Realizzato da Roberto M. alias RINGO Data 12-06-2009 Questo circuito conta impulsi a 4 cifre potrà essere utilizzato come conta pezzi, conta giri, oppure come semplice conta secondi, inoltre può far comprendere agli studenti il concetto di logica binaria con cui lavorano gli integrati di questo progetto; sperando di fare cosa gradita nel pubblicarlo auguro a tutti una buna lettura e buon lavoro. Per versatilità e facilità di comprensione del funzionamento, nonché per facilitare gli eventuali mal funzionamenti ed errori, si è deciso in fase progettuale di scomporre, il progetto globale in 3 circuiti PCB separati, questo anche per un eventuale riutilizzo su altri progetti. 1. PCB generatore secondi (Clock) e impulso singolo filtrato (Trigger) 2. PCB contatore e driver (Logica) 3. PCB Display DESCRIZIONE DEI SINGOLI circuiti PCB PCB generatore secondi (Clock) e impulso singolo filtrato (Trigger) Per generare una frequenza di 1 secondo si e costruito un circuito astadile, detto anche vibratore, che e composto da i fondamentali TR4 e TR5 che alternativamente caricano i condensatori C3 e C4 che scaricandosi accendono DL1 e DL2, per la regolazione e la perfetta taratura a 1 secondo si dovrà agire sul Trimmer R20. L'impulso generato viene direzionato con il diodo D1 e si connette al collettore di TR1 e C2 che fanno parte del circuito di filtraggio. Il circuito di filtraggio ha come scopo quello di filtrare i cosiddetti rimbalzi e spurie che vengono a generarsi sui pulsanti meccanici o magnetici (reed); nel nostro caso sul circuito stampato abbiamo previsto un pulsante di test, più un connettore per un pulsante o reed esterno. L'impulso generato premendo il pulsante passerà nella R10 caricherà il C1 e andrà alla base di TR1 che metterà in commutazione emettitore con il collettore dello stesso, ulteriore filtro viene fatto da C2 che si caricherà e manderà l'impulso sulla base di TR2 che come descritto prima commuterà emettitore con collettore dello stesso, identica operazione si ripeterà su TR3, alla fine l'impulso sarà filtrato e squadrato sul collettore di TR3 che incrocia con R14 e R15 e andrà al piedino 1 di IC1 Stadio Contatore. Pag.1-8
PCB contatore e driver (Logica) L'impulso che arriva al piedino 1 di IC1 Clock A viene elaborato da IC1; sulle uscite A identificate come Q1A-Q2A-Q3A-Q4A avremo un codice binario di 4 bit che entrano in IC2 nei punti A-B-C-D questo integrato IC2 Driver elabora ulteriormente i 4 bit in 7 segnali da mandare al Display che sono a-b-c-d-e-f-g. Andando avanti con gli impulsi al decimo impulso sul contatore A verrà inviato un impulso al secondo contatore di IC1 identificato come B esattamente su Enable B che riceverà il primo impulso delle decine e elaborerà sulle uscite Q1B-Q2B-Q3B-Q4B un codice binario a 4 bit che entrano in IC3 nei punti A-B-C-D- che a sua volta elaborerà 7 uscite per il Display; lo stesso procedimento avverrà per IC4 uscite A che andranno a IC5 e IC4 uscite B che andranno a IC6. Notiamo che l'impulso principale arriva al piedino 1 di IC1 Clock A per conteggiare progressivamente unità-decine-centinaia-migliaia sono collegati rispettivamente IC1 Enable B IC4 Enable A IC4 Enable B, a Q4A Q4B di IC1 e Q4A di IC4, mentre Q4B va solamente al IC6 Driver, tenendo questa configurazione a catena possiamo progettare un conta impulsi con più di 4 Display a nostro piacere. Il pulsante P1 serve per il Reset di IC1 e IC2 ; a pulsante aperto tutti i Reset sono collegati alla R8 che va al negativo, a pulsante chiuso i Reset ricevono una tensione positiva è il Display si azzera. Come vedete dallo schema la base di TR6 viene collegata tramite la R22 al Clock, quindi ad ogni impulso il TR6 commuterà emettitore con collettore dello stesso chiudendo cosi il negativo del