wersja mobilna | kontakt z nami

Metamorfoza stopera na szkolną olimpiadę

Numer: Styczeń/2018

Raczej nikogo nie trzeba przekonywać, że postęp w wielu dziedzinach życia dokonał się dzięki osiągnięciom i odkryciom najpierw elektrotechniki, a później jej bardziej wyspecjalizowanej siostry-elektroniki. Począwszy od żarówki, a skończywszy na sieci Internet i łatwości wymiany informacji ? to wszystko zaczęło się od odkrycia prądu, a skończy? No właśnie, nie bardzo wiadomo, czym się skończy. W rytm zmian w technice zmieniały się też podzespoły stosowane przez autorów urządzeń oraz projekty prezentowane na łamach ?Elektroniki Praktycznej?. Myślę, że zwłaszcza młodszym czytelnikom pomoże się o tym przekonać cykl artykułów, z których w pierwszym opowiemy o metamorfozie, jaką przeszedł szkolny stoper. Można będzie też się przekonać, że urządzenia da się zbudować bez konieczności programowania.

Pobierz PDF

Opisywany w EP 8/1998 „Stoper na szkolną olimpiadę” był zbudowany z elementów dyskretnych: przerzutników, liczników, dekoderów i bramek wykonanych w technologii CMOS. Przebieg taktujący odmierzaniem czasu był uzyskiwany z generatora 1-megahercowej fali prostokątnej. Pozwoliło to na realizację stosunkowo nieskomplikowanej funkcjonalności, to jest jedynie pomiaru czasu z dokładnością do setnych części sekundy, sterowanego sygnałami „Start”, „Stop” oraz „Zerowanie”. Stoper był wyposażony w „niewygodne” złącza przeznaczone do przyłączenia zewnętrznego wyświetlacza o dużych wymiarach. Było ich aż 6, a każde miało po 4 bity. Użycie zewnętrznego wyświetlacza wymagało zastosowania dodatkowych dekoderów kodu binarnego na kod wyświetlacza 7-segmentowego oraz co najmniej 25 przewodów połączeniowych.

Zaletą tego rozwiązania było, że stoper pracował już po wykonaniu poprawnego montażu, zgodnego ze schematem ideowym. Nie trzeba było programatora, kompilatora, znajomości języka programowania oraz mikrokontrolera, dla którego był tworzony program itd. Wystarczyła lutownica i biurko.

rys1Schemat elektryczny bloku głównego stopera z EP 8/1998 pokazano na rysunku 1. Na pierwszy rzut oka wydaje się on skomplikowany, ale na pewno zauważymy, że na jego złożoność wpływa nie tyle układ połączeń, ile liczba elementów sterujących pojedynczym wyświetlaczem, których jest 6 – bloki muszą być powielone. Każdy wyświetlacz wymaga do sterowania aż 1,5 układu scalonego – połowę licznika 4518 i cały dekoder 4543, co przy 6 wyświetlaczach daje 9 układów. Jeśli dodamy do tego dzielnik wstępny zawierający 2 układy, przerzutnik start/stop z 1 układem, bramki dekodujące „6” zawarte w 1 układzie scalonym, stabilizator napięcia oraz generator 1 MHz (co prawda to moduł, ale potraktujmy go jak 1 układ), to daje zawrotną liczbę aż 15 układów scalonych do realizowania stosunkowo nieskomplikowanej funkcji pomiaru czasu.

Pierwszym blokiem, odpowiedzialnym za precyzję działania urządzenia, jest 1-megahercowy generator kwarcowy Q1 wraz z dzielnikiem częstotliwości zrealizowanym na układach dyskretnych. Na wyjściu Q3 licznika IC10B otrzymujemy przebieg o częstotliwości 100 Hz. Po włączeniu zasilania i naciśnięciu RESET wszystkie liczniki zostają wyzerowane i pracuje jedynie generator kwarcowy dostarczając przebieg na wejścia dzielnika i przerzutnika J-K IC13A sterującego pracą urządzenia. Wejście „Start” stopera może być dołączone do wyjścia układu wykrywającego huk strzału pistoletu startowego (opis w EP 9/1998). Normalnie panuje na nim stan niski wymuszony rezystorem R2. Po strzale na wejściu „Start” wystąpi stan wysoki, co spowoduje, że po impulsie na CLK wyjście /Q przerzutnika IC13A zostanie wyzerowane i rozpocznie się odmierzanie czasu. Dekoder złożony z bramek układu IC12 powoduje wyzerowanie licznika po tym, jak ten osiągnie 60 minut. Po dokładny opis funkcjonowania urządzenia a także po opis modułów dodatkowych warto sięgnąć do otwartego, bezpłatnego archiwum EP dostępnego na stronie internetowej http://www.ep.com.pl.

