Wie Zeitmessung realisieren?

[PCF8574P]

Hallo,

Ich möchte mir eine Stoppuhr bauen mit einer Auflösung von 00,000001s und LED-Displays. Also auf eine µSekunde genau und maximal 10 sekunden.

Als Taktgeber will ich einen 1MHz Quarzoszi benutzen.
Ich möchte ausnahmsweise keinen µC nehmen, sondern nur normale 74HCs und CMOS Bauteile.

Hat jemand schon so etwas gebaut?
Gibt es irgendwo pläne?
Sind 4017er geeignet?

Wenn ich im falschen Forum gelandet bin, Sorry.


MFG Max

[PicNick]

Sollte kein Problem sein, gebaut hab ich sowas schon, aber in den 70-ern, mit lauter TTL Ic
7400 u. 7402's Oszillator u. Logik
7490 als kaskadierte Zähler.
irgendwelche 7-segment decoder (weiss nicht mehr)
Für start -stop ev. Schmitt-Trigger, auch aus der 74 serie

Die Grenzfrequenzen musst du nachgucken, normalerweise weit über 1MHZ, wenn ich mich erinnere.

[PICture]

Hallo!

Für 7-Segment LED Display eignen sich die 4017 nicht.

MfG

[Besserwessi]

Bei Zeiten bis 10 s auf 1 µs genau zu werden, ist schon anpruchsvoll. Das ist imemrhin 0,1 ppm. Wenn es nur um 1 µs Auflösung geht, dann ist es dagegen relativ einfach.
Für Start - Stop wird man vermutlich ein Flipflop wie 74HC74 brauchen.

So eine ähnliche Schaltung habe ich noch liegen, allerdings leider ohne die Vorwiderstände für die LEDs. ](*,) Geht dann halt nur mit 4 V.
Da halt man ganz schön viel zu löten. Schon allein die 8x7 = 56 Vorwiderstände sind ein Menge.

[PCF8574P]

Hallo,

Die ich möchte halt relativ genau messen, eben auf diese 1µs.
Wenn es im µs-Breich meinetwegen +/- 3µs abweichung gibt, ist das nicht so schlimm da die letzte Stelle sowieso immer die ungenaueste ist. Aber darüber sollte es schon genau sein, soweit man das mit einen Lochrasteraufbau hinbekommt.

Die maximalen 10s habe ich mir praktisch ausgedacht. Da ich maximal so 3-5s messen werde, und so Luft nach oben habe.

Welche Frequenz ist denn da geeignet?

@Besserwessi: Ich schrecke nicht vom Löten zurück. Muss man vor dem FlipFlop, oder danach, einen Schmitttrigger platzieren?

@PicNick: Hast du noch einen Plan rumliegen?

MFG Max

[PicNick]

Ich kann mal rumkramen, ist aber auch leicht rekonstruierbar.
Das eigentliche Gewurstel ist ja das Display, du hättest ja 11 Stellen.
Und bei jeder Stelle hat man prinzipiell Zähler, Decoder, 7-seg
Das ist eine Menge Draht.
Kaum weniger, wenn man das Display mit Bus und multiplexen macht
(Ich hatte damals aus einem Uralt-Hex-Taschenrechner eine 9-stellige 7-segment Anzeige)
war dann (bei mir)
9 mal --> Zähler, Tri-state-Buffer
1 mal ---> 7-seg decoder, 7442 (4:10) als Kathodentreiber und selector
und noch eine Teilerkette für das muxen

Alles das kann man sich mit µC weitgehend ersparen, weil der macht das dann soft-mässig mit Multiplexen, zusätzlich auch die ganze Logik, Entprellung + Speicherung von Einzelwerten (zwischenzeit) etc.

Also, das ganze halbwegs betriebsicher aufzubauen mit "diskreten" IC würde ich abraten und selbst auch nicht mehr machen, genau für sowas gibt's ja die µC

[PCF8574P]

Ich habe doch nur 8 Stellen. Ich weis das man da sehr viele ICs braucht und das ganze dann ziemlich aufwendig wird. Vielleicht lasse ich mich doch noch breitschlagen das ganze mit einen µC zu machen.

Mich interessiert einfach sowas mit diskreten ICs zu bauen.


MFG Max

[Besserwessi]

Bei den Decodern gibt es wohl immer nur einen Decoder pro IC. Bei den Zahlern gibt es immhin wechlche wo man 2 Stellen in einem IC hat (z.B. 74HC393).

Ob man am eingang noch Schmidt Trigger Eingänge braicht, hängt vom Eingangssignal (Start,Stop, Rest) ab. Fürs ein/Auschalten braicht man dann aber noch ein Logic gatter.

Das wären als ICs dann:
8 mal Decoder
8 mal HC393 (Zähler)
1 mal HC74 (FlipFlop)
1 mal HC00 oder ähnlich (NAND), ggf, auch durch 2 te Hälfte des HC74 zu ersetzen ( 2 MHz Takt)
1 mal HC14 oder ähnlich , ggf. auch gleich als Nand mit Schmidtreiggereingang.

[PCF8574P]

Hi,

Wie ich sehe brauche ich nur 2MHz Takt?

Ich schaue mir mal die Teile an und denk mal drüber nach wie ich sie zu verbinden habe....

Das Start/Stopp Signal kommt entweder von einen normalen Taster oder einer Lichtschranke.

MFG Max

[Besserwessi]

Die Idee mit dem 2 MHz Takt ist folgende:
Man nutzt die eine Hälfte des HC74 als Teiler durch 2, den man auch anhalten kann (über den R oder S Eingang). Dadurch spart man sich das Gatte für das ein/Ausschalten des Taktes.

Wenn das Signal von der Lichtschranke nicht sauber ist, dann wäre ein Schmidttrigger sinnvoll. Für die Taster geht es auch ohne.

Oben war noch ein Fehler drin: es reicht 4 mal HC393.

[PICture]

Hallo!

Wenn man die Zeit auf dem Display dezimal haben möchte, besser sind 74XX390.

MfG

[PCF8574P]

Hallo,

ich habe noch was besseres gefunden: den 4026
Das ist Zähler und Decoder in einen.

Brauche ich jetzt 1 oder 10MHz wenn ich 8 4026er Nehme?

Als Start/Stopp nehme ich ein FlipFlop mit Schmitttrigger.

Wie muss ich das FlipFlop mit dem Schmitttrigger verbinden?

MFG Max

[PICture]

Wenn dir die Zeit mit einer Auflösung von 1 µs reicht, ist als Taktfrequenz 1 MHz ausreichend. Zuerst mussen die Amplituden/Pegel und Flanken (Quellen) für Start und Stop definiert werden. Erst dann wird es möglich nötige Eingangsstufen festzulegen.

MfG

[PCF8574P]

Nunja. Als Lichtschranke wollte ich einfach eine IR-LED nehmen und ein IR-Fototransistor. Diesen müssen wir dann noch entprellen oder?
Irgendwo habe habe ich eine Schaltung gesehen, die hatte einen L393 und die IR-Teile an Bord. Das Ausgangsignal hatte dadurch eine Relativ steile Flanke. Ich schaue das ich die Schaltung nochmal finde, dann werde ich sie posten um zu schauen ob man die so verwenden kann.

Wenn ich es richtig verstehe, wird zum Starten und Stoppen nur die Clock-Leitung vom Quarzoszi getrennt. Liege ich in der Annahme richtig?

Morgen werde ich mal einen Schaltplan hochladen, bis auf die Eingangstufen.

MFG Max

[Besserwessi]

Die Lichtschranke kann mit mit einem Komperator wie dem LM393 machen, oder mit einem Schmidt-trigger (z.B. 74HC14). Der Schmidet trigger ist nicht ganz so flexibel, dafür schneller und braucht eher weniger Strom und praktisch keine extra Schaltung.

Für Start Stop muß nur der Takt angehalten werden. Das Flipflop braucht man, um zu Speichern ob der Zäher laufen soll,oder nicht. Mit nur einem Flipflop kann man aber noch nicht verhindern das man nach dem Stop ein zweites Stratsignal bekommt, und dann weiterzählt. Wenn man das auch will, braicht man 2 Flipflops für den Zustand, und entsprechend ein extra Gatter fürs an/aus.

[steep]

Sofern Du beim Händler um die Ecke noch findest ICM7226A von Intersil. Ansonsten hier bei Littlediode (http://www.littlediode.com/components/ICM7226a_Integrated_Circuit.html?gclid=COCJsq-61JwCFc4TzAoddEhMLQ). Kosten etwa 50€

CMOS Design for Very Low Power
Output Drivers Directly Drive Both Digits and Segments of Large 8-Digit LED Displays
Measures Frequencies from DC to 10MHz; Periods from 0.5µs to 10s
Stable High Frequency Oscillator uses either 1MHz or 10MHz Crystal Both Common Anode and Common Cathode Available
Control Signals Available for External Systems Interfacing
Multiplexed BCD Outputs

http://www.intersil.com/data/fn/fn3169.pdf

[PCF8574P]

Waaaas???? 50€ für so ein IC????
Ne steep, das is mir zu teuer.

dann werde ich die Variante nehmen mit dem L393. Im Moment kenne ich mich nicht so mit FlipFlops aus. Wie würdet ihr die verschalten?
Achja, ich brauche nur ein FlipFlop, da es durchaus aus sein kann das ein 2. Startsignal kommt und ich weiterzählen will.

