2000.04 Tester refleksu Kto szybszy, Elektronika2000

2000.04 Tester refleksu Kto ...

2000.04 Tester refleksu Kto szybszy, Elektronika2000

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Tester
refleksu
2417
Do czego to służy?
Układ przeznaczony jest przede wszyst−
kim do zabawy. Z jego pomocą można urzą−
dzić zawody, które wyłonią zawodnika, który
ma najlepszy refleks.
Opisany prosty przyrząd może też pełnić
znacznie poważniejszą rolę – jako pomocniczy
sprzęt do trenowania refleksu sportowców.
W każdym przypadku potrzebni są dwaj
zawodnicy. Zadaniem każdego jest jak naj−
szybsze naciśnięcie „swojego” przycisku po
zaświeceniu się diody LED. Dwie inne diody
pokażą, który z zawodników był szybszy.
Dużą zaletą prezentowanego układu jest
jego prostota. Ten atrakcyjny układ przezna−
czony jest więc dla wszystkich początkują−
cych. Dwie wersje montażowe zestawu
AVT−2417 umożliwią jego budowę zarówno
zupełnie początkującym, jak i tym, którzy
chcieliby zacząć swą przygodę z techniką
SMD.
U1D. Przerzutnik RS zbudowany z bramek
U1C, U1D jest wtedy w stanie, który
w podręcznikach nazywa się stanem zabro−
nionym. Oczywiście przerzutnikowi nic się
nie stanie, a określenie „stan zabroniony”
wynika jedynie z faktu, że układ nie zacho−
wuje się jak „książkowy” przerzutnik, bo na
obu wyjściach panuje ten sam stan logiczny.
W tym wypadku na nóżkach 10, 11 panu−
je stan wysoki. Obie diody D3, D4 są wyga−
szone. Ponieważ na obu wejściach bramki
U1B występuje stan wysoki, na jej wyjściu
panuje stan niski. Nie ma to jednak specjal−
nego znaczenia.
Naciśnięcie jednego z przycisków S1,
S2, w czasie gdy na wyjściu U1A jest stan
niski nie powoduje żadnej reakcji układu,
ponieważ na wejściach 8, 12 i tak panuje
stan niski.
W chwili, gdy na wyjściu U1A pojawi się
stan wysoki, zaświeci się dioda D2, ale stan
bramek U1B, U1C, U1D nie zmieni się –
nadal na nóżkach 10, 11 będzie się utrzymy−
wał stan wysoki, a dzięki rezystorom
R3...R5, na wejściach 8, 12 stan niski.
W takiej sytuacji naciśnięcie któregokol−
wiek przycisku S1, S2 radykalnie zmieni sytu−
ację. Jeśli przykładowo szybszy okaże się za−
wodnik obsługujący przycisk S2, wtedy stan
wysoki zostanie podany na nóżkę 8. Ponieważ
na nóżce 9 będzie też stan wysoki, na wyjściu
bramki U1C pojawi się stan niski. Zaświeci
się dioda D4, a stan niski na nóżce 5 spowodu−
je zmianę stanu bramki U1B. Na jej wyjściu
pojawi się stan wysoki. Ponieważ na wyjściu
U1A też jest stan wysoki, dioda D1 nie prze−
szkodzi, by stan wysoki pojawił się na
obu wejściach 8, 12 bramek U1C, U1D.
Nie spowoduje to jednak żadnych dalszych
zmian. Na wyjściu bramki U1C, a więc
Rys. 1 Schemat ideowy
Jak to działa?
Schemat ideowy układu pokazany jest na
rysunku 1
. Podstawą zabawy jest zielona
dioda świecąca D2. Sterowana jest ona przez
generator zbudowany na bramce U1A.
Gdy na wyjściu bramki U1A pojawi się
stan wysoki, zaświeci się dioda D2, i każdy
z zawodników powinien jak najszybciej uru−
chomić „swój” przycisk (S1, S2). Zaświeci
się jedna z lampek D3, D4. Będzie to lampka
tego zawodnika, który był szybszy.
Układ połączeń na schemacie może wy−
dawać się dziwny. W rzeczywistości jego
działanie jest bardzo proste. Analizę należy
zacząć od chwili, gdy pracujący swobodnie
generator U1A ma na wyjściu stan niski. Dio−
da D2 nie świeci. Dzięki diodzie D1 stan ni−
ski panuje także w punkcie połączenia R3,
