Najczęstszym problemem w przypadku starych aparatów jest określenie jego stanu technicznego. Oczywiście można na oko sprawdzić migawkę, ale czy czasy są prawidłowe, to już inna sprawa. W przypadku długich czasów (1s, 1/2s) nie ma z tym większego problemu, natomiast kłopoty zaczynają się przy czasach krótkich. Nie sposób precyzyjnie odróżnić 1/250s od 1/500s. Od jakiegoś czasu chodził za mną pomysł zrobienia przyrządu pomiarowego. Przeglądałem materiały na temat metod pomiarowych stosowanych w zakładach produkujących aparaty oraz w serwisach. W końcu wpadłem na pomysł, żeby zaprojektować układ elektroniczny, opierając się na mojej wiedzy z zakresu elektroniki. Ponieważ jest ona nieco przestarzała (z początku lat dziewięćdziesiątych), to układ jest zbudowany z wielu prostych elementów cyfrowych, wykonanych w technologii TTL.
Układ składa się z generatora kwarcowego 100kHz zbudowanego na czterech bramkach NAND, bloku liczników dziesiętnych oraz wyświetlaczy siedmiosegmentowych z dekoderami. Czwarta bramka NAND sterowana jest jednocześnie przez generator oraz fototranzystor z inwerterem. Otwarcie oświetlonej migawki powoduje pojawienie się stanu niskiego na fototranzystorze, co daje stan wysoki na wyjściu inwertera, czyli jednocześnie jednym z wejść czwartej bramki NAND. Na drugie wejście podawany jest prostokątny sygnał 100kHz, co daje na wyjściu bramki przebieg prostokątny tak długo, jak długo oświetlany jest fototranzystor, czyli otwarta jest migawka. Impulsy są zliczane przez układ liczników, a wynik wyświetlany na wyświetlaczach. Wyłącznik S1 kasuje wynik po odczytaniu i umożliwia kolejny pomiar. Układ wyświetla czas otwarcia migawki z dokładnością do stutysięcznej części sekundy, co jest wystarczające nawet dla aparatów z czasem 1/8000s. Wynik pomiaru, to np: 1/50s=0,02000s, lub 1/125s=0,00800 itd.
Schemat blokowy testera
Układ składa się z generatora kwarcowego 100kHz zbudowanego na czterech bramkach NAND, bloku liczników dziesiętnych oraz wyświetlaczy siedmiosegmentowych z dekoderami. Czwarta bramka NAND sterowana jest jednocześnie przez generator oraz fototranzystor z inwerterem. Otwarcie oświetlonej migawki powoduje pojawienie się stanu niskiego na fototranzystorze, co daje stan wysoki na wyjściu inwertera, czyli jednocześnie jednym z wejść czwartej bramki NAND. Na drugie wejście podawany jest prostokątny sygnał 100kHz, co daje na wyjściu bramki przebieg prostokątny tak długo, jak długo oświetlany jest fototranzystor, czyli otwarta jest migawka. Impulsy są zliczane przez układ liczników, a wynik wyświetlany na wyświetlaczach. Wyłącznik S1 kasuje wynik po odczytaniu i umożliwia kolejny pomiar. Układ wyświetla czas otwarcia migawki z dokładnością do stutysięcznej części sekundy, co jest wystarczające nawet dla aparatów z czasem 1/8000s. Wynik pomiaru, to np: 1/50s=0,02000s, lub 1/125s=0,00800 itd.
Schemat układu
Sam układ jak widać jest prosty, pytanie tylko czy będzie działał prawidłowo. Żeby to sprawdzić złożyłem układ testowy na płytce prototypowej. Prototypowe płytki do Arduino są świetne. Kiedyś układ testowy trzeba było lutować na płytce uniwersalnej, lub od razu trawić płytkę docelową. Dodatkowo do płytki prototypowej można podłączyć układ stabilizatora (w prawym dolnym rogu na zdjęciu poniżej) i zasilać całość napięciem 5V lub 3,3V przy pomocy dowolnego zasilacza lub przez USB. Zmontowany układ zawiera dwa liczniki z dekoderami i wyświetlaczami, uproszczony generator (nie jest stabilizowany kwarcem) oraz układ z fototranzystorem, pozwalający na uruchomienie pomiaru po otwarciu migawki.
Układ testowy
Układ działa prawidłowo i choć nie jest jeszcze w pełni funkcjonalny, to pozwolił przetestować zasadę działania. Teraz czas zabrać się za lutowanie docelowego testera. Ponieważ nie mam chwilowo warunków do trawienia płytek, wykorzystam płytki uniwersalne.
Układ tego typu można również złożyć z elementów wykonanych w technologii CMOS. Jest to również korzystne z tego względu, że stosując układ 4026 mamy do dyspozycji zintegrowany licznik z dekoderem na wyświetlacz siedmiosegmentowy, czyli dwa w jednym.
Dużym problemem jest natomiast zdobycie kwarcu 100kHz (mnie się udało zdobyć tylko jeden). Można to ominąć wykorzystując nieco bardziej dostępny kwarc 1MHz. Trzeba wtedy dodać dzielnik częstotliwości (podział przez dziesięć) lub wstawić dodatkowy segment licznika z dekoderem i wyświetlaczem pomiędzy generatorem oraz licznikiem przyporządkowanym stutysięcznym częściom sekundy. Otrzymamy w ten sposób sześć miejsc po przecinku, czyli jedną milionową część sekundy.
Inną możliwość budowy tego rodzaju układu pomiarowego podsunął mi sprzedawca w jednym ze sklepów z częściami elektronicznymi. Można wykorzystać układ Arduino, czyli programowany sterownik procesorowy. Do wykonania tego typu testera wystarczy najtańszy klon tej platformy, wyświetlacz LCD oraz parę podstawowych elementów elektronicznych. Trzeba tylko umieć go zaprogramować. To będzie moje następne zadanie, jak już uruchomię moją wersję.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz