Рефлексометр «Цвет»

September 8, 2012 by admin Комментировать »

Люди отличаются друг от друга не только внешним видом, своеобразием мышления и различным подходом к решению задач, систематически возникающих в нашей повседневной деятельности. Каждый человек неповторим и наделен разнообразными способностями, учесть которые зачастую просто не представляется возможным. И все-таки изучение этих свойств приводит к выявлению типичных черт, которые характерны для отдельных групп. Известно какими свойствами должны быть наделены представители различных профессий, а также спортсмены, специализирующиеся в разных видах спорта. Так, для стрелков чрезвычайно важна «твердость руки», это же качество необходимо и для монтажников радиоаппаратуры. Необходимым качеством водителя транспорта является способность оперативно реагировать на сигналы светофора, иметь быструю реакцию, позволяющую избежать аварий в сложной дорожной обстановке. Есть немало профессий (летчики, операторы сложных промышленных установок и другие), представители которых должны обладать повышенным вниманием, хорошей памятью, способностью быстро выполнять определенную последовательность действий в зависимости от информации, отображаемой на приборном табло.

В этом разделе описаны электронные устройства, которые могут найти применение в спорте и в кабинетах профориентации. Приборы позволяют выявлять способности человека к различного рода деятельности и определять пригодность к той или иной профессии. Они также помогают развивать определенные умения и навыки, необходимые для выполнения разнообразных профессиональных действий, занятий тем или иным видом спорта. Процесс испытаний в устройствах максимально автоматизирован, все приборы портативны и экономичны, результаты испытаний представлены в них в цифровой форме. Введение игровой ситуации и элемента соревновательности делает описанную аппаратуру пригодной для исследования школьников.

Цветовосприятие играет значительную роль в нашей жизни. Ежедневно мы сталкиваемся со множеством различных цветов и их сочетаний, например, когда становимся пешеходами или водителями. Человек во многих случаях должен предпринимать действия, характер которых зависит от увиденного им цвета. Причем здесь важны как правильность принятия решения в ответ на определенный цвет, так и быстрота реакции.

Описываемый рефлексометр предназначен для оценки способности испытуемого быстро и правильно реагировать на различные цвета, обеспечивая при этом координацию движений пальцев рук. По сравнению с приборами аналогичного назначения [33,63] рефлексометр «Цвет» обладает расширенными функциональными возможностями и существенно более высокой достоверностью результатов испытаний. В рефлексометре обеспечены автоматическое предъявление цветового раздражителя по случайному закону и через случайные интервалы времени, а также цифровая индикация результатов испытаний с возможностью раздельной регистрации удачных попыток, попыток с плохим цветовосприятием, замедленной реакцией и отсутствием реагирования на интервале предъявления цветового раздражителя.

На передней панели (рис. 92) расположены трехцветный светодиод

–            раздражитель, переключатель «Реакция, мс», задающий допустимое время реагирования, индикаторы удачных попыток (хорошего цветовоеприятия при допустимой скорости реакции) и ошибок, кнопка «Сброс», разъем рря подключения пульта испытуемого, на котором установлены три кнопки: красного, желтого и зеленого цветов.

Рис. 92. Передняя панель рефлексометра «Цвет»

Алгоритм испытаний на каедом интервале предъявления раздражителя заключается в следующем. Первоначально загорается светодиодраздражитель и светится в течение времени tu. Если в течение этого времени испытуемый нажимает кнопку того же цвета, что и раздражитель, попытка считается удачной. Если в течение tu испытуемый успевае^ среагировать на предъявление раздражителя, но нажимает кнопку другого цвета, ему засчитывается попытка с плохим цветовосприятием. Если же нажатие кнопки на пульте испытуемого осуществляется после того, как раздражитель погас, то засчитывается попытка с замедленной реакцией. Если же на интервале предъявления раздражителя испытуемый вообще не нажал кнопку на пульте, то ему засчитывается попытка с отсутствием реакции (пропуск).

