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1.8 反应测试器

人们对事物或信号的反应速度有快有慢。反应测试器可以测出您对信号的反应速度,并将反应能力分为九段,反应速度越快段数越高。反应速度最快者(反应时间在50ms之内)为9段,反应速度最慢者(反应时间超过400ms)为1段。经常进行反应测试训练,可以逐步提高您的反应速度。

1.8.1 电路工作原理

如图1-87所示为反应测试器电路。由开机延迟电路、测试信号灯、时钟振荡器、减法计数器、驱动电路、显示光柱、测试按钮和控制电路等部分组成。如图1-88所示为原理方框图。

图1-87 反应测试器电路

图1-88 反应测试器原理方框图

电路中共使用了16个数字门电路(或非门D 1 ~D 4 ,反相器D 11 ~D 16 、D 21 ~D 26 ),包含在3块CMOS数字集成电路中。以及CMOS移位寄存器集成电路(IC 1 )。显示部分使用了10只发光二极管(VD 1 ~VD 10 )。S 1 为测试按钮,S 2 为电源开关。

反应测试器工作原理是开机时延迟数秒后,测试信号灯亮,同时减法计数器在时钟脉冲作用下开始递减,由VD 2 ~VD 10 组成的发光二极管(LED)光柱逐步缩短。当被测试人按下测试按钮时,时钟振荡器停振,减法计数器处于保持状态,LED光柱显示出结果(以1~9段的形式显示)。

(1)减法计数器

减法计数器实际上是一个8位移位寄存器,由IC 1 构成。IC 1 采用双4位静态移位寄存器CD4015,其内部含有两组独立的4位串入-并出移存器,两组移存器级联使用,组成8位右移寄存器,如图1-89所示。

图1-89 减法计数器

开机延迟电路的输出信号(先是“1”,数秒钟后变为“0”)作为其串行输入数据,在时钟脉冲CP的作用下迅速右移。当CP中止时,数据停止右移并处于保持状态。移存器的8位寄存单元的状态由Q 1 ~Q 8 输出,通过驱动电路D 13 ~D 16 、D 21 ~D 24 驱动发光二极管显示出来。

(2)开机延迟电路

开机延迟电路由D 1 、R 1 、C 1 等组成,如图1-90所示。刚开机时,D 1 输出为“1”,使减法计数器IC 1 的8位寄存单元在时钟脉冲CP作用下迅速全为“1”。

图1-90 开机延迟电路

3~4s后,D 1 输出变为“0”,同时使:①测试信号灯VD 1 亮;②减法计数器IC 1 的输入数据变为“0”;③或非门D 2 开启。D 2 的作用是使测试按钮S 1 只有在测试信号灯VD 1 亮后才起作用,提前按下无效。

(3)时钟振荡器

时钟振荡器由D 25 、D 26 等组成,产生周期约50ms的时钟脉冲CP。该时钟振荡器受D 3 、D 4 组成的RS触发器的控制,而RS触发器的输出状态(Q端)又受到测试按钮控制信号和开机置位信号的控制。

如图1-91所示,刚开机时,C 3 、R 15 组成的置位电路将RS触发器置位,使 Q =1,时钟振荡器起振,输出脉冲方波。当测试按钮被按下时,D 2 输出控制信号将RS触发器置零,使 Q =0,时钟振荡器停振,输出为“0”。

图1-91 时钟振荡器

1.8.2 元器件选择

IC 1 采用静态移位寄存器集成电路CD4015。D 1 ~D 4 使用了一块或非门集成电路CD4001,内含4个独立的或非门。D 11 ~D 16 、D 21 ~D 26 各使用了一块缓冲器集成电路CD4049,内含6个独立的反相器,具有大吸收电流的特点,可直接驱动发光二极管。各集成电路引脚功能如图1-92所示。

图1-92 各集成电路引脚功能

电路中采用了两种发光二极管。测试信号灯VD 1 采用直径5mm的圆形绿色发光二极管,LED显示光柱VD 2 ~VD 10 采用截面为2mm×5mm的方形红色发光二极管。两种发光二极管的内部结构和引脚特征相似,正极内电极较小、引脚较长;负极内电极较大、引脚较短,如图1-93所示,安装时不要弄错。

