ЭКЗАМЕНАТОР

May 7, 2010 by admin Комментировать »

Для закрепления и контроля знаний учащихся все шире стали при­меняться различные технические средства обучения — репетиторы, экзаменаторы, экзаменационные карты и т. п. Большая часть из них работает по принципу выбора одного правильного ответа из не­скольких предлагаемых. С методической точки зрения этот принцип страдает существенным недостатком — в предлагаемых ответах со­держится подсказка. Поэтому предпочтительнее устройства, в кото­рых используется метод прямого набора содержания ответа (см., на­пример, статью Р. Майзульса и Ю. Уряшзона «Система контроля знаний учащихся». — Радио, 1978, № 1). Но они обычно громоздки и сложны в эксплуатации.

При разработке описываемого экзаменатора решалась задача со­здания по возможности простого и надежно работающего устройства с прямым вводом цифрового ответа, имеющего информационную емкость 15 десятичных разрядов, являющегося в то же время авто­номным прибором, программа которого может быть быстро изменена в процессе работы.

clip_image002

Рис. 1. Принципиальная схема экзаменатора

Принципиальная схема экзаменатора показана на рис. 1. Его основные узлы: счетчик числа ответов на микросхемах DD2 и DD3; счетчик правильных ответов на микросхемах DD4 и DD5; дешифратор оценки на ло­гических элементах микросхем DD6 и DD7 с ключевыми транзисторами VT1 — VT7; цифровой индикатор оценки HL1; коммутатор программы ответа, состоящий из разъе­ма XI с переключателем SA1 и кнопкой SB1 ввода ответа.

Перед началом работы в экзаменатор вводят про­грамму ответов. Для этого в разъем XI устанавливают вставку, на которой для получения нужного варианта ответов соединены между собой верхние и нижние штырьки. Например, ответ должен быть представлен последовательностью чисел: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5. В этом случае на вставке должны быть соеди­нены между собой верхние (А) и нижние (В) штырьки: 1 и 1, 2 и 2, 3 и 3, 4 и 4, 5 и 5, 6 и 6, 7 и 7, 8 и 8,9 и 9, 10 и 10, 11 и 1, 12 и 2, 13 и 3, 14 и 4, 15 и 5. Соединение нескольких штырьков на верхней стороне (А) между собой (в данном примере 1 и 11, 2 и 12 и т. д.) не нарушает нормальной работы устройства.

После включения питания и кратковременного на­жатия на кнопку SB2 «Уст. О» все счетчики устанавли­ваются в нулевое состояние. При этом на выходе 0 (вы­вод 1) дешифратора DD3 устанавливается уровень логического 0, на остальных выходах — логическая 1. Напряжение логической 1, снимаемое с выхода 15 (вы­вод 17) дешифратора DD3, разрешает прохождение сиг­налов на вход счетчика DD2 числа ответов через эле­мент DD1.1 и одновременно оно же через инвертор DD6.1 поступает на эмиттер транзистора VT1. В это время индикатор оценки HL1- не светится, так как на­пряжение на его сетке близко к нулю. Это исходное состояние экзаменатора.

clip_image004

Рис. 2. Двусторонняя печатная плата (а, в) и схема соединения деталей на ней (б)

Для ввода первой цифры ответа учащийся должен установить переключатель SA1 в положение, соответ­ствующее предполагаемой цифре правильного ответа, и нажать кнопку SB1 «Исполнение». Если цифра ответа выбрана правильно, то на вход инвертора DD1.4 посту­пит сигнал логического 0 с выхода 0 дешифратора DD3 (через переключатель SA1) и на выходе инвертора DD1.4 появится уровень логической 1, который разрешит про­хождение сигнала через элемент DD1.3. При неправиль­ном выборе цифры ответа на выводе 4 элемента DD1.3 останется напряжение, соответствующее уровню логиче­ского 0, и прохождение сигнала через этот элемент бу­дет запрещено. После нажатия на кнопку SB1 на вход­ном выводе 10 элемента DD1.1 и на входе инвертора DD1.2 появится короткий отрицательный импульс. Сво­им фронтом он через инвертор DD1.2 и элемент DD1.3 воздействует на вход счетчика правильных ответов DD4 (при условии, что цифра ответа выбрана правильно), а спадом — на вход счетчика числа ответов DD2 через элемент DD1.1, в результате сигнал логического 0 по­явится на выходе 1 (вывод 9) дешифратора DD3.