Функциональная схема рефлексометра изображена на рис. 93, временные диаграммы, поясняющие ее работу на рис. 94. Рефлексометр содержит генератор случайных интервалов ГСИ, генератор случайного цвета ГСЦ, генератор тактов ГТ, блок кодирования БК, формирователи импульсов F1 и F2, устройство сравнения, счетчики СТ1-СТ4 для подсчета удачных попыток и ошибок. Устройство работает следующим образом. После включения питания нажимают кнопку «Сброс». При этом счетчики СТ1СТЗ обнуляются, а в счетчик СТ4 заносится код яп“ числа попыток в цикле испытаний (например, 15). На выходе формирователя F2 формируется низкий уровень, блокирующий генератор случайного цвета и блок кодирования, а также запрещающий работу дешифратора DC. На обоих выходах ГСЦ при этом формируются высокие уровни, и цветовой раздражитель не светится. На втором выходе блока кодирования формируется низкий уровень, который не изменяется при нажатии кнопок SB1-SB3 на пульте испытуемого. Генератор случайных интервалов генерирует импульсы длительности tu , равной времени предъявления раздражителя, и произвольной скважности, изменяющейся по квазислучайному закону. Для практических исследований целесообразно изменять tu в пределах 300…800 мс, а период импульсов ГСИ в пределах 2…7с с шагом 1 с. Импульсы ГСИ и генератора тактов ГТ синхронизированы. При этом выполняется условие ^>Исм, частота ГТ составляет несколько килогерц. По фронту первого импульса ГСИ, следующего за отпусканием кнопки «Сброс», на выходе F2 формируется высокий уровень, разрешающий работу ГСЦ, БК и Dfc.

Индикаторы блоков БИ1-БИ4 гаснут, этот момент соответствует началу испытаний. В последующем по каждому фронту импульсов ГСИ на выходе ГСЦ по случайному закону формируются коды 00, 01 или 10 и в течение tu на аноды светодиодов цветового раздражителя подается высокий уровень. В результате светится либо один (красный при коде 10 или зеленый при коде м01”), либо оба светодиода (в последнем случае индикатор светится желтым цветом). Задача испытуемого после «загорания» цветового раздражителя нажать на пульте кнопку того же цвета, что и цвет раздражителя, и сделать это раньше, чем светодиод погаснет. При каждом нажатии кнопки на пульте испытуемого на первом выходе БК формируются коды 00, если нажата желтая кнопка, 10 если нажата красная кнопка или 01, если нажата зеленая кнопка. На втором выходе БК формируется высокий уровень. Последующие нажатия других кнопок пульта в течение периода импульсов ГСИ не приводят к изменению кода на выходах БК. Коды на выходах ГСЦ и БК сравниваются устройством сравнения. Если указанные коды равны, на выходе устройства сравнения формируется низкий уровень, а если не равны высокий. Положительным перепадом напряжения на втором выходе БК запускается формирователь импульсов F1. На его выходе формируется импульс положительной полярности, совпадающий по времени с положительным полупериодом импульса на выходе ГТ, следующим за фронтом импульса запуска. Импульсом с выхода формирователя F1 осуществляется стробирование дешифратора DC, причем это происходит в течение все^о интервала испытаний, сформированного формирователем F2. По каждому фронту импульса на выходе ГСИ блок кодирования устанавливается в исходное состояние (низкий уровень на втором выходе, код 11 на первом выходе). Таким образом, на каждом периоде ГСИ, на котором испытуемый среагировал на предъявление раздражителя нажатием

кнопки на пульте, на выходе F1 формируется одиночный импульс и осуществляется стробирование дешифратора. Если на информационные входы дешифратора подаются коды Q0 или10 (нажата кнопка пульта в моменты k, fe при низком уровне напряжения на выходе ГСИ, когда раздражитель не светится), то импульсы положительной полярности формируются на выходах “0" или “2” дешифратора и, соответственно, на выходе элемента ИЛИ. Формирование указанных импульсов свидетельствует о замедленной реакции испытуемого. В результате при каждой реакции замедленного типа выходной код счетчика СТ2 попыток с замедленной реакцией увеличивается на 1. Если испытуемый в момент ti, при высоком уровне напряжения на выходе ГСИ и светящемся индикаторе нажимает на кнопку того же цвета, что и цвет свечения раздражителя, то на выходе “Г DC формируется импульс положительной полярности и выгодной код счетчика СТ 1 удачных попыток увеличивается на 1. Если же испытуемый в момент Ь во время свечения раздражителя нажмет кнопку другого цвета, чем раздражитель, то на информационные входы DC поступит код 11, и импульс положительной полярности будет сформирован на выходе “3й DC. В результате на 1 увеличится выходной код счетчика СТЗ попыток с плохим цветовосприятием. При каодом нажатии любой кнопки на пульте выходной код счетчика СТ4 уменьшается на 1. Если же на интервале U…t5 испытуемый не нажмет ни одну из кнопок пульта, то выходные коды счетчиков СТ1-СТ4 останутся неизменными.

