壹、電子定時器的電路組成
圖1是電子定時器的組成框圖,由激光發射電路、激光接收電路、計數電路、控制鎖定電路、定時與顯示電路、100Hz時鐘電路和電源電路組成。圖2是激光發射電路的示意圖,圖3是電子定時器的核心部分的示意圖。
二、電路工作原理
1.激光發射電路激光發射電路非常簡單。它是由壹個激光二極管(取自玩具激光筆)和壹個三極管(β約為100)組成的簡單驅動電路。調節47k電位器,使激光二極管正常發光。激光二極管發出的紅色激光,經過透鏡聚焦,變成壹束極細的光,相當於壹根短跑弦。
2.定時電路它是整個電路的核心,其定時部分采用了CL102集成電路,集計數、解碼、驅動、UED數字顯示於壹體。打開電源開關K,電路自動清零,包括CD4017,每個通道顯示0000。00 (* * 10).同時由NE555等組成的時鐘電路產生100Hz的定時脈沖信號,定時電路處於定時等待狀態。當看到發令槍冒煙時,迅速將K1換到1和2,因為此時只有CD4017的YO端輸出高電平,其他各路輸出低電平,CD4017的計數輸出端連接的晶閘管處於關斷狀態,所以各計時單元中CL102的LE端,因此,添加到每個CL102 CP端子的時鐘信號是有效的。此時,. 100 Hz的時鐘信號被同時施加到每個計時單元以開始計時。當第壹個運動員沖過終點,身體擋住激光束時,光電二極管為高阻抗,BG1關斷,其集電極輸出壹個高電平脈沖,加到CD 4017的計數輸入端,Y1輸出壹個高電平,與之相連的晶閘管導通並壹直保持,在其陰極的電阻兩端產生壹個約5V的高電平。第壹個計時單元的LE端加5V電平,第壹個計時單元停止計時並鎖定分數,其他計時單元繼續計時。當第二名運動員沖過終點線時,壹個高電平脈沖也施加到CD4017的CP端。CD4017的Y2輸出高電平,與之相連的可控矽導通並保持,在其陰極的電阻兩端產生約5V的高電平,這個5V電平加到第二計時單元的LE2端,使第二計時單元停止計時並鎖定這個結果,其他計時單元繼續計時...當第十個運動員沖過終點時,CD4017得到第十個計數脈沖,其進位端輸出壹個進位脈沖,用來控制第十個計時單元。同樣,第十個通道停止計時並鎖定該通道的性能。由於電子計時器的所有計時單元同時開始計時,每次計時的終止由電路自動完成,排除了人為因素的影響,提高了計時的準確性和公平性。
要做下壹次,只要關掉時鐘信號,也就是把K1轉到二三檔。同時,關閉壹次電源,再次通電時,電路會自動取消上壹次成績,再次處於等待計時狀態。
如果比賽是在環形封閉跑道上的多圈比賽,在運動員進行最後沖刺之前。向上轉動K2使CD4017的EN端處於高電平,那麽沖刺前加到CD 4017的CP端的計數脈沖無效,不會影響計時電路的連續計時。當所有運動員都進入最後壹圈時,向下撥K2,準備依次終止各賽道的等待狀態。
三、制作與調試
這個電路的制造非常簡單。根據需要焊接所有部件。下面詳細說說調試。1.激光接收電路的調試主要是調整BGl的下偏置電阻RP2約為100),保證光電二極管BGl在有激光照射時飽和導通,無激光照射時關斷。
2.SCR閉鎖控制電路的調試調整SCR陰極上的電阻,使SCR開啟後的電流略大於其保持電流,同時保證SCR開啟時陰極上有5V左右的DC電壓。為了降低功耗,在保持電流時應盡量選擇小功率的單向可控矽整流器。
3.時鐘電路的調試這也是整個電路調試的關鍵,會直接影響定時器的計時精度,也就是如何保證時鐘電路產生壹個比較標準的100t{z脈沖信號。方法l:用示波器顯示完整的50Hz?打開波形。然後將時鐘電路的脈沖信號加到示波器上,調節時鐘電路中的電位器RP1,使其正好顯示兩個周期的矩形脈沖,這樣時鐘信號的頻率為100Hz。方法二:用標準頻率計測量其頻率,調節時鐘電路中的電位器顯示100Hz。方法三:用標準信號發生器和示波器,使標準信號發生器輸出100Hz的矩形波。調整時鐘電路中的電位計,使周期(即頻率)相同。方法四:用秒表調節,不用任何儀器。具體步驟是:打開電子計時器的電源,然後同時按下秒表和計時器的K3。當秒表計時到600秒時。同時停止計時器,看計時器是否顯示0600.00。如果沒有,根據其速度調整時鐘電路中的電位計,然後重復上述步驟。重復幾次後,只要誤差不太大,因為即使不準,標準也是壹樣的,計時的公平性依然不失。
四、使用註意事項
電路組裝調試後,即可投入實際使用。使用時,激光發射電路應部分封裝在質量相對較大的盒子中,盒子應固定在堅固的鋁制三腳架上。三腳架的高度約為50-10 ocm,即激光發射器發射的水平激光束距離地面約為50-100 cm,以保證所有運動員通過激光線時只能阻擋壹次激光。光敏電阻封裝在壹個內徑約為10mm,長度為100mm的黑色細長圓柱體的底部,通過壹根細長的導線和插頭與定時器主機相連。圓柱體也固定在三腳架上,其高度可在50至100 ERA範圍內調節。反復調整兩者的高度和方向,使激光發射器發出的激光束剛好能落在光電二極管上,激光束要與終點沖刺線平行,壹旦調整好就不能再移動了。
值得指出的是,時鐘電路為了簡單起見,使用了CL102集成電路,所以不能單獨顯示時、分、秒,只能以秒為單位顯示。同樣,為了簡化電路,方便PCB板的設計,控制和鎖定部分采用了可控矽,會略微增加功耗,所以電源要用5節1號鎳氫電池或鉛蓄電池供電。