Stoper_projekt

Projekt STOPER
Karol Grzybowski
Warszawa, 24.05.2010
Wstęp
Przedstawiony układ został zbudowany w ramach pracowni elektronicznej przy użyciu uniwersalnej
makiety. Współpracuje on z równią pochyłą wyposażoną w detektory położenia zsuwającego się
ciała. W ten sposób umożliwia pomiar czasu w jakim ciało pokonało drogę między czujnikami.
Opis konstrukcji
Projekt wykonano w technologii TTL z 4 liczników dziesiętnych 7490. Połączono w każdym z nich
wyjście QA z CLKB (liczenie do 10) oraz wyjście QD z CLKA następnego licznika. Sygnał zegara
sterującego pierwszym licznikiem pochodzi z zewnętrznego generatora fali prostokątnej i jego
doprowadzenie jest odseparowane bramką NAND (układ 7400). Takie rozwiązanie powoduje
negowanie sygnału.
Wyjścia liczników są połączone z konwerterami kodu BCD na sygnały sterujące wyświetlaczami
7-segmentowymi umieszczonymi w makiecie. Jedno z wejśd liczników ustawiające ich stan na 9 jest
zwarte z uziemieniem (stan niski), czego układ wymaga do poprawnej pracy. Jedno z wejśd
zerowania pozostało niepodłączone (stan wysoki), a drugie połączono z generatorem pojedynczego
impulsu wyzwalanego przyciskiem. Jego wciśnięcie powoduje stan wysoki na obu wejściach
zerowania i ustawienie wszystkich liczników na 0.
Dwa wejścia BNC połączone są z detektorami i utrzymuje się na nich napięcie 0V. W momencie
detekcji napięcie wzrasta do 5V co powoduje zaświecenie odpowiedniej diody oraz
uruchomienie/zatrzymanie stopera. Sygnał STOP natychmiastowo powoduje stan niski wyjścia
Q w przerzutniku typu Flip-flop (układ 7473), czyli stoper zaokrągla wynik do pełnych cykli zegara.
Opóźnienie włączenia odmierzania wynosi od -0,5 do 0,5 cykla i wynika z faktu, że aby przerzutnik
ustawił swój stan musi wystąpid opadające zbocze zegara, a następnie narastające, aby licznik
policzył pierwszy impuls. W konsekwencji dokładnośd stopera wynosi 1 cykl zegara
i odpowiada to jednej cyfrze znaczącej. Należy przy tym pamiętad, że sygnał START powinien trwad
dłużej niż cykl zegara.
Montaż i uruchomienie
Cały układ wykonano na uniwersalnej makiecie wpinając elementy w podstawkę, a połączenie
wykonano kablami bez użycia lutownicy. Uruchomienie polega na doprowadzeniu zasilania +5V ze
źródła o wydajności prądowej co najmniej 600mA oraz sygnału prostokątnego zmieniającego się od
0 do 5V i częstotliwości 100Hz. Posiadając oscyloskop można zmierzyd tę częstotliwośd i wyznaczyd
dokładnośd pomiarów. W moim przypadku wynosiła ona 100,012Hz, czyli stoper charakteryzował
się następującymi parametrami:
 Zakres pomiaru 0-100s
 Błąd pomiaru 0,01s + 0,02%
Możliwości modyfikacji
Układ został tak zaprojektowany, aby przy niewielkich modyfikacjach był jak najbardziej uniwersalny.
A. Zmiana sposobu wyzwalania stopera. Łącząc wejście K przerzutnika Flip-flop, zamiast
z uziemieniem (stan niski), z wejściem J otrzymamy możliwośd naprzemiennego startu
i stopu sterując jednym wejściem.
B. Zmiana zakresu pomiaru. Doprowadzając do wejścia zegara sygnały o innych
częstotliwościach można uzyskad następujące możliwości układu.
Częstotliwość zegara [Hz]
10 000
1000
100
10
1
Zakres pomiaru [s]
0-1
0-10
0-100
0-1000
0-10 000
Dokładność odczytu [s]
0,0001
0,001
0,01
0,1
1