Аналогично учащийся вводит последующие цифры ответов. При этом счетчик DD2 совместно с дешифрато­ром DD3 поочередно в соответствии с заданной програм­мой подают уровни логического 0 на контакты переклю­чателя SA1, а счетчик DD4 и триггер DD5 подсчитывают число правильно введенных цифр ответа.

На схеме экзаменатора обозначения выводов де­шифратора DD3 отличаются от паспортных, это сделано для упрощения рисунка печатной платы в местах соединения счетчика DD2 и дешифратора DD3. По­скольку дешифратор является полным для четырех пе­ременных, то такое изменение возможно, надо только изменить маркировку выходных выводов в соответствии с изменением маркировки входных выводов (что и сде­лано в данной конструкции).

После введения 15-й цифры ответа сигнал логиче­ского 0 появляется на выходе 15 (вывод 17) дешифратора DD3, запрещает дальнейшее прохождение импуль­сов на вход счетчика DD2 через элемент DD1.1 и одно­временно через инвертор DD6.1 закрывает транзистор VT1. В результате на сетке индикатора оценки HL1 появится положительное напряжение 27 В, и он высве­тит оценку, соответствующую числу правильно введен­ных цифр ответа: при 15 правильных цифрах — 5; при 12…14 — 4; при 9…11 — 3; при 6…8 — 2; при менее 6 — 1. Такое соответствие обеспечивается применением в счетчике правильных ответов микросхемы К155ИЕ4, первые два триггера (со входа С2) которой делят ча­стоту входных импульсов на 3.

Возможны другие соотношения между числом пра­вильных ответов и оценкой. Для этого необходимо лишь изменить структуру счетчика правильных ответов, при­меняя иные микросхемы или собирая его на отдельных триггерах, изменяя точки подключения дешифратора оценки к счетчику.

Дешифратор оценки знаний учащегося преобразует выходной код счетчика в код семисегментной матрицы согласно приведенной здесь табл. 1. Сигнал единичного разряда 2° на вход дешифратора подается с вывода 8 микросхемы DD4; 21 — с ее вывода 12; 22 — с вывода 8 триггера DD5, а с его вывода 6 — инверсный сигнал 22.

Детали экзаменатора смонтированы на печатной плате размерами 83×45 мм из двустороннего фольгиро-ванного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Цифровой индикатор HL1 гибкими выводами устанав­ливают на плате со стороны деталей.

clip_image005

Рис. 3. Схема блока питания

clip_image006

Рис. 4. Схема увеличения информационной емкости экзаменатора

Конструктивное оформление экзаменатора в значи­тельной мере зависит от вкуса и возможностей его ис­полнителя. Можно использовать микропереключатели типа МПЗ-1 в качестве кнопок SB1. и SB2, в качестве коммутатора программы XI — разъем МРН32-3. Однако установка такого разъема требует длительной предва­рительной подготовки (распайки контактов вставки разъема). Проще в качестве коммутатора использовать 150 пружинящих контактов, сгруппированных в 10 гори­зонтальных рядов. Одну сторону контактов по рядам (горизонтальным) соединяют между собой и с контак­тами переключателя SA1, вторую сторону контактов соединяют между собой по вертикальным рядам и с вы­ходами дешифратора DD3. Тогда для введения програм­мы ответов достаточно подложить под них заранее под­готовленный лист плотной бумаги, с отверстиями против контактов, которые должны остаться замкнутыми.

