. Suggerimento:se si pilota l'uscita con dei veloci inpulsi on/off si può modulare l'intensità luminosa della lampada. |
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Nei giochi di luce si utilizzano quasi sempre i TRIAC. Un relè
infatti non è indicato per azionarsi più volte in un secondo,
e a lungo andare si romperebbe. |
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| Normalmente si usano TRIAC da almeno 600V e 5A, con i quali si potrà pilotare un carico massimo di 200W a 220Vca. Per carichi più grandi sarà necessario utilizzare un TRIAC a maggior corrente e montarlo su una aletta di raffreddamento accuratamente isolata. |
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Basta un transistor di tipo Darlington per pilotare un motore in corrente continua fino a 48 Volt. Se l'assorbimento è minore di 600 mA, non servirà l'aletta di raffreddamento. Il motore si aziona se l'uscita = 1, si spegne se l'uscita = 0. Nota: il simbolo di un transistor Darlington assomiglia a due transistor in cascata, ma si tratta di un solo componente. |
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Questo schema, più elaborato, è la base per pilotaggi più sofisticati:
Per ogni azionamento serviranno uno più di questi circuiti, ciascuno
pilotato da una differente uscita del NUTCHIP. |
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Per invertire il senso di marcia di un motore DC serve un ponte H, che si realizza con due circuiti a mezzo ponte illustrati sopra. Ogni circuito fornisce uno dei due fili MOTOR. Due uscite del Nutchip sono necessarie per pilotare le due metà del ponte. Le combinationi delle uscite danno luogo ai seguenti azionamenti:
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Questo circuito è adatto per stepper bipolari a 4 fili, che richiede 4 circuiti mezzo ponte. Ecco la sequenza di pilotaggio:
Per invertire la rotazione, basta eseguire la sequenza al contrario |
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Tutti le uscite possono pilotare gli ingressi di porte logiche TTL o
porte logiche CMOS se alimentate a 5V. |
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Questo circuito pilota le comuni cuffiette per walkman. Notate che il collegamento più esterno è lasciato libero. In questo modo i due padiglioni sono in serie fra di loro e suoneranno entrambi. Onde prodotte coi ritardi più brevi (1mS) suoneranno come toni, mentre aumentando i ritardi nell'ordine dei secondi udiremo degli schiocchi: se dovessero essere troppo forti aumentate il valore della resistenza. |
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Questo circuito inietta il segnale nell'ingresso ausiliario degli impianti stereo. Se il vostro amplificatore è sprovvisto di questa entrate, potete utilizzare quella per un CD, una piastra (TAPE) o un sintonizzaotore (TUNER) esterni. Alla presa RCA collegate l'apposito cavetto reperibile nei negozi di Hi-Fi. Lo schema si riferisce ad un solo canale (LEFT o RIGHT), ma potete collegarli entrambi mettendo una seconda presa RCA in parallelo alla prima. |
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Un display costituito da 8 LED, ognuno dei quali accende un diverso "segmento"
della cifra. I segmenti si indicano con le lettere a,b,c,d,e,f,g, mentre
h corrisponde al puntino. Per diminuire il numero dei piedini, tutti i
catodi (o gli anodi) sono connessi allo stesso pin: parliamo perciò
di display a "catodo comune" (oppure "anodo comune"). |
| L'ingresso IN4 del NUTCHIPpuò funzionare da comparatore analogico. Il confronto avviene fra la tensione presente al piedino IN4 e quella sul piedino AREF. Per utilizzarlo in questa veste occorre attivare la casella "Abilita il comparatore" al momento della programmmazione. |
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Con questo circuito l'ingresso IN4 vale 0 oppure 1 a seconda che la fotocellula sia illuminata o al buio. Se la fotocellula deve funzionare in presenza di lampade a scarica o luci al neon, si può aggiungere un condensatore da 100 nF in parallelo al LDR per ridurre le fluttuazioni generate da questo tipo di lampade. Il trimmer regola il punto di intervento della fotocellula, e va regolato in base alla luminosità dell'ambiente. Il valore del trimmer non è critico, potendo variare da 1k fino a 470k..
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| Il NUTCHIPnecessita di un clock 4MHz per funzionare. L'oscillatore contenuto nel chip richiede un quarzo od un risuonatore ceramico esterni per funzionare. |
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Quarzi ed oscillatori ceramici a 2 piedini si collegano allo stesso modo.
I quarzi sono indispensabili per costruire timer per lunghi periodi sufficientemente
precisi. I condensatori impediscono che l'oscillatore si inneschi ad una frequenza più alta dei 4 MHz richiesti. Può capitare di imbattersi in un quarzo che richieda condensatori di 100pF. I quarzi hanno un tempo di partenza più lungo degli oscillatori ceramici, perciò quando si utilizza il quarzo occorre sempre prevedere un circuito di reset RC o con l'apposito integrato. |
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Il risuonatore da 4 MHz a tre piedini non richiede componenti supplementari
per oscillare. Il piedino da connettere a massa è quello centrale. La precisione della frequenza è solitamente migliore dell'1%. Per i brevi periodi questo errore è trascurabile, ma per periodi lunghi e ripetitivi diventa sensibile. Un orologio che avanza di un minuto ogni cento accumula un errore di più di tre giorni in un anno! |
| Se disponete di moduli oscillatori al quarzo (si trovano talvolta su schede
di recupero) potete utlizzarli collegandone l'uscita al piedino XTAL1 del
NUTCHIP. Il pin XTAL2 resta scollegato.
