Równia pochyła

Równia pochyła
Model M-09
do Dydaktycznego Systemu
Mikroprocesorowego DSM-51
Instrukcja uŜytkowania
Copyright © 2007 by MicroMade
All rights reserved
Wszelkie prawa zastrzeŜone
MicroMade
Gałka i Drożdż sp. j.
64-920 PIŁA, ul. Wieniawskiego 16
Tel./fax: (67) 213.24.14
E-mail: [email protected]
Internet: www.micromade.pl
Wszystkie nazwy i znaki towarowe uŜyte w niniejszej publikacji są własnością odpowiednich firm.
M-09 Równia pochyła
1. Przeznaczenie modelu
Model M-09 będący przystawką do Dydaktycznego Systemu Mikroprocesorowego
DSM-51 stanowi przykład wykorzystania układów mikroprocesorowych do przeprowadzania doświadczeń fizycznych.
M-09 to równia pochyła. Przystawka umoŜliwia praktyczną weryfikację równań ruchu jednostajnie przyspieszonego. WzdłuŜ równi rozmieszczone są, w równych odstępach, 4 fotokomórki słuŜące do pomiaru czasu potrzebnego toczącej się kulce na
pokonanie kolejnych odcinków.
Wykorzystanie przystawki wymaga, przede wszystkim, opanowania umiejętności
precyzyjnego odmierzania czasu upływającego między, rejestrowanymi przez system,
zdarzeniami.
W przypadku równi, zdarzeniami są momenty przecięcia kolejnych barier podczerwieni przez toczącą się kulkę. Po zmierzeniu czasów, jakie potrzebowała kulka na
pokonanie kolejnych odcinków, wartości te mogą być wyświetlone na wyświetlaczu
LCD lub przeliczone na inne interesujące wielkości (stosunek czasów pokonania
kolejnych odcinków, prędkość średnia w kaŜdym odcinku, itp.).
W pliku MODELE\M09\m09.txt są zebrane propozycje zadań do wykonania z wykorzystaniem modelu M-09.
2. Budowa i zasada działania
Przystawka jest podłączana do złącza wejść/wyjść cyfrowych systemu.
Schemat blokowy modelu przedstawiony jest na rysunku.
Równię pochyłą wykonano w postaci rynienki z pleksi. Przezroczyste boczne ścianki
umoŜliwiają kontrolę toru toczenia się metalowej kulki nie blokując działania
fotokomórek. Fotokomórki są rozmieszczone co 10 cm.
Po jednej stronie rynienki umieszczone są diody nadawcze promieniowania podczerwonego. Po włączeniu zasilania systemu, nadajniki działają w sposób ciągły. Po drugiej stronie rynienki, naprzeciw nadajników, umieszczone są fotodiody - odbiorniki
promieniowania podczerwonego. Sygnały z fotodiod są podawane na inwertery z
wejściem Schmitta. Po wzmocnieniu trafiają one na linie PA0...PA3 złącza
wejść/wyjść cyfrowych systemu DSM-51.
Przy kaŜdej fotokomórce jest dioda świecąca sygnalizująca przesłonięcie toru podczerwieni, np. przez toczącą się kulkę.
Program pracujący w systemie DSM-51 moŜe wykrywać momenty, w których kulka
mija kolejne fotokomórki poprzez odczyt stanu linii PA0...PA3. Stan 0 na jednej z linii oznacza, Ŝe odpowiednia fotokomórka jest przesłonięta.
© 08/2007 MicroMade
System DSM-51
1
M-09 Równia pochyła
D9
T1
D1
D5
D10
T2
D2
D6
D11
T3
D3
D7
D12
T4
D4
D8
Schemat blokowy modelu M-09
3. Oprogramowanie
Przykładowy program (rownia.asm) demonstrujący sposób wykorzystania modelu M09 znajduje się w katalogu DSM-51\Modele\M09.