Переключатель SA1 — любой малогабаритный на 10 положений. Но число положений этого переключа­теля может быть любым, изменится лишь число контак­тов группы В коммутатора, используемых для состав­ления программы ответов. Переключатель можно заме­нить соответствующим числом трубчатых контактов (например, от разъемов типа ШР), которые соединяют с контактами группы В коммутатора XI. В соответствия с предполагаемым ответом в эти контакты вставляют штырек, соединенный гибким проводом с выводами 1 и 2 микросхемы DD1 и резистором R4. Такой переключа­тель особенно удобен в стационарном экзаменаторе, например для проверки знания знаков дорожного дви­жения. В этом случае учащемуся выдают 15 названии знаков и он должен из всех знаков, нарисованных на плакате, поочередно-выбрать указанные.

В экзаменаторе вместо микросхем серии К155 можно использовать аналогичные серии К133 — надо только изменить рисунок печатных проводников. Транзисторы КТ315 могут быть с любым буквенным индексом.

Экзаменатор питается от сетевого блока (рис. 3), обеспечивающего стабилизированное напряжение 5 В при токе не менее 0,2 А — для логической части экза­менатора, пульсирующее напряжение 24…27 В при сред­нем токе 10 мА — для питания анодов и сетки .индика­тора оценки HL1, переменное напряжение 0,85 В при токе 50 мА — для питания его нити накала. Блок пита­ния целесообразно изготовить в отдельном корпусе, так как он займет гораздо больший объем, чем сам экза­менатор, и соединить их четырехпроводным шнуром, изготовленным из гибких проводников сечением 0,25 мм2, продетых в хлорвиниловую трубку диаметром 2 мм. Длина этого шнура может быть до 3…4 м. Для стацио­нарного экзаменатора электронный блок и блок питания могут размещаться совместно.

Трансформатор блока питания наматывают на маг-нитопроводе Ш20Х20: обмотка I содержит 2640 витков провода ПЭВ-1 0,12, обмотка II — 290 витков ПЭВ-1 0,12, обмотка III — 10 витков ПЭВ-1 0,22, обмотка IV — 100 витков ПЭВ-1 0,22. Транзистор КТ801А можно заме­нить на транзистор серий КТ801, КТ807, КТ602 с любым буквенным индексом. Для более эффективного подавле­ния дребезга контактов кнопки SB1 цепочку R3C2 мож­но заменить RS-триггером.

Информационная емкость стационарного экзаменато­ра может быть существенно увеличена путем введения дополнительных счетчиков и дешифраторов. При этом значительно возрастет число задаваемых программой ответов, но увеличится и объем коммутатора.

Таблица 1

Код счетчика

Цифра на индикаторе

22

21

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

2

0

1

1

3

1

0

0

4

1

0

1

5

Схема возможного варианта такого дополнения экза­менатора показана на рис. 4. Здесь вместо одного дешиф­ратора установлено четыре (DD8 — DD11), адресные входы которых соединены параллельно и подключены к выходам счетчика DD2. Выбор того или иного дешифратора, а вместе с тем выбор одного из четырех вариан­тов ответов производят кнопками SB3 и SB4. Так, при обоих отпущенных кнопках в работе экзаменатора уча­ствует дешифратор DD8; при нажатой кнопке SB3 и отпущенной SB4 — дешифратор DD10; при нажатой SB4 и отпущенной SB3 — дешифратор DD9; при обоих нажатых кнопках — дешифратор DD11. Выходы 15 всех дешифраторов соединены со входами элемента DD13.1, который для отрицательных сигналов выполняет функ­цию ИЛИ-НЕ, и через инвертор DD13.2 сигнал с него подается на входы элементов DD1.1 и DD6.1. Выходы О — 14 каждого дешифратора (на рио, 4 не показаны) соединяют с дополнительными коммутаторами программ ответов. Дешифратор DD3 из данного варианта следует исключить.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты