フリーサーキット  電子ストップウォッチ回路 028
 「フリー・ソフト」という無料のソフトウェアがある。
 「フリー・サーキット」という無料の電気回路があってもいいじゃないか。・・・・ということです・・・

 いろいろな回路を組んでいると、リレーの動作時間とか、作製した回路が設計通りの時間で動いているかを
確認するのが必要になる。 測定器を買えばいいのだが、銭が無く暇と部品は有る。 ならば自作だ。
あくまでも今ある部品で作るとしよう。 

カウンターなどのリセット回路は、まだ考えてない。
 
1マイクロ秒単位の電子ストップウォッチ回路
作業現場で使い易いように表示器にはLED、電源はAC100Vと電池でも動作するようにしたい。
勿論、普通のストップウォッチのように押しボタンのオン・オフで時間の計測ができる。

回路図の緑の枠の上は「スタート」、下は「ストップ」のタイミングを作るもので、上下同じ回路。 電源はDC5V。

各部の説明 (ICの番号は74シリーズ)
 ・チャタリングのある接点などから入力の場合はS1をオンにする
 ・R3とLEDで入力の状態が確認できる
 ・S2で信号波形の「立上がり」と「立下り」のどちらのタイミングで「スタート」又は「ストップ」するかを設定
 ・S3は、いくつ目の「立上がり」か「立下り」で「スタート」又は「ストップ」するかを設定
 ・266はオープンコレクタ出力のEXNOR回路で組んだ4ビットコンパレータ
 ・R7とC2と86でエッジ検出
 ・2つの00で組んだSRFFで「スタート」と「ストップ」を保持
 ・タイマー(OSC)8640Bから最高1MHzのCKを出力
 ・S4は8640Bの分周の設定

ICNo.
19:シュミット・トリガー・インバーター
86:EX-OR
161:ポジティブ・エッジ同期カウンタ
266:オープン・コレクタ・EX-NOR
00:NAND
8640B:タイマー(水晶発振子内蔵)
抵抗、コンデンサの例
R1:100Ω
R2:2kΩ
R3:1kΩ
R4:5.1kΩ
R5:5.1kΩアレー
 
R6:1.2kΩ
R7:3.3kΩ
R8:10kΩアレー

C1:10〜100μF
C2:0.001μF

BCD8桁カウンターと8桁スタティック7セグメントLEDディスプレイ回路
 390は「ダブルBCD非同期カウンター」、47は「BCDto7セグメントデコーダドライバ」

BCD8桁カウンターと4桁スタティック7セグメントLEDディスプレイ回路
上位4桁と下位4桁を157(データセレクタ)で切り替えて表示する。


BCD8桁カウンターと8桁ダイナミック7セグメントLEDディスプレイ回路

トランジスタ部分は、トランジスタアレーでもMOSタイプでも良い。 (151は8to1データセレクタ)




4桁ダイナミック・ディスプレイ回路のコントロール回路 3種 (BCD8桁の内4桁を選択して表示する)
 161(バイナリーカウンター)出力を工夫すれば数種類の表示方法が実現できる。


下位4桁と上位4桁を切り替えて2種類で表示する回路()
「S5」オンで「C」をLレベルに固定したときは、151入力の0〜3が選択される。
「S5」オフで「C」をHレベルに固定したときは、151入力の4〜7が選択される。


上位4桁と下位4桁、それに3桁目から4桁(中位4桁)を切り替えて3種類表示する回路
 切換スイッチ「S6」で表示桁を選ぶ。 スイッチの上から0〜3、2〜5、4〜7。


指定した桁から4桁表示する回路(加算器使用)
 表示開始桁0〜4を「S7」で指定し、161出力と加算して151データセレクタのアドレスにする。
161の出力ABに加える数をS7で設定する。
151の入力が0〜7であるため、S7は0〜7の設定
が可能であるが使用できる範囲は0〜4に限られる。
←4ビット・バイナリー・フル・アダー



ダイナミック・ディスプレイ回路の注意
 ICなどの電子素子に入力された信号を処理して出力されるまでの時間がかかる。 「161出力で151入力
選択から47のLEDドライブ出力」の時間と「161出力から156出力でトランジスタでLED電源供給」までの
時間差がある。
フル・アダーを使う回路は更に時間差が大きくなる。 「時間差」は数十nsだが、例えばOSC発振周波数が
100Hzとすると毎秒数μsも無駄なエネルギーを消費するスイッチングを行うことになる。






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