R4, R5 i na wejściach 8, 12 bramek U1C,
76
Elektronika dla Wszystkich
Kto szybszy?
także na nóżce 13 bramki U1D, odrobinę
wcześniej pojawił się stan niski, więc pojawie−
nie się stanu wysokiego na nóżce 12 nie zmie−
ni stanu bramki U1D. Na jej wyjściu pozostanie
stan wysoki. Nie zmieni się on także wskutek
naciskania przycisku S1, ponieważ na nóżce 12
i tak jest stan wysoki, a na nóżce 13 – niski.
Tym samym zaświecenie jednej z diod
D3, D4 rzeczywiście wskaże, który przycisk
został naciśnięty wcześniej.
Jedna z diod D3, D4 będzie świecić aż do
chwili, gdy na wyjściu generatora U1A znów
pojawi się stan niski. Zgaśnie dioda D2,
a dzięki diodzie D1 stan niski pojawi się na
wejściach 8, 12 bramek U1C, U1D, niezależ−
nie od stanu wyjścia bramki U1B. Układ
przejdzie do omawianego wcześniej stanu
spoczynku.
Jak z tego widać, naciśnięcie przycisku
przed zaświeceniem się diody D2 (falstart) nie
spowoduje reakcji układu. Wyklucza to moż−
liwość oszukiwania, przez wcześniejsze uru−
chomienie przycisku. Aby jednak zawodnicy
nie przyzwyczaili się do długości cyklu, okres
drgań generatora U1A musi być dość długi.
Minimalna długość cyklu to 5...7 sekund, ale
lepiej ją zwiększyć do 10...30 sekund. Można
to zrobić, zmieniając wartość rezystora R1,
ewentualnie kondensatora C1. Przeprowadzo−
ne próby wykazały, że wartości podane na
schemacie i w spisie elementów są optymalne.
Należy jednak liczyć się ze znacznym rozrzu−
tem uzyskiwanych czasów, ze względu na roz−
rzuty napięć progowych bramki U1A i ich za−
leżność od napięcia zasilania i temperatury.
Układ w czasie, gdy jest nieobsługiwany,
pobiera prąd (generator i dioda D2, dlatego
konieczny jest wyłącznik zasilania. W tej ro−
li wykorzystano popularny jumper, zwierają−
cy dwie szpilki.
Układ może być zasilany dowolnym na−
pięciem w zakresie 3...18V. Górnym ograni−
czeniem jest napięcie zasilania kostki U1
(18V) i kondensatorów C1, C2. Przeprowa−
dzono próby zasilania układu z jednej 3−wol−
towej baterii litowej. Układ pracował, ale ja−
sność świecenia diod była mała. Lepiej zasi−
lać układ napięciem większym, np.
6V z dwóch baterii litowych lub
4,5V z trzech ogniw 1,5−woltowych, a nawet
z baterii 9−woltowej.
Przy montażu układu scalonego dobrze jest
najpierw przylutować jedną nóżkę (nr 7 lub
nr 14), a potem pozostałe. Szczegółowe
wskazówki dotyczące montażu przedstawio−
ne były w EdW 8/99 str. 15...20.
Komu nie udałoby się wykonać wersji
SMD, bez trudu zbuduje wersję klasyczną
z typowymi elementami przewlekanymi na
płytce pokazanej na
rysunku 3
. W tym wy−
padku montaż nie powinien sprawić żadnych
trudności.
Nieco większą uwagę należy tylko po−
święcić bateriom. W obu przypadkach prze−
widziano zasilanie z dwóch baterii litowych
CR2032 lub CR2025. Fotografia wstępna po−
kazuje jak można z trzech kawałków drutu
wykonać prosty „pojemnik” na te baterie.
Aby zapobiec zwarciu jednej z nich, na prze−
wody należy założyć odcinki jakiejś koszulki.
Oczywiście układ można zasilić z baterii
9V wykorzystując tzw. „kijankę”.
Jasność świecenia diod LED można zmie−
niać, stosując rezystory R2, R6, R7 o innych
wartościach. Trzeba jednak pamiętać, że
nadmierne zmniejszenie ich wartości w celu
zwiększenia jasności może spowodować błęd−
ne działanie przyrządu. Chodzi o to, że w tym
prościutkim układzie nie zastosowano żad−
nych buforów, choćby tranzystorów. Napięcie