Display che si accenderà ad ogni impulso, questa azione oltre ad essere visivamente gradevole, ci permette di risparmiare sul consumo della batteria, comunque per chi non volesse questo effetto può chiudere il Jumper messo in parallelo al TR6, aumentando però i consumi. PCB Display I 4 Display a sette segmenti catodo comune vengono collegati a 28 resistenze da 220 ohm, le quali serviranno per limitare la tensione sui led a segmento del Display. I Display saranno montati su connettori a tulipano per poter eseguire le saldature del PCB a doppia faccia e per essere sostituiti senza dover dissaldare. Il Display viene connesso in fine al PCB contatore tramite connettori maschi e femmine saldati sui due PCB. Pag.2-8
Taratura: Il circuito montato connesso e alimentato si deve tarare con il Trimmer R20 ; prima però ricordiamoci di chiudere il Jumper J1 sul circuito di Clock e Trigger. A questo punto vedremo i 2 led accendersi alternativamente e se tutto è a posto il circuito dovrebbe cominciare a contare. Attrezziamoci con un orologio, faremo la prima taratura su 30 secondi di tempo base ; ottenuti i 30 secondi con uno scarto di +/-1 secondo andremo a tarare su 120 secondi tarati anche questi con il medesimo scarto, ripetiamo la taratura con un tempo base più alto tipo 240 secondi se rientriamo nello scarto di +/-1 secondo e il circuito e tarato per il nostro utilizzo. Per i più attrezzati basta collegare un periodimetro (frequenzimetro) al collettore di TR3 del circuito di Clock e Trigger e leggere 1000 ms +/-0001 Spiegazione dei test eseguiti per valutare la stabilità del progetto nelle sue fasi di funzionamento, gli strumenti utilizzati sono stati: Alimentatore da laboratorio con tensione 9v +/-0,02 Frequenzimetro FLUKE nelle modalità periodimetro e contatore Indichiamo i 3 modi di funzionamento in cui i test si sono eseguiti: Contasecondi Impulso tramite pulsante su PCB Impulso tramite contatto reed esterno Contasecondi: Eseguita taratura con frequenzimetro 1000 ms +/-0001 oscillante Eseguito test di variazione tensione per verificare con frequenzimetro la variazione in millisecondi alle tensioni 7,5v 8v 9v 10,5v 12v +/-0,02 risultato il frequenzimetro visualizzava sempre 1000 ms +/- 0001 oscillante Eseguiti 20000 cicli, controllati con frequenzimetro in modalità contatore Impulso tramite pulsante su PCB: Eseguito test di 1500 impulsi con pulsante su PCB e controllati con frequenzimetro in modalità contatore Impulso tramite contatto reed esterno: Per questo test e stato costruito un cavetto con contatto ampolla reed che e stato collegato al Jumper J2. Si e masso un magnete su un motorino alimentato a 1.5v che esegue circa 35/40 giri secondo, si è collegato il frequenzimetro in modalità contatore e si è eseguito il test; per un numero di 20000 cicli. Considerazione finale: Il circuito anche se progettato per una tensione da 9v prelevabile da una pila funziona perfettamente alle tensioni sopra riportate nel test Contasecondi. Per scrupolo si deve dire che se alimentato al di sotto di 7v il circuito perde qualche impulso o addirittura non si accende, se invece lo si alimenta a 12v il TR6, i Display e gli IC scaldano ma funzionano comunque. Si consiglia l'utilizzo di una tensione da 9v per una più lunga durata dei componenti. Pag.3-8
Caratteristiche tecniche progetto: Display a 4 cifre contatore fino a 9999 Pulsante di Reset Pulsante di Clock singolo Conta secondi Alimentazione 9v Assorbimento 90-110 ma Foto della realizzazione: Pag.4-8
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CLOCK E TRIGGER PER CONTAIMPULSI DATA 06-2009 Pag.6-8
CONTATORE E DRIVER DISPLAY a 4 cifre DATA: 10-06-2009 Pag.7-8
DISPLAY a 4 cifre 01/2009 VISTA COMPONENTI VISTA PISTA LATO COMPONENTI VISTA PISTA LATO SALDATURE Pag.8-8