Centralka telefoniczna
wet wyjść na linię miejską, wybrać za niego żądany numer i taką rozpoczętą rozmowę przełączyć.
Uwaga: Obie blokady dotyczą tylko Ab. 2 i można je zakładać niezależnie od siebie.
Ograniczenia
w stosowaniu centralki
Konstrukcja centralki jest bardzo uproszczona. Abonent wewnętrzny w czasie rozmowy miejskiej jest galwanicznie połączony z linią centralową. Dodatkowym elementem w obwodzie jest tylko detektor prądu. Naciśnięcie FLASH w czasie takiego połączenia jest widziane zarówno przez centralkę, jak i centralę miejską.
Jeśli centrala publiczna, do której jest dołączona nasza linia telefoniczna, wykrywa i interpretuje w jakiś sposób uderzenie w widełki, korzystanie z centralki może okazać się niemożliwe. Czy tak jest, możemy dowiedzieć się w Biurze Obsługi Klienta naszego operatora telekomunikacyjnego.
Możemy też dokonać kilku prostych prób w czasie zwykłej rozmowy telefonicznej.
Podczas rozmowy przychodzącej, naciśnięcie widełek nawet na kilka sekund nie powinno powodować żadnego rozłączania czy zawieszania połączenia. Połączenia przychodzące są z zasady podtrzymywane przez 90 sekund licząc od chwili odłożenia mikrotelefonu przez abonenta wywoły-
wanego. Jest to czas przewidziany na przeniesienie telefonu z jednego miejsca na drugie.
Przy rozmowie zainicjowanej przez nas, duże znaczenie ma czas trwania przerwy. FLASH
0 długości 80..200ms nie powinien powodować żadnych efektów. Dłuższe czasy mogą powodować rozłączenie. Dla nas nie jest to znaczące ograniczenie, bowiem bardzo rzadko przełączamy rozmowę, którą sami rozpoczęliśmy. Jeśli jednak przewidujemy taką możliwość, to FLASH musi zawierać się między minimalnym czasem wykrywanym przez centralkę (80ms) i maksymalnym czasem odłożenia mikrotelefonu ignorowanym przez centralę miejską (200..800ms).
Opis układu
Schemat elektryczny centralki przedstawiono na rys. 2. Można na nim znaleźć wszystkie bloki centrali abonenckiej wymienione na wstępie.
Układ wtórnika emi terowego z tranzystorem Tl zasila telefon Ab. 1. Napięcie zasilające nie jest stabilizowane i wynosi około 24V. Kondensator Cl w obwodzie bazy tranzystora Tl radykalnie zmniejsza tętnienia tego napięcia.
Rezystor R14 umożliwia mikroprocesorowi nałożenie na napięcie rozmowne sygnału prostokątnego o niewielkiej amplitudzie
1 częstotliwości 400Hz. Wartość tego rezystora decyduje o poziomie sygnałów tonowych nadawa-
e
TRI
TSG/41
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
nych do Ab. 1, takich jak sygnał zgłoszenia, zajętości, itp. Sygnał jest generowany i kluczowany programowo w mikroprocesorze.
Włączenie kondensatora Cl 7 między bazę i emiter tranzystora Tl powoduje, że układ wtórnika przedstawia znaczną impedancję dla sygnałów zmiennoprądowych i nie tłumi rozmów wewnętrznych. Rezystory R5 i R7 ograniczają prąd zasilający telefon. Dodatkowo, przy braku prądu w pętli abonenckiej Ab. 1, przez rezystor R7 i diodę Dl jest podawana masa na wejście P3.3 procesora. Elementy te tworzą detektor podniesienia mikrotelefonu.
Mostek prostowniczy MDI pracuje tutaj w nietypowej roli. Otóż diody tego mostka ograniczają napięcie w obu żyłach linii rozmownej Ab. 1. Obce napięcia mogą pojawić się z kabla (pobliskie wyładowanie atmosferyczne, zwarcie z siecią energetyczną) lub z samego telefonu (układ LC utworzony z uzwojenia dzwonka i szeregowego kondensatora).