rys2Projekt następcy kitu AVT447 opisaliśmy 14 lat później – był to „Mega stoper”, oferowany jako zestaw AVT5377. Schemat ideowy płytki głównej „Mega stopera” pokazano na rysunku 2. Oczywiście, w międzyczasie były publikowane opisy innych urządzeń, ale ten jest najbardziej zbliżony funkcjonalnie. Jeśli być konsekwentnym i liczyć moduł generatora zegarowego jako jeden układ scalony, to „Mega stoper” zbudowano w oparciu o 7 układów scalonych, z czego 2 pracują w zasilaczu, a 3 to wzmacniacze prądu wyświetlacza, których nie było w poprzedniej wersji. Jeśli odliczyć generator zegarowy, to za całą, znacznie bardziej rozbudowaną niż przed 14 laty funkcjonalność stopera odpowiada pojedynczy układ scalony, ale współcześnie, gdy niektórym konstruktorom łatwiej buduje się chociażby generator akustyczny w oparciu o procesor niż o elementy dyskretne, raczej nikogo to nie zdziwi. Funkcje realizowane przez „Mega stoper” są następujące:

- Zegar czasu rzeczywistego i opcjonalnie termometr (czas i temperatura pokazywane naprzemiennie).
- Stoper prosty mierzący czas od startu do mety.
- Stoper pięciokrotny, mierzący i zapamiętujący czas 5 zawodników.
- Wskaźnik punktów, który wyświetla 3×2-cyfrowe wartości np. punkty1, runda, punkty2.
- Licznik zdarzeń liczący w górę lub w dół.
- Alarm generowany po przekroczeniu zadanej wartości.
- Odliczanie czasu w dół od ustawionej wartości; alarm po osiągnięciu 0.

Oczywiście, cała funkcjonalność stopera jest realizowana przez oprogramowanie. Mikrokontroler jest jedynie platformą, na której jest ono uruchomione. I chociaż współcześnie komputer PC i programator dla mikrokontrolera nie są zbyt drogie, a i kompilator języka programowania można mieć za darmo, to jednak uruchomienie tak zbudowanego stopera wymaga nie tylko lutownicy i biurka, jak to było kilkanaście lat temu, ale oprócz nich także znajomości języka programowania oraz specjalistycznego sprzętu. Z drugiej strony, urządzenie z mikrokontrolerem czy innym układem programowalnym bardzo łatwo się modyfikuje – mając jakiś nowy pomysł, wystarczy zmienić program sterujący. W poprzednim rozwiązaniu bardzo trudno by było np. zrobić zapamiętywanie 5 wyników dla 5 zawodników. Taki stoper byłby bardzo rozbudowany, miałby spore wymiary, a w czasie pracy mógłby pobierać z zasilacza prąd nawet rzędu 1 A. Dziś bez trudu zawrzemy tę funkcjonalność w najprostszym mikrokontrolerze, bez modyfikowania urządzenia. Co najwyżej będziemy potrzebowali dodać jakieś przyciski sterujące.

Na koniec rzut oka na technologię montażu. Można zauważyć, że o ile znacznie wzrosła skala integracji układów scalonych, o tyle komponenty są w obudowach do montażu przewlekanego, które łatwo przylutować w warunkach domowych. Owszem, złożona funkcjonalność mikrokontrolera wymaga obudowy mającej wiele wyprowadzeń, ale już te naście lat temu były dostępne układy w obudowie o takich samych wymiarach, mające zbliżoną lub nawet większą liczbę nóżek.

Jacek Bogusz, EP

Projekt: Platforma IoT do monitoringu warunków środowiskowych

Dostępne na rynku rozwiązania Internet of Things są coraz bardziej przystępne cenowo i mogą być z powodzeniem wykorzystane w naszym domu, aby poprawić komfort życia jego mieszkańców. Dzięki uprzejmości firmy Molex postanowiliśmy wykonać ...