Формирователь F2 временного интервала испытаний работает таким образом, что по приходу на его вход (п+1)-го импульса с выхода ГСИ на его выходе формируется низкий уровень, блокирующий ГСЦ, БК и запрещающий работу дешифратора DC. Предъявлений раздражителя в последующем не происходит, на всех выходах дешифратора формируются низкие уровни, и выходные коды счетчиков СТ1-СТ4 остаются неизменными. Кроме того, низким уровнем с выхода F2 снимается гашение с блоков индикаций БИ1БИ4, и на них высвечиваются результаты испытаний. Испытания завершены. Для их возобновления необходимо вновь нажать кнопку «Сброс».

Индикаторы Е>И1-БИЗ индицируют результативные попытки. Как уже отмечалось выше, при каждой результативной попытке код счетчика СТ4 уменьшается на 1. Если на интервале предъявления раздражителя в какихлибо попытках испытуемый не реагировал на свечение индикатора нажатием кнопки на пульте, показания индикатора БИ4 в конце испытаний соответствует чис/iy попыток такого рода.

Принципиальная схема рефлексометра изображена на рис. 95а,б. ГТ реализован на элементах DD1.1-DD1.3. ГСИ содержит вспомогательный генератор на элементах DD1.4-DD1.6, счетчики DD2, DD6, триггер DD5.1, формирователь импульсов DD7.1, логические элементы DD3.3, DD3.4. Генератор случайного цвета содержит счетчик на 3 (DD8, DD4.2) и элемент DD4.1. Блок кодирования реализован на логических элементах DD3.1DD3.2, DD4.3 и триггерах DD9.1, DD9.2. Формирователь F1 выполнен на триггерах DD13.1, DD13.2, а формирователь F2 на элементах DD11, DD4.4, DD12.1, счетчике DD14 и триггере DD5.2. Элемент ИЛИ реализован на элементах DD12.3, DD12.4. Счетчики СТ1-СТ4 выполнены, соответственно, на микросхемах DD16-DD19, а блоки индикации БИ1-БИ4 на микросхемах DD20-DD23 и цифровых индикаторах HG1-HG4.

Рис. 05 (начало)

Рефлексометр работает следующим образом. По нажатию кнопки SB4 «Сброс» обнуляются счетчики DD14, DD16-DD18. Триггер DD5.2 устанавливается в нулевое состояние, а в счетчик DD19 за счет подачи низкого уровня на вход S записывается код 1111, поданный на входы D1-D4. На выходе элемента DD11.2 формируется высокий, а на выходе элемента DD12.1 низкий уровень напряжения, устанавливающий триггеры DD9.1, DD9.2 в нулевое состояние. Код на выходе счетчика DD6 является случайным. Светодиод-раздражитель HL1 не светится, так как на его катод с вы* хода Q формирователя DD7 подается высокий уровень. После отпускания кнопки «Сброс» разрешается работа счетчиков DD14, DD16-DD19. При ненажатых кнопках на пульте испытуемого на выходах элементов DD3.1M DD3.2 формируются высокие уровни, соответственно, высокий уровень подается на первый вход элемента DD3.4. Импульсы тактового генератора через элемент DD3.4 поступают на вход счетчика DD2, код на его выходе монотонно изменяется от 00 до 11. Кроме того, для обеспечения случайно-* сти формируемого интервала предъявления импульсов раздражителя че-^ рез элементы DD3.3 и DD3.4 на вход счетчика DD2 при нажатии любой т кнопок пульта испытуемого подается «дребезг» контактов кнопок SB1-SB3. Импульсы вспомогательного генератора, собранного на элёментах DD1.4DD1.6, имеют период Т « 1с. За счет подачи этих импульсов на вычитающий вход счетчика DD6 его выходной код уменьшается до 0, при этом на выходе переноса “£0" формируется низкий уровень. На выходе триггера! DD5.1 формируется низкий уровень, обеспечивающий предустановку счетчика DD6. Так как частота тактового генератора (DD1.1-DD1.3) много выше чем частота вспомогательного генератора (DD1.4-DD1.6) и эти частоты некратны, то код на информационных входах счетчика DD6 в момент пре^ дустановки является случайным и может принимать любое значение от 010 до 111. После предустановки на выходе переноса счетчика DD6 формируй ется высокий уровень и по фронту импульса с выхода ГТ триггер DD5.1 устанавливается в единичное состояние. Положительным перепадом с выхода триггера DD5.1 запускается формирователь импульсов DD7.1, и на его выходе в зависимости от положения переключателя SA1 формируется им-; пульс длительностью tu и квазирлучайным периодом от 2 до 7 с с шагом 1 с. По фронту первого импульса с выхода ГСИ, следующего за отпусканием кнопки «Сброс», на выходе элемента DD11.1 формируется отрицательный перепад напряжения, и на выходе счетчика DD14 появляется код 0001. Соответственно, на выходе элемента DD11.2 формируется низкий уровень, а на выходе элемента DD12.1 высокий. Временные диаграммы, иллюстрирующую работу формирователя F2, приведены на рис. 96а.