Przekaźnik POD umożliwia wysłanie do telefonu Ab. 1 napięcia dzwonienia. Rezystory R17, R19 i R21 ograniczają wartość prądu dzwonienia. Napięcie dzwonienia (45V, 5 0Hz) jest nałożone na napięcie stałe 24V. Takie rozwiązanie umożliwia wykrycie podniesienia mikrotelefonu w czasie wysyłania sygnału dzwonienia. Służy do tego układ całkujący R16, ClO. W czasie dzwonienia napięcie na kondensatorze ClO oscyluje wokół potencjału masy. Przy zamknięciu pętli dla prądu stałego (podniesienie) napięcie zaczyna oscylować wokół wartości 3..4V. Stan taki jest wykrywany we -jściem Pl.O/ AIN+ przez mikroprocesor, który natychmiast wyłącza dzwonienie chroniąc uszy osoby odbierają-
Elektronika Praktyczna 10/98
Centralka telefoniczna
cej rozmowę przed bardzo głośnym warkotem. Wprawdzie komparator z mikroprocesora nie jest wykorzystany, ale bardzo przydała się duża impedancja związanego z nim wejścia. Diody D4 i D3 zabezpieczają to wejście przed pojawieniem się napięcia ujemnego w stosunku do masy lub przekraczającego +5V. Przekaźnik POM w stanie spoczynku jest przyciągnięty. Jego rola zostanie omówiona dalej.
Bardzo ważnym elementem jest warystor Wl, który przyjmuje na siebie udary napięciowe, chroniąc elementy wewnątrz centralki. Wymienione dotąd elementy tworzą abonencki zespół liniowy Ab. 1. AZL abonenta Ab. 2 jest analogiczny i nie wymaga osobnego omówienia.
Zespół linii miejskiej składa się z detektora prądu i zamknięcia linii miejskiej z wbudowanym generatorem melodii.
Dwa transoptory TOl, połączone antyrównolegle, są włączone szeregowo w linię miejską. Rezystor R9 ogranicza ich czułość. Za transoptorami znajduje się układ zamykający prąd dzwonienia C16, DZ1, DZ2, R12. Takie rozwiązanie umożliwia wykrywanie sygnału dzwonienia z miasta (>20V AC) i dwukierunkowego przepływu prądu w linii miejskiej (>lmA DC).
W stanie zawieszenia rozmowy przekaźnik PME zamyka linię miejską rezystorem R22. Chcąc "osłodzić" rozmówcy oczekiwanie, dobudowałem układ generujący melodyjkę, oparty na popularnym układzie UM66TxxL. Generator jest zasilany z linii miejskiej. Mostek MD4 uniezależnia zasilanie układu generatora od aktualnej polaryzacji napięcia z centrali. Złącze baza-emiter tranzystora T3 i dioda D5 ustalają napięcie zasilania U4. Sygnałem wyjściowym układu U4 jest nietypowo prąd pobierany ze źródła zasilania, czyli m. in. ze złącza baza-emiter tranzystora T3. Zmiana tego prądu wpływa na wyste-rowanie tranzystora i spadek napięcia na całym układzie zamykającym linię. Poziom sygnału melodyjki można zmieniać wartością rezystora R13 (2..10kQ). Dioda DZ3 pełni rolę zabezpieczającą. Warystor W3 chroni we-
wnętrzne elementy centralki przed przepięciami mogącymi pojawić się na linii miejskiej.
Pole komutacyjne zostało zbudowane z przekaźników elektromechanicznych. Niektórym Czytelnikom takie rozwiązanie może wydać się anachroniczne, ale zastanówmy się czym można je zastąpić. Najprościej przekaźnikami OptoMos. Przekaźnik optyczny z pojedynczym stykiem przełącz-nym 1C (1A+1B) jest czterokrotnie droższy od przekaźnika elektromechanicznego.
Pozostają jeszcze stosunkowo tanie klucze analogowe. Jednak, aby móc zastosować te podzespoły, konieczna jest zmiana poziomu napięć rozmownych. Najprościej można to zrobić transformatorami separującymi, a więc elementami dużymi i stosunkowo drogimi.
Gwoli wyjaśnienia dodam jeszcze, że zastosowane przekaźniki elektromechaniczne należą do bodaj najpopularniejszej rodziny przekaźników telekomunikacyjnych i każdy producent ma w katalogu kilka ich wersji.
