デジタル･ダイアル 回路説明
  ロータリ・エンコーダ 今回、私が使用したエンコーダはＡＬＰＳ電気社製のＥＣ１６Ｂというものです。 エンコーダには３つの端子があり、１つが共通端子（ＣＯＭ）で、他の２つが出力用の端子です。 出力用と言っても、電圧が発生するわけではなく、共通端子と接続するか、しないかです。 出力用の２端子はエンコーダの軸を回転させた時に共通端子と接触するタイミングが異なっています。 ＥＣ１６Ｂの場合の出力関係は以下の図のようになります。  ＥＣ１６Ｂの規格
チャッタリング防止回路 チャッタリング防止にはコンデンサ（Ｃ）を使用しています。 チャッタリングとはスイッチが接続するときに微少な時間ＯＮ、ＯＦＦを繰り返す現象です。 これは機械的なスイッチなどを使う場合に出る現象ですが、電子回路ではこの短時間のＯＮ、ＯＦＦも検出してしまい、誤動作する場合があります。今回もチャッタリング防止回路を使用しないと１つだけ数字を上げたいだけなのに２、３と複数上がってしまうことがあります。 さらに波形を整えるためにシュミットトリガタイプのインバータ（７４１４）を使用しています。 シュミットトリガタイプのインバータの内部回路はダーリントン接続と呼ばれる前段のコレクタを次段のベースに直接接続する回路が使われています。これによりインバータの出力反転が高速になっています。 アップ・ダウン判定回路 エンコーダからの２つの出力を比べて、右回転か、左回転かを判断する回路です。 判断を行うのにはＤタイプのフリップ・フロップ（７４７４）を使用しました。 Ｄタイプのフリップ・フロップはクロック（ＣＫ）の立ち上がり（Ｌ→Ｈ）時点でＤ入力端子の状態を出力（Ｑ）に出力する動作をします。 右回転での動作を説明します。 Ａ点がＬからＨに変化するとＩＣＢのクロック（ＣＫ）がＬからＨへ変化し、ＩＣＢはＤ入力を取り込む状態になります。しかし、この時点でＢ点はＬ状態で、ＩＣＢのクリア端子はＬ状態です。そのため、ＩＣＢの出力（Ｙ点）はＬ状態のままとなります。右回転ではＩＣＢのクロック（Ａ点）がＬからＨになる時には常にクリア端子はＬですので、ＩＣＢの状態が変化することはありません。 次にＢ点がＬからＨに変化します。これによりＩＣＡのクロック（ＣＫ）がＬからＨへ変化し、ＩＣＡがＤ入力を取り込む状態となります。この時点でＡ点はすでにＨ状態となっており、クリア状態も解除されているので、ＩＣＡの出力（Ｘ点）はＬからＨに変化します。 さらに回転が進んで、Ａ点がＨからＬに変化するとＩＣＡのクリア端子がＬとなりＩＣＡはクリアされ、ＩＣＡの出力（Ｘ点）がＨからＬに変化します。 以上のようにエンコーダを右に１クリック分動かすとＸ点には一回のパルスが出力されることになります。Ｙ点側にはパルスは現れません。 Ｘ点にはクリックする都度パルスが発生します。 左回転の場合も同様な動作をしますが、Ｂ点の方がＡ点より先にＬからＨに変化するので、Ｘ点にはパルスは現れず、Ｙ点側にクリック分のパルスが発生します。 以上の動作により、右回転、左回転の判断を行い、クリック分のパルスをそれぞれに対応する出力に発生させることができます。 ＢＣＤカウンタＢＣＤとはBinary Coded Decimalの略で、０から９までカウントアップして次のパルスで０に戻るカウンタです。 カウンタとしては７４１９２を使用しました。このカウンタは加算（UP）用の入力と減算（DOWN）用の入力があります。アップ・ダウン判定回路からの出力を右回転時のパルスをＵＰに左回転時のパルスをＤＯＷＮに入力します。 カウンタは電源投入時にゼロを表示させるためにコンデンサと抵抗により、電源投入直後にクリア端子をＨ状態としてカウンタの初期化を行っています。  今回は１桁だけのカウンタですが、７４１９２は桁上げ（Carry）の端子、桁下げ（Borrow）の端子もあり、複数桁のカウントが可能です。 ＬＥＤドライバ ７セグメントの数字表示用のＬＥＤを駆動するためのドライバです。 入力はＢＤＣで出力として７セグメントの各素子を駆動するように働きます。 ＢＤＣと７セグメントの各素子との関係は以下のようになります。
＊：７４４７は否点灯、７４２４７は点灯 74LS247 データシート ７セグメントＬＥＤ７セグメント（７つの素子）を使用した数字表示用のＬＥＤを使用します。 大きさはいろいろなものがありますので、好みのものを使用して下さい。ただし、今回の回路で使用する場合にはアノードコモン・タイプを使用して下さい。 ７セグメントのＬＥＤにはアノードコモンとカソードコモンの２種類があります。   ＬＥＤの電流制御用の抵抗は各セグメント毎の入れる必要があります。共通の部分に入れると、ＬＥＤで表示する数字によって点灯するＬＥＤ素子の数が違うため、ＬＥＤの明るさが変化してしまいます。 |
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