В паузах между импульсами ГСИ импульсы ГТ (DD1.1-DD1.3) через? элемент DD4.1 поступают на счетный вход счетчика на 3 (DD8.1, DD8.2/ DD4.2), многократно переполняя его, так как frr»frcH· Код на выходах счетчика монотонно меняется от 00 до 10. Как только на выходе ждущего мультивибратора DD7.1 будет сформирован импульс, подача тактовых импульсов? через элемент DD4.1 прекратится (за счет подачи низкого уровня на второй вход), на выходах счетчика сформируется случайный код от 00 до 10. За счет подачи низкого уровня на катоды светодиодов HL1 раздражитель будет светиться красным , зеленым или желтым цветом.

Рис. 96. Временные диаграммы напряжений: а формирователя F1; б формирователя F2

Задача испытуемого после предъявления раздражителя нажать на пульте кнопку того же цвета. Первоначально на подвижные контакты всех кнопок пульта с выхода элемента DD4.3 подается низкий уровень. Если испытуемый нажмет, например, кнопку красного цвета, то низкий уровень через элемент DD3.1 будет подан на S-вход триггера DD9.1, устанавливая его в единичное состояние. На инверсном выходе этого триггера формиру187

ется низкий уровень, а на выходе элемента DD4.3 высокий. За счет подачи этого уровня на подвижные контакты всех кнопок обеспечивается их блокировка, и последующие нажатия любой кнопки на пульте не изменят состояние триггеров DD9.1, DD9.2. Таким образом, на выходе блока кодирования (прямые выходы триггеров DD9.1, DD9.2) на каждом интервале предъявления раздражителя формируется код от 00 до 10 (в случае результативной попытки) или 11, если реакции испытуемого на предъявление раздражителя не последовало. По каждому нажатию кнопки на пульте испытуемого на выходе элемента DD4.3 формируется высокий уровень. По фронту очередного импульса на выходе ГСИ, поступающего на С-входы триггеров DD9.1, DD9.2 одновременно с «загоранием» светодиодараздражителя, эти триггеры устанавливаются в нулевое состояние (D-входы соединены с общим проводом), а на выходе элемента DD4.3 вновь формируется низкий уровень.

Импульсом с выхода элемента DD4.3 запускается формирователь F1 (DD13.1, DD13.2). Временные диаграммы, иллюстрирующие его работу, изображены на рис. 966. Нетрудно видеть, что по фронту импульса с выхода ГТ, следующего за фронтом импульса на выходе элемента DD4.3, на выходе триггера DD13.2 формируется одиночный импульс отрицательной полярности, совпадающий по времени с положительным полупериодом импульса ГТ. Импульс с инверсного выхода триггера DD13.2 поступает на вычитающий вход счетчика DD19, уменьшая его выходной код на 1. Кроме того, этим же импульвом осуществляется стробирование дешифратора DD15. На вход А1 этого дешифратора подается импульс с выхода формирователя F2 (DD11, DD14, DD12.1, DD4.4, DD5.2). Как уже отмечалось выше, по фронту первого импульса с выхода ГСИ, следующего за отпусканием кнопки^ «Сброс», на выходе элемента DD12.1 формируется высокий уровень, который сохраняется в течение всего цикла испытаний (в рассматриваемом устройстве 15 попыток).