Pole komutacyjne tworzą przekaźniki POM, P1M, PWE. Zwarte styki PWE łączą przez kondensatory C13 i C14 linie obu abonentów umożliwiając rozmowy wewnętrzne. Przekaźniki POM i PlM przełączają telefony wewnętrzne na linię miejską. Sygnał sterowanie POM jest programowo negowany, tzn. stanem spoczynkowym przekaźnika jest załączenie. Dzięki temu nie zasilana centralka umożliwia prowadzenie rozmów miejskich z telefonu Ab. 1.
Układ sterowania centralki zrealizowano na procesorze AT89C2051 (Ul) taktowanym sygnałem (rezonator kwarcowy Ql) o częstotliwości ll,0592MHz. Osiem wyjść procesora zostało zbuforowanych za pomocą układu U2. Wyprowadzenia te sterują załączaniem przekaźników i nadawaniem sygnałów tonowych. Prąd, jaki może wypłynąć w stanie wysokim z wyjścia procesora jest zbyt mały, aby wy sterować wejścia U2, dlatego konieczne było zastosowanie rezystorów DRl.
Pozostałe wyprowadzenia procesora służą jako wejścia. Tą drogą są odczytywane stany detektorów i zworek blokujących Ab.
2. Kondensator C15 i rezystor Rll stanowią układ zerujący procesor po włączeniu zasilania.
Schemat zasilacza przedstawiono na rys. 3. Napięcie zasilające mikroprocesor zablokowano kondensatorem C7. Do zasilania centralki potrzebne są trzy napięcia: +24V, +5V i 45VAC. Zastosowano gotowy transformator typu TS6/41 o dwóch uzwojeniach wtórnych: 18V/0,2A i 45V/50mA.
Napięcie 18V jest prostowane w mostku MD3 i wygładzane kondensatorem C4 o dużej pojemności. Tak uzyskane niestabilizowane napięcie o wartości około 24V służy do zasilania telefonów, cewek przekaźników i stabilizatora U3.
Monolityczny stabilizator U3 (7805) pracuje w układzie konwencjonalnym, dostarczając napięcia +5V do zasilania układu sterowania. Wprawdzie spadek napięcia na stabilizatorze jest stosunkowo duży i wynosi około 20V, to jednak pobierany prąd jest niewielki. W sumie moc wydzielana w stabilizatorze jest na tyle mała, że nie jest potrzebny radiator.
Drugie uzwojenie transformatora (45VAC) połączono jednym końcem z napięciem +24V. Otrzymany na drugiej końcówce sygnał złożony z napięcia zmiennego nałożonego na napięcie stałe jest wykorzystywany do zasilania dzwonków w telefonach wewnętrznych.
Na schemacie i na rysunku montażowym nie warto szukać kondensatorów o oznaczeniach Cli i C12, które na ostatnim etapie uruchamiania modelu okazały się zbędne.
Oprogramowanie
O tym, jak niewdzięcznym zadaniem jest tworzenie oprogramowania dla urządzeń telekomunikacyjnych, można się przekonać chyba tylko na własnej skórze. Gdy twórca zachwycony swoim dziełem zasłużenie odpoczywa, do telefonu podchodzi czteroletni Michał i w ciągu minuty "wykłada" program, w dodatku nie potrafiąc wytłumaczyć, jak to zrobił. Program sterujący centralką napisano w języku C (IAR Systems). Mimo intensywnych zabiegów "odchudzających" zajęta jest prawie cała pamięć programu.
Elektronika Praktyczna 10/98
39
Centralka telefoniczna
(3) (4) (5) (6)
prowadzenia do nich ścieżek. Linia, z której mogą przyjść przepięcia, powinna być dołączona bezpośrednio do wyprowadzeń np. warystora. Dopiero stąd rozprowadzana dalej. Tylko w takim przypadku, jeśli impuls prądowy okaże się zdolny przepalić ścieżki, dalsze obwody pozostaną bezpieczne.
Montaż rozpoczynamy od elementów najniższych. Kolejno wlu-towujemy rezystory, diody, tran-soptor, podstawki pod układy scalone, tranzystory, kondensatory (bez C4). Następnie mostki prostownicze, przekaźniki, rezonator kwarcowy, warystory, listwy igłowe do zworek, oprawkę bezpiecznika, zaciski śrubowe i kondensator C4.
Do wyprowadzeń transformatora należy przylutować jednocen-ty metr o we odcinki srebrzanki o średnicy lmm i dopiero tak uformowane wyprowadzenia wlutować w płytkę. Zapobiega to nadmiernemu rozgrzewaniu płytki przy lