Contatore up-down

Un contatore up-down a 5 cifre

Come aiuto per sviluppare un progetto attorno ad un encoder, è stato realizzato in semplice contatore up-down a 4 cifre.

Un dispositivo del genere, oltre che come contatore up/down è utilissimo per verificare altri circuiti che generino impulsi, come ad esempio quelli basati su encoder. Inoltre, è la base per di realizzare anche contatori e frequenzimetri.

E' stato utilizzato un integrato non certo recente, ma ancora ben valido. Si tratta del counter-decoder CD40110, che in un solo integrato raccoglie le funzioni da almeno tre integrati: un contatore Jhonson, un latch e la decodifica per comandare direttamente display a 7 segmenti a catodo comune.

Il circuito, in CMOS, funziona con alimentazione tra 3 e 18V e permette conteggi fino a 1MHz con alimentazione a 5V. Dispone di linee separate di up e down e ingressi/uscite per un semplice collegamento in cascata di più contatori. Gli ingressi sono positivi e , se non usati, vanno collegati alla massa con una resistenza di pull-down.

Il componente è estremamente comodo in quanto consente di ridurre al minimo le parti da assemblare sul circuito stampato: basta lui, i display e le resistenze di limitazione della corrente nei segmenti.

Un sensibile vantaggio rispetto ad altre soluzioni è quello di essere un circuito "statico", ovvero non usa multiplex per i display. Questo minimizza il rumore elettrico generato e consente di inserire il contatore anche in o vicino ad apparecchi sensibili, come apparati radio. 

Lo schema della realizzazione è il seguente:

I quattro contatori in cascata sono collegati ciascuno al proprio display attraverso resistenze di limitazione. I segnali di up, down reset e l' alimentazione sono accessibili attraverso un connettore a 5 poli.
Un pulsante di reset consente l' azzeramento dei contatori e dei display senza ricorrere ad un segnale esterno.

Osservando il foglio dati dei CD40110 si evidenzia che i segnali UP/DOWN/Reset sono normalmente a livello basso e sono attivi a livello alto. In questa direzione, le resistenze di pull-down sul circuito stampato hanno la funzione di mantenere a livello basso gli input se lasciati flottanti.

E' possibile realizzare varie versioni del contatore come black box per strumenti digitali. 
Dove sia necessario un maggior numero di digit,  basterà concatenare altri CD40110. Ad esempio, un connettore doppio, all' inizio ed alla fine della catena permettere espansioni con moduli simili.

I punti decimali saranno accesi con comandi esterni.

Realizzazione pratica.

Tutti i pull down sono da 10k e i condensatori sono 100nF multistrato ceramici, con componenti su foro (THD) che consentono una realizzazione a chiunque abbia anche solo un minimo di pratica.

Le resistenze di limitazione della corrente nei segmenti sono da 680 ohm:  Il pezzo nella foto è inteso come uso in laboratorio e quindi si è privilegiato un basso consumo di corrente rispetto ad una elevata luminosità dei segmenti.

Variando i display si dovranno/potranno variare anche le resistenze in serie ai segmenti in modo da ottenere la luminosità voluta oppure si potrà usare una tensione di alimentazione variabile.

La disposizione piatta dei componenti è la più semplice e consente una migliore visibilità sul banco.

.pdf del circuito stampato.

Un secondo modello è previsto per essere inserito in un pannello; la riduzione delle dimensioni è drastica.

	La realizzazione è su due circuiti stampati, uno per i contatori e uno per i display, che sono collegati in un "pacchetto" che occupa poco spazio.  I due circuiti sono collegati con una serie di pin maschio/femmina passo 2.54". Quattro colonnine danno robustezza alle due parti e consento il fissaggio su un pannello.

Si notano i connettori sulle due estremità, presenti per la comodità di offrire punti di accesso ai segnali e all'alimentazione su due lati. All'estremità sinistra è presente il pulsante di reset.

Le resistenze usate sono SMD formato 1206, ma è possibile installare anche resistenze comuni, perchè c'è spazio abbastanza.
I PCB sono sempre a faccia singola; una realizzazione a doppia faccia permette una ulteriore diminuzione delle dimensioni.

Gli integrati sono installati su zoccoli senza supporto, inseriti direttamente nel circuito stampato. Questo consente di avere il minimo spessore senza saldare direttamente i componenti.

Dato che i CD40110 sono CMOS e possono funzionare tra 3 e 18V, a seconda dei display usati e della tensione di alimentazione si dovranno adeguare le resistenze in serie ai segmenti.

Nei prototipi, con i valori indicati prima, il consumo per un display a 4 cifre è inferiore a 70mA  a 5V.