MFG max

[PICture]

Im 74XX393 sind zwei Hexzähler drin und, wie ich schon geschrieben habe, für dezimal brauchst du 74XX390. Möchtest du die 4026 nicht mehr anwenden ?

So wie ich das sehe, hast du deine Wünsche nocht nicht entgültig festgelegt. Lieber länger denken, dann geht die Montage schneller... :)

Am besten erstell dir, bitte, zuerst ein Blokdiadramm mit allen Ein- und Ausgangssignalen. Erst dann kann man jedes Block optimal entwickeln. Ich bin natürlich bereit dir bei der Entwicklung zu helfen.

MfG

[PCF8574P]

Hi,

doch, ich verwende jetzt sicher die 4026er.

Im Moment geht es nur noch um das Start/Stop Signal.

Ich erstelle mal ein Blockdiagramm.

MFG Max

[PCF8574P]

Das Blockdiagramm ist fertig:

Im 2. Diagramm ist das was bereits fertiggestellt ist, rot markiert.

[PICture]

Vielen Dank für die Mühe. :)

Ich sehe, dass du wirklich nur noch den Start/Stopp Block zum entwickeln hast. Es ist aber noch zu allgemain, man braucht für die 2 Lichtsranken noch einen Zeitdiagram mit Flanken von der beiden und was soll jeweils mit der Taktfrequenz vom Quarzoszillator geschiehen, dass heißt, soll sie gezählt werden oder nicht. Ich würde es am besten in drei Zeilen haben, ungefähr so wie im Code skizziert.

MfG

__________
Lichtsranke 1 ___| |_________________________________
____________
Lichtsranke 2 _____________________________| |_____

Takt ____||||||||||||||||||||||||||__________________


(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[PCF8574P]

Hallo,

genau wie in deinen Code skizziert.

Mehr will/brauche ich nicht.

Zeitdiagramm habe ich noch nicht. Aber ich kann später mal die Schaltung der Lichtschranken hochladen.

[PICture]

Es ist schon alles klar, ich brauche von dir nichts mehr, ich muß nur nachdenken. :)

[PCF8574P]

Also, im Anhang eine von 2 Lichtschranken.
Wenn der IR-Transistor eine Spannung von 2V erreicht, dann schaltet der LM durch.

MFG Max

[PICture]

Ich habe leider noch eine wichtige Frage an dich. Möchtest du mit einfachster Version anfangen, die bei Problemen ausgebaut wird, oder das ganze gleich fertig bauen ?

Die zweite Möglichkeit ergibt kompliziertere Schaltung, die aber fast alles berücksichtigt (z.B. längere Flanken von den Lichtsränken, wo die schnelle CMOS Gatter oszillieren können, usw.). Man muss auch noch den Ausgangszustand nach dem Einschalten der Versorgungsspannung (+5 V ?) definieren, die auf deinem Blockdiagramm fehlt, oder ist es Reset ?

MfG

[PCF8574P]

Hallo PICture,

Die 2. Möglichkeit finde ich schon cool.
Ja, die Versorgungsspannung ist 5V von einen 78S05.
Der Ausgangszustand nach dem Einschalten sollte Reset sein, also: 00,000000. Ist das aber nicht standartmäßig so beim 4026?

Hast du ICQ oder so?
Dann könnten wir irgendwie schneller Entwickeln.

MFG Max

[PICture]

Sorry, ich habe vergessen meine Signatur anzuhängen... :)

Wenn man per ICQ sprechen könnte, heiße ich dort genauso, benutze aber nur ICQ2go.

Der 4026 hat zwar einen Reset-Eingang, wartet aber auf entsprechendes Signal...

MfG

[PCF8574P]

Hallo,

Per ICQ kann man doch sprechen...
Skype, mal schauen ob ich des noch hab...

Für den Reset habe ich ja einen extra Taster.
man müsste also schauen was der Ausgangszustand nach dem Einschalten ist. Ich glaube aber das es 0 ist.

MfG Max

[PICture]

Ich weiß aber, dass es zufälliger Zustand ist. Kannst du die Taste auch noch an z.B. Flip-Flops (FF) anschliessen, die nach dem Einschalten gelöscht/gesetzt werden sollen ? Das hätte die Schaltung vereinfachen (siehe Code).