Allo stesso modo potete utilizzare il segnale da una sorgente di clock esterna. |
| Il NUTCHIPdialoga col PC tramite i piedini RX e TX. Utilizza
un protocollo seriale a 9600 bps, N, 8, 1. Se vogliamo riprogrammare il
NUTCHIPuna volta montato sul circuito, dovremo prevedere il connettore per
l'interfaccia PC oppure un'interfaccia PC completa (si tratta di 2 soli
transistor) sulla scheda stessa.
Per ulteriori informazioni sulle interfacce: cliccare qui |
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Su questo connettore si innesta l'interfaccia a transistor per il PC. Il connettore accoglie una strip maschio passo 2,54 mm che è montata sull'interfaccia. E' quindi possibile montare un connettore box femmina a 4 poli, una strip femmina o addirittura metà di uno zoccolo per integrati da 4+4 pin. |
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E' l'interfaccia più semplice ed economica. Si può utilizzare praticamente
qualsiasi transistor PNP ed NPN per piccoli segnali. Il connettore CN2 è una strip passo 2,54 che si innesta nel connettore di programmazione. Se il circuito viene utilizzato senza che il PC sia connesso (come accade se si incorpora l'interfaccia nel circuito finale), è consigliabile porre una resistenza da 10k fra la base del transistor Q1 e la massa. |
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Un cavo di prolunga seriale maschio-femmina collega l'interfaccia al computer
(sia che essa sia indipendente sia che venga incorporata sulla scheda).
Se utilizzate l'interfaccia a transistor consigliata potre collegare soltanto i fili 2, 3 e 5. |
| Il segnale del telecomando va applicato al piedino REMOTE. Se il piedino non si utilizza, potremo ancorarlo al positivo o a massa, per impedirgli di captare disturbi. Ricordate sempre di programmare il tipo di telecomando adeguato (RF o infrarossi) al momento della programmazione del chip. |
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La figura si riferisce al ricevitore TSOP1836, marcato TK1836, di produzione Temic/Telefunken/Vishay. Altri ricevitori utilizzabili sono SFH5110 (Siemens, Sharp) LT1059 (Liteon), che però hanno una piedinatura diversa. |
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I migliori risultati si ottengono con i moduli ricevitori Aurel NB-CE, RX-4M50RR30SF, RX-4M50SA60SF, ma il modulo MIPOT 2-5000650 è più economico. Se vogliamo riutilizzare il modulo potremo inserirlo in una lunga strip femmina. Il pin 5 è presente solo sul modulo Aurel, il 12 solo sul Mipot. Al pin ANTENNA potremo collegare uno spezzone di filo rigido di 20...40 cm di lunghezza. |
Questo alimentatore fornisce, oltre alla tensione di 5 volt stabilizzata per
il Nutchip, anche una tensione non stabilizzata di 12 volt per alimentare ad
esempio i relè collegati come dall'apposito schema (vedi).
Se non usate l'uscita a 12 volt allora potrete utilizzare qualsiasi trasformatore
con uscita fra 7,5 e 14 volt invece di quello da 10V indicato sullo schema .
L'integrato U1 va raffreddato con un'aletta. Prestate la massima attenzione
ai collegamenti del trasformatore, che funziona a 220 volt e quindi sottoposto
a tensioni potenzialmente letali. E' consigliabile proteggere il circuito con
un fusibile ed un interruttore.
| I mobili per PC usati o di vecchio tipo sono venduti a prezzi convenienti, e quasi sempre comprendono l'alimentatore originale. E' un alimentatore molto potente, capace di erogare decine di ampere, e che fornisce le tensioni di +5 volt, +12 volt (ed anche -12 volt e - 5 volt). Cercate possibilmente un modello con interruttore incorporato. Normalmente i cavi che escono sono tutti in parallelo, il cavo nero a massa, il cavo rosso a +5V ed il cavo giallo a +12V (ma controllate sull'etichetta che questi collegamenti corrispondano). Se non avete problemi di spazio, utilizzate il mobile per intero. |
| Avere un buon RESET è importante. Se un RESET improprio
impedisce al chip di partire, le anomalie che possono presentarsi durante
il funzionamento possono bloccare il chip se non sono accompagnate da un
opportuno impulso di RESET. Un tipico esempio è il brown-out, cioè quando la tensione di alimentazione scende sotto il livello minimo di funzionamento pur non andando a zero. Durante il brown-out il RESET deve essere tenuto a zero, altrimenti il chip può perdere i controllo, bloccarsi, e addirittura richiedere una nuova programmazione. |
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Per rapidi prototipi e per progetti che abbiano funzione di gioco e non debbano essere usati ininterrottamente per lunghi periodi, il piedino di RESET può essere semplicemente portato al positivo. Per farlo potete usare anche una resistenza da 100 kohm per sfruttare la piccola capcità parassita sempre pesente sul piedino. |
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Una resistenza ed una capacità esterna costituiscono un circuito facilmente realizzabile ed assieme efficace. Il diodo (opzionale) aiuta il condensatore a scaricarsi rapidamente in caso di un "buco" di tensione. Infatti la condizione di instabilità più pericolosa è quando il RESET e l'alimentazione non sono nè alti nè bassi. |
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E' una versione migliorata del circuito precedente, che funziona meglio in presenza di interruzioni (o micro-interruzioni) dell'allimentazione. Il diodo D1 infatti provvede a scaricare velocemente la capacità C1 appena la tensione di alimentazione scende. |
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Un'integrato appositamente progettato per il RESET è ovviamente la soluzione migliore. L'MC34064 inoltre interviene con precisione scaricando il condensatore quando la tensione si abbassa, anche di poco, sotto i 4,5 volt. Quando la tensione di alimentazione non è ancora stabile e quindi sotto i 4,5 volt (succede tutte le volte che accendiamo o spegniamo l'apparecchio, ed ad ogni black-out) possiamo essere certi che il piedino di RESET viene mantenuto basso. |  |
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