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

W bieżącym numerze

Serwer WWW z elementami grafiki 3D (1). Praktyczne wykorzystanie pakietów Node.js oraz Three.js w systemach wbudowanych

Jedną z niewątpliwych zalet wykorzystania systemu operacyjnego Linux w procesie projektowania urządzeń wbudowanych jest szybki i łatwy dostęp do otwartych, darmowych i wolnych (w sensie wolności) repozytoriów oprogramowania implementujących m.in. rozbudowane stosy graficzne, protokoły sieciowe czy złożone algorytmy obliczeń. Fakt ten odgrywa szczególnie ważną rolę, kiedy zadanie stawiane przed naszym urządzeniem może zostać chociaż częściowo zrealizowane za pomocą istniejących już pakietów oprogramowania. Samodzielna implementacja stosów obsługi USB, Ethernet, Bluetooth czy bardziej złożonych interfejsów graficznych użytkownika może być czasochłonna i podatna na błędy. Wykorzystując gotowe sterowniki i pakiety oprogramowania (o ile są one udostępnione na dogodnej licencji), zyskujemy nie tylko czas, ale i pewność, że oprogramowanie zostało przetestowane przez tysiące innych użytkowników Linuksa.

Kup bieżący numerePrenumerata

Rozbudowany zegar

Zegar, który oprócz wskazywania czasu i daty, monitoruje parametry środowiskowe ? temperaturę, wilgotność oraz ciśnienie atmosferyczne. Są to czynniki wpływające na nasze samopoczucie i zdrowie. Podstawową funkcją zegara jest wskazywanie aktualnego czasu. Dzięki zastosowaniu kolorowego wyświetlacza TFT, pokazywana treść jest czytelna i przyjemna dla oka. Oprócz pełnego czasu, pokazującego godziny, minuty i sekundy, jest prezentowana także dokładna data ? dzień, miesiąc, rok a także dzień tygodnia. Zegar uwzględnia lata przestępne, oraz automatyczne zmiany czasu na letni i zimowy. Rekomendacje: funkcjonalny zegar, który przyda się w każdym domu lub biurze.

Kup bieżący numerePrenumerata

Lampowy wzmacniacz słuchawkowy

Opisane urządzenie uzupełnia tor audio o niezależny wzmacniacz słuchawkowy. Dzięki zastosowaniu popularnych lamp ECC81 i transformatorów wyjściowych umożliwia współpracę ze słuchawkami niskoomowymi 32/300 Ohm przy bardzo nieskomplikowanej budowie.Rekomendacje: urządzenie dla miłośników dobrej muzyki i "lampowego brzmienia".

Kup bieżący numerePrenumerata

Modułowy odbiornik nasłuchowy na pasma 80 m i 40 m "Dosia". Moduł VFO

Szósta część publikacji o odbiorniku nasłuchowym na pasma KF 40 m i 80 m "Dosia", to kontynuacja opisu konstrukcji w wersji niemal całkowicie analogowej. Opisano w niej moduł dwupasmowego generatora VFO, który wraz z mieszaczem odbiorczym (AVT-3191) stanowi kluczowy moduł odbiornika. Układ ten niewątpliwie zainteresuje wszystkich tych czytelników, którzy do tej pory nie zdecydowali się uruchomić "Dosi" z zastosowaniem zewnętrznego generatora przestrajanego lub dążą do skonstruowania w pełni samodzielnego odbiornika.

Kup bieżący numerePrenumerata

Strefa magazynu

Klub Aplikantów Próbek

Rozdajemy za darmo próbki atrakcyjnych podzespołów modułów i urządzeń

Zobacz więcej

Mikrokontrolery i FPGA

Temat numeru

Rozbudowany zegar

Temat okładkowy

Elektronika Praktyczna

Lipiec 

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku internetowym

Elektronika Praktyczna Plus

Kup w kiosku internetowym

Projekty archiwalne

Lista aktualnych projektów znajduje się w dziale "Projekty EP". Dostęp do treści najnowszych projektów został zarezerwowany dla prenumeratorów.

Konwerter USB/UART ze wszystkimi liniami sygnalizacyjnymi RS232

Numer: Czerwiec/2015

Współczesne komputery z bardzo rzadko wyposażone są w interfejs RS232. Zastąpiono go interfejsem USB, jednak złożoność implementacji tego drugiego powoduje, że jest on bardzo rzadko stosowany w konstrukcjach amatorskich, w których nadal króluje UART. Pomostem pomiędzy tymi interfejsami są konwertery USB/UART zwykle z układami firmy FTDI. Przedstawione rozwiązanie ma w stosunku do innych dwie podstawowe zalety: dostępne ...