MfG
1 MHz
Start >--------+
| V
.-----. |
+-|D S Q|-+ |
| | | | +--+ |
+-|> _| | | | |
| | R Qo | | === | __
==='-----' | | GND +-| \
GND | | .-----. | 4 )o------> 4026
Stopp >--------+ +-|D S Q|-----|__/
4013 | |
LS1 >---------------|> _|
| R Qo
'-----'
|
O
/^\
| 2 |
__ |___| __
+-| \ | | / |-+
LS2 >--------+ | 1 )o-+ +-o( 3 | +----------< Reset
+-|__/ \__|-+

1,2,3,4 - 4093

[PCF8574P]

soooo.

Hier mal der vorläufige Schaltplan.
Bitte sucht mal nach Fehlern und nach Sachen die nicht funktionieren könnten.

http://img5.imagebanana.com/view/swb8kv8h/Komplett2.png

MFG Max

[Besserwessi]

Die Schaltung mit den Flipflops wird so noch nicht ganz gehen, auch wenn sie dem Plan von Picture entspricht. Das Flipflop 1. IC10A (bzw. oben) wird nur von den tastern gesteuert. Erst wenn das 1. Flipflop den Rictigen zustand hat, werden die Lichtschranken betrachtet.

Die Flipflop schaltung sollte 3 zustände kennen:
1) warten auf start, Zähler ist 0 - weiter mit Start (Taster oder Lichtschranke)

2) messen, Zähler aktiv - Weiter mit Stop (Taster oder LS)

3) Stop - Weiter mit Reset taste.

Die Flipflops könnteman dazu so aufteilen:
1). Gesezt, wenn Messung Fertig Messung fertig , zurücksetzen über Reset, setzen über Flanke von FF2 (Stop)

2) Gesetzt wenn Zäher aktiv: setzen über Start, wenn FF1 nicht gesetzt, löschen über Stop

[PICture]

Hallo Besserwessi!

Ich habe den PCF8574P falsch verstanden. Hier die neue Skizze im Code.

MfG
1 MHz

V
|
|
__ | __
Start >-----\ \ __ +-| \
| |o---| \ | )o------> 4026
FS1 >-----/__/ | )o---+-|__/
+-|__/ |
| |
+--------+ |
| |
+--------|-+
| |
| __ |
__ +-| \ |
Stopp >-----\ \ | )o-+
| |o---|__/
FS2 >-----/__/

[PCF8574P]

Hi,

hier der geänderte Schaltplan: http://img5.imagebanana.com/view/zgi90ib9/Komplett3.png

MfG

[Besserwessi]

Die Schaltung sollte gehen, soweit ich das sehe. Allerdings hat hier das Start Signal Priorität, es Wird also wenigstens so lange gezählt wie das Startsignal anliegt. Auch bei einem 2 ten Startsignal wird nochmal weiter gezählt. Es hängt von der Anwendung ab, ob das sinnvoll ist.

Die taste für Hold ist meiner Meinung nach wenig sinnvoll, denn es wird nicht nur die Anzeige angehalten, es wird auch nicht weiter gemessen.

Edit: Doch noch einen Fehler gefunden:
Die Anzeigen müßten mit Gemeinsamer Kathode sein.

Ohne Widerstände wird der Strom durch die IC selber begrenzt. Damit hängt der Strom von der genauen IC Type ab: Mit CD4026 wird es recht dunkel (ca. 1.5 mA). Mit etwas mehr Spannung (z.B. 7 V) sollte der Strom besser passen.

[PICture]

Hallo!

@ Besserwessi

Du hast sicher Recht, weil es die einfachste Lösung ist, die nicht alle Kombinationen von den Eingangssignalen (z.B. halten von Stopp) berücksichtigt. Sie wurde nur für "normale" Bedienung, also Kurzdrucken den Tasten vorgesehen.

Formal müsste man auf dem Schaltplan noch fehlende Funktoren von IC12 (Inverter) und IC13 (NAND) zeichnen, dessen Ausgänge offen und Eingänge mit GND bzw. VCC verbunden sind.

Der Schaltplan ist bis jetzt noch nicht praktisch ausprobiert und deswegen ist noch Auftreten von verschiedenen Problemen und Änderungen möglich.

MfG

[PCF8574P]

Hallo,

Displays werden schon welche mit gemeinsamer Kathode benutzt. Eagle hatte blos den Typ nicht in der Lib.

Die fehlenden Gatter der ICs werden noch eingezeichnet.

Ich werde die Schaltung erstmal soweit aufbauen und schauen ob alles funktioniert. Das mit den Start/Stop Signalen müsste auch funtionieren.

Nacher kommt der fast fertige Schaltplan.


MfG Max