图1-93 发光二极管引脚(尺寸单位:mm)

测试按钮S 1 采用带键帽的轻触按钮开关,如图1-94(a)所示。也可自选一个美观的树脂纽扣等作为键帽,在树脂纽扣的底部钻一个与按钮S 1 的按柄直径相同的孔,涂上胶后套在无键帽轻触开关的按钮柄上即可,如图1-94(b)所示。

图1-94 测试按钮

1.8.3 制作步骤

制作时可按以下步骤进行。

(1)制作电路板

反应测试器电路板如图1-95所示。截取一块50mm×130mm的单面敷铜板,按图画好电路走线后腐蚀而成,并在元件安装孔处(图中画小圆圈处)钻好直径0.8mm左右的孔。需注意4块集成电路的引脚孔位置必须准确,以防安装困难。为方便焊接,可在铜箔面涂一层松香水(松香碾成粉末溶于酒精中而成)助焊。

图1-95 反应测试器电路板(尺寸单位:mm)

(2)电源采用扣式9V层叠电池,电池扣板可自制。如图1-96所示从废旧层叠电池中拆下带安装扣的小胶木板,从其背面焊上正、负极引线即可。

图1-96 拆下电池扣板

因为扣式电池的正极为阳扣、负极为阴扣,所以焊接电池扣板的引线时需注意,正极引线焊在阴扣上,负极引线焊在阳扣上,如图1-97所示,不能弄错,以保证电池能极性正确地扣上。

图1-97 焊上引线

(3)安装元器件

元器件安装位置如图1-98所示(元件面)。将各元器件安插到电路板的相应位置上,其引脚从安装孔中穿出至铜箔面并焊牢。安插集成电路时,要注意其引脚顺序不能弄错。图1-98中的4道黑线是短路线。

图1-98 元器件安装位置

为保证反应测试器整机结构的匹配,各元器件安装焊接在电路板上的高度应符合图1-99的要求。发光二极管(VD 1 ~VD 10 )顶端距电路板表面14mm,开关按钮(S 1 、S 2 )的手柄顶端距电路板表面为16mm。其余各元器件的安装高度不得超过10mm。

图1-99 元器件高度限制(尺寸单位:mm)

(4)改制或自制外壳

反应测试器需要一个能容纳下电路板和电池的扁长形状的外壳,如图1-100所示。可用适当大小的成品遥控器外壳改制,也可用有机玻璃或塑料板自制。在外壳上盖上对应发光二极管和开关、按钮的地方开好相应的圆形或方形的孔。

图1-100 制作外壳

(5)制作面板

反应测试器面板如图1-101所示。面板可用薄塑料板或有机玻璃板制成,也可用立时贴胶纸制成,并粘牢在外壳上盖上即可。对于用成品遥控器壳改制的外壳,面板正好可遮盖住原外壳上多余的孔。

图1-101 反应测试器面板

1.8.4 电路调试

反应测试器的分段时间差取决于时钟振荡器(D 25 、D 26 )产生的时钟脉冲的周期。图1-102中所示电路参数每50ms为一个段差时间,如果您认为这指标对反应速度的要求过高,可调节R 17 予以改变,如图1-102所示。

图1-102 电路调节

当R 17 为75kΩ时,段差时间为75ms,即反应时间在75ms之内者为9段,超过600ms者为1段。

当R 17 为100kΩ时,段差时间为100ms,即反应时间在100ms之内者为9段,超过800ms者为1段。

1.8.5 使用方法

使用时,手持反应测试器,打开电源开关,同时双眼注视反应测试器上端的测试信号灯(绿色圆形发光二极管)。当测试信号灯亮时,迅速按动测试按钮,这时LED光柱的高度即指示出您的反应能力为几段。关上电源开关数秒钟后再打开,即可进行第二次测试。 IWtZiuHO5U/Pzm0Z0NkWvbR3ntL5CrV58chXfzUZAO8lH/6ir7PSlPHNWVNs0v7j

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