z wyjść bramek U1A, U1C, U1D wykorzysty−
wane jest zarówno do sterowania diod LED,
jak i wejść innych bramek. Jeśli prąd pobiera−
ny przez diody LED będzie duży, spadek na−
pięcia na rezystancji wyjściowej bramek może
spowodować, że występujące tam napięcia bę−
dą błędnie interpretowane przez wejścia in−
nych bramek. Właśnie dlatego zastosowano
stosunkowo rezystory ograniczające prąd
LED−ów o stosunkowo dużej wartości 1k.
Kto zechce, może zmienić częstotliwość
generatora U1A, najlepiej przez zmianę war−
tości R1.
Układ prawidłowo zmontowany ze
sprawnych elementów będzie od razu po−
prawnie pracował. Objawem właściwego
działania jest okresowe zaświecanie i gasze−
nie diody D2. Gdy dioda D2 się zaświeci,
trzeba nacisnąć jeden z przycisków – zapali
się jedna z diod D3, D4, wskazująca, który
przycisk został wciśnięty wcześniej. Aby dać
obu zawodnikom jednakowe szanse, układ
przycisków i diod jest symetryczny.
Wesołej zabawy i dobrego refleksu życzy
autor
Piotr Górecki
Rys. 2 Schemat montażowy wersji
SMD
Wykaz elementów
Wykaz elementów dla wersji klasycznej
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M
ΩΩ
C1,, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED ziiellona 5mm
D3,, D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 5mm
S1,, S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .miikroswiittch
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
Jumper i 3 golldpiiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1x2
Rys. 3 Schemat montażowy wersji kla−
sycznej
Wykaz elementów dla wersji SMD
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M
ΩΩ
SMD 2sztt..
R2,, R6,, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k
ΩΩ
SMD 6sztt..
R3,, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k
SMD 4sztt..
SMD 2sztt..
C1,, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/10V SMD 4sztt..
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148 SMD 2sztt..
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED ziiellona 3mm 1sztt
D3,, D4 . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 3mm 2sztt..
S1,, S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .miikroswiittch 2sztt..
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093 SMD 2sztt..
Jumper i 3 golldpiiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1x2
2 batteriie liittowe CR2032
Montaż i uruchomienie
Montaż tego prostego układu nie powi−
nien sprawić trudności. Ze względu na atrak−
cyjność urządzenia, przewidziano dwie
wersje: klasyczną i SMD. Nabywcy kitu
AVT−2417 otrzymają dwie wersje płytki i dwa
komplety elementów (z czego elementy SMD
w podwójnej ilości, ze względu na możliwość
uszkodzenia podczas montażu).
Układ w wersji SMD można zmontować
na płytce drukowanej, pokazanej na
rysunku
2
. Potrzebna będzie lutownica z małym,
ostrym grotem i koniecznie pinceta.
Uwaga!
Batteriie niie wchodzą w skłład zesttawu..
Komplet podzespołów z płytką jest
dostępny w sieci handlowej AVT jako
kit szkolny AVT−2417
Elektronika dla Wszystkich
77
R2,, R6,, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k
ΩΩ
R3,, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k
ΩΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Linki

: 2010.09 Szkoła konstruktorów klasa III, Elektronika, Szkoła konstruktorów, Szkola konstruktorow klasa III

: 2001.06 Szkoła konstruktorów, Elektronika, Szkoła konstruktorów, Szkola konstruktorow