Program weryfikuje równania ruchu jednostajnie przyspieszonego na równi pochyłej.
Program mierzy czas przelotu kulki pomiędzy kolejnymi punktami pomiarowymi T1,
T2, T3 i T4. Wyniki pomiarów przelicza na czasy przelotu kulki, od pierwszego
punktu pomiarowego do kaŜdego z pozostałych punktów, wyraŜone w ms (czasy
T2 - T1, T3 - T1 i T4 - T1). Oblicza stosunki czasów (T3 - T1) / (T2 - T1) i
(T4 - T1) / (T2 - T1), które teoretycznie powinny wynosić √2 i √3 (przy załoŜeniu zerowej prędkości w punkcie T1). Wyliczone wartości wyświetla kolejno na wyświetlaczu LCD.
Aby zapewnić zerową prędkość początkową program umoŜliwia precyzyjne ustawienie kulki na pierwszym punkcie pomiarowym. Po uruchomieniu programu, na
wyświetlaczu pojawia się napis „TEST T1”.
2
Model DSM-51
© 08/2007 MicroMade
M-09 Równia pochyła
NaleŜy ustawić kulkę na równi pochyłej powyŜej punktu T1. Trzymając kulkę
(moŜna posłuŜyć się, np. linijką) opuścić ją po równi, aŜ do punktu T1 - zapali się
czerwona dioda świecąca przy T1. Następnie wycofać kulkę tylko do momentu
zgaszenia diody. Jest to dokładnie próg zadziałania pierwszej fotokomórki. Na wyświetlaczu pojawi się napis „START”. NaleŜy puścić delikatnie kulkę, tak aby nie
nadać jej prędkości początkowej, ani nie popchnąć jej w górę. Po przejechaniu przez
kulkę całej równi odczytać kolejne wyniki naciskając klawisz [Enter].
© 08/2007 MicroMade
System DSM-51
3
A
B
C
D
1
1
P2
SHH1
220
GND
GND
SHH1
P1
R1
D4
LED5I
2
LED5I
D3
220
VCC
GND
R4
GND
220
R3
C1
PA6
PA4
PA2
PA0
PC6
PC4
PC2
PC0
PB6
PB4
PB2
PB0
GND
SHH1
P4
SHH1
GND
P3
VCC
100u/16
D2
GND
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
D100/26GK
S1
LED5I
LED5I
220
D1
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
GND
R2
PA7
PA5
PA3
PA1
PC7
PC5
PC3
PC1
PB7
PB5
PB3
PB1
2
GND
GND
SHH1
P8
GND
SHH1
P7
P6
SHH1
GND
SHH1
P5
GND
47k
R12
BC847
T3
BC847
GND
T4
4k7
R20
GND
SFH203
D8
GND
47k
R10
R7
VCC
R9
C5
100n
AHC14
U1F
VCC
VCC
AHC14
U1D
R11
GND 330
9
8
C6
100n
AHC14
U1E
GND 330
11
10
R19
4k7
C4
100n
AHC14
U1A
GND
1
2
330
R5
100n
C3
GND 330
13
12
BC847
T2
4k7
R18
GND
SFH203
D7
GND
47k
R8
T1
BC847
4k7
R17
GND
SFH203
D6
GND
47k
R6
SFH203
D5
VCC
3
220
R16
LED1206R
D12
220
R15
LED1206R
D11
220
R14
LED1206R
D10
220
R13
LED1206R
D9
3
PA3
PA2
PA1
PA0
4
4
3
AHC14
U1C
6
GND
DSM-51 Równia pochyła
9-May-2007
Data:
5
5
D:\MM\MM_PROT\DSM\M09\DM09_D.SCH
Plik:
Model M09
Symbol:
Tytuł:
GND
5
AHC14
U1B
4
100n
C2
VCC
14
V
7
G
DM09
Nr rys.:
D
1 z 1
Arkusz:
REV.
A
B
C
D