RaspbPI_PLUS_GPIO Moduł rozszerzeń GPIO Pi B+

Numer: Czerwiec/2015

Opisywany projekt modułu rozszerzeń umożliwia zastosowanie Raspberry Pi+ w aplikacjach kontrolnych i sterujących, zapewniając dostęp do wszystkich sygnałów GPIO dostępnych w nowej wersji.

Zasilacz anodowy

Numer: Czerwiec/2015

Współcześnie konstruowanie zasilacza laboratoryjnego jest przedsięwzięciem zupełnie nieuzasadnionym ekonomicznie chyba, że ma on być produkowany w tysiącach egzemplarzy. Jednak oprócz chęci bogacenia się, źródłem ludzkiego działania są również różnorakie pasje i żądze stanowiące formę rozładowania gromadzących się pozytywnych lub negatywnych emocji. Zatem chcąc zaspokajać indywidualną potrzebę konstruowania urządzeń ...

Miernik UIPTR

Numer: Lipiec/2015

W Elektronice Praktycznej nr 2/2013 opisano projekt miernika UIPT przeznaczonego do zasilacza laboratoryjnego. Teraz postanowiliśmy przedstawić podobne urządzenie, jednak mające inne możliwości - miernik UIPTR. Oprócz pomiaru napięcia, prądu, mocy i temperatury, miernik potrafi również wyliczyć rezystancję dołączonego obciążenia. To jednak nie jest najbardziej istotna różnica - ważniejsze, że ten miernik potrafi ...

Zasilacz arbitralny powerBank

Numer: Lipiec/2015

Zasilacz laboratoryjny należy do podstawowego wyposażenia warsztatu każdego elektronika amatora i profesjonalisty. Nie dziwi więc fakt, że wielu z nas urządzenie tego typu czyni celem jednej z pierwszych inwestycji lub samodzielnie zbudowanego projektu. Współczesne zasilacze laboratoryjne często są wyposażane w dodatkową funkcjonalność, to jest w możliwość programowania kształtu napięcia wyjściowego oraz ogranicznika prądowego. ...

Programowany wyłącznik czasowy zasilania

Numer: Lipiec/2015

Niejednokrotnie zachodzi potrzeba kontrolowania czasu pracy urządzenia zasilanego napięciem sieciowym. W handlu dostępne są różne wyłączniki czasowe, jednak większość z nich wymaga czasochłonnego konfigurowania. W szczególności, gdy kontrola ogranicza się do samoczynnego wyłączenia po zadanym czasie, takie rozwiązania stają się nieefektywne. W tym celu powstał opisywany projekt. Rekomendacje: głównym przeznaczeniem ...

Liniowy wzmacniacz mocy nadajnika

Numer: Lipiec/2015

Zadaniem wzmacniacza mocy jest wytworzenie wymaganej mocy wyjściowej wielkiej częstotliwości nadajnika i dostarczenie jej do anteny, przy jak najmniejszej mocy sterującej z możliwie największą sprawnością. Wzmacniacz można zbudować dosłownie w jeden wieczór, ponieważ nie wymaga on wykonania płytki drukowanej. Rekomendacje: układ może pełnić rolę wzmacniacza końcowego transceivera QRP/80 m zapewniając podniesienie sygnału ...

Miniaturowy wzmacniacz słuchawkowy HP_Amp_TDA1308

Numer: Lipiec/2015

Niewielki wzmacniacz słuchawkowy wyposażony we własne zasilanie akumulatorowe, przydatny do urządzeń wyposażonych tylko w wyjście liniowe. Autonomiczne zasilanie akumulatorowe ułatwia zastosowania przenośne.

Zasilacz modułowy

Numer: Lipiec/2015

Przedstawiony układ może również być pomocny konstruktorom, którzy nie chcą tracić czasu na samodzielne opracowanie zasilacza i gotowi są zastosować moduł zasilający, który będzie wchodził w skład ich urządzenia. Zaletą proponowanego rozwiązania jest możliwość umieszczenia na płytce drukowanej transformatora o mocy z przedziału 1,5...8 VA.

Przegląd złączy Molex dla zastosowań IoT

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Mamy pytanie

Czy korzystasz z kodów QR?

Czy korzystasz z kodów QR, które są umieszczone przy nowinkach podzespołowych w Elektronice Praktycznej?

Tak
Nie

Elektronika Praktyczna

Lipiec 2018

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym