Digitale Auswertung - Übersicht
Verantwortlicher: D. Hahn
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Das Projekt

transparent
Screenshot aus Microsoft® Word®

Aufgabe

Die digitale Auswertung dient der Umwandlung der von dem Modul Schalter und Auslöser bereitgestellten Signale in eine für die Element-Anzeige und das Atom-Modell direkt nutzbare Signalform.


Während das Modul Schalter und Auslöser nur über vier Signalausgänge verfügt, über welche in Form einer binären Zahl die Ordnungszahl des jeweiligen Elements ausgegeben wird, erfolgt die Bereitstellung der Signale nach Durchlaufen der digitalen Auswertung im Dezimalsystem.

Aufbau

Die digitale Auswertung besteht insgesamt aus vier NICHT-Modulen und zehn UND-Modulen mit jeweils vier Eingängen, wobei die Anfertigung der UND-Module auf zwei verschiedene Projektgruppen aufgeteilt ist (UND-Module 1 und UND-Module 2).


Die gesamte Verkabelung der einzelnen Module ist über einadrige Leitungen realisiert, die über Bananenstecker verfügen und in die entsprechenden Bananensteckerbuchsen der Einzelmodule eingesteckt werden.

Funktion

1. NICHT-Module


Screenshot aus Microsoft® Word®

Durch die NICHT-Module werden zunächst alle Signale des Moduls Schalter und Auslöser invertiert. Hierbei sind zwei Zustände möglich:

  1. Wird vom Modul Schalter und Auslöser an einem der vier Ausgänge die Betriebsspannung von 12 Volt ausgegeben, so liegt am Ausgang des zugehörigen NICHT-Moduls keine Spannung an.

  2. Ist die Ausgabe des Moduls Schalter und Auslöser = 0 Volt, so liegt am Ausgang des nachgeschalteten NICHT-Moduls die Betriebsspannung an.

Logik-Tabelle NICHT-Module:
Eingang AAusgang X
01
10

2. UND-Module


Screenshot aus Microsoft® Word®

Am Ausgang eines UND-Moduls liegt nur dann die Betriebsspannung von 12 Volt an, wenn diese auch an allen vier Eingängen des jeweiligen UND-Moduls anliegt.

Logik-Tabelle UND-Module:
Eingang AEingang BEingang CEingang DAusgang X
00000
00010
00100
00110
01000
01010
01100
01110
10000
10010
10100
10110
11000
11010
11100
11111

3. Gesamtschaltung (NICHT-Module + UND-Module)

Durch den Einsatz der NICHT-Module steht für jeden der vier Ausgänge des Moduls Schalter und Auslöser (in obiger Gesamtübersicht rot dargestellt) auch ein negierter (umgekehrter) Ausgang nach Durchlaufen des NICHT-Moduls zur Verfügung (in obiger Gesamtübersicht schwarz dargestellt).
Somit kann mittels der UND-Module mit vier Eingängen jede Schaltkombination der Schalter des Moduls Schalter und Auslöser in ein Ausgangssignal an einem einzelnen UND-Modul umgewandelt werden, indem man die Eingänge des UND-Moduls entsprechend belegt.
Insgesamt wären 16 mögliche Schalterstellungskombinationen möglich, die mit 16 UND-Modulen in entsprechende Ausgangssignale konvertiert werden könnten. Da jedoch für die Anzeige der zehn Elemente auf der Element-Anzeige und dem Atom-Modell nur zehn Kombinationen benötigt werden, kommen entsprechend nur zehn UND-Module zum Einsatz.

Logik-Tabelle gesamte digitale Auswertung:
S1 - S4: Schalterstellungen am Modul Schalter und Auslöser (Ein = 1, Aus = 0)
X1 - X10: Ausgänge der 10 UND-Module

S1S2S3S4X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10
0000Nicht verwendet
10001000000000
01000100000000
11000010000000
00100001000000
10100000100000
01100000010000
11100000001000
00010000000100
10010000000010
01010000000001
1101Nicht verwendet
0011Nicht verwendet
1011Nicht verwendet
0111Nicht verwendet
1111Nicht verwendet



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