На информационные входы дешифратора DD15 подаются импульсы ГСИ и напряжение с выхода схемы сравнения (DD10, DD12.2). Устройство на микросхеме DD10 обеспечивает сравнение кодов с выходов ГСЦ (триггеры DD8.1, DD8.2) и блока кодирования (триггеры DD9.1, DD9.2). Если коды равны (нажата кнопка того же цвета, что и раздражитель), на выходе элемента DD12.2 формируется низкий уровень. Если коды не равны (нажата кнопка другого цвета, чем светящийся раздражитель, или вообще не нажата кнопка на пульте) на выходе DD12.2 формируется высокий уровень. На одном из выходов дешифратора DD15 формируется импульс низкого уровня при подаче импульса стробирования на вход А2, то есть только при нажатии Ьюбой кнопки на пульте испытуемого. Низкий уровень формируется на выходах “0” и “2й дешифратора в случаях, если кнопка на пульте испытуемого нажата при низком уровне напряжения на выходе ГСИ, когда раздражитель не светится. Соответственно, импульс отрицательной полярности формируется в этом случае на выходе элемента DD12.4. При каждой реакции указанного типа на 1 возрастает код на выходе счетчика DD17 попыток с замедленной реакцией. Импульс отрицательной полярности на вы* ходе “1” DC формируется при высоком уровне напряжения на выходе ГСИ , когда во время свечения раздражителя нажата кнопка того же цвета. При каждой попытке такого типа возрастает на 1 код на выходе счетчика удачных попыток DD16. Импульс отрицательной полярности на выходе “3" СЮ формируется при коде 11 на информационных входах, то есть когда во время предъявления раздражителя испытуемый нажимает кнопку другого цвета. При этом на 1 возрастает код счетчика DD18 попыток с плохим цветовосприятием.

Код на выходе счетчика DD19 уменьшается на 1 при каждом нажатии кнопки любого цвета на пульте испытуемого. После завершения испытаний на выходе счетчика DD19 формируется код числа попыток, в которых испытуемый не реагировал на предъявления раздражителя.

При поступлении шестнадцатого импульса ГСИ через элемент DD11.1 на вход счетчика DD14 код на выходе счетчика становится равным 0000. За счет отрицательного перепада напряжения на выходе старшего разряда счетчика на С-входе триггера DD5.2 формируется положительный перепад напряжения, и триггер устанавливается в единичное состояние, так как на вход D подается высокий уровень. Высоким уровнем с выхода триггера DD5.2 блокируется подача импульсов ГСИ на вход счетчика D14 через элемент DD11.1. Кроме того, на выходе элемента DD11.2 формируется высокий, а на выходе элемента DD12.1 низкий уровень напряжения. В результате триггеры DD9.1 и DD9.2 устанавливаются в нулевое состояние, на инверсных выходах триггеров формируются высокие уровни напряжения. Любые последующие нажатия кнопок SB1-SB3 не изменяют код на выходе БК, импульсы на выходе триггера DD13.2 не формируются. Кроме того, низким уровнем напряжения с выхода DD12.1 разрешается работа дешифраторов DD20-OD23 и на индикаторах HG1-HG4 высвечиваются результаты испытаний. Индикация может осуществляться в шестнадцатиричном или десятичном кодах. При индикации в десятичном коде индикация десятка осуществляется за счет свечения запятой (в этом случае следует использовать восьмой выход ПЗУ, к которому необходимо подключить сегмент “h"). Коды программирования ПЗУ для индикации в шестнадцатиричном и десятичном кодах приведены в табл. 35 и 36.

Для возобновления испытаний следует нажать кнопку SB4 «Сброс»

Таблица 35

Ад

рес

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

с

О

Е

F

0

со

F9

А4

ВО

99

92

82

F8

80

90

88

83

С6

А1

86

1

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

Таблица 36

Ад

рес

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

с

О

Е

F

0

со

F9

А4

во

99

92

82

F8

80

90

40

79

44

30

19

12

1

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF ‘

FF

FF

FF

Источник: Фромберг Э. М., Конструкции на элементах цифровой техники. М.: Горячая линия-Телеком, 2002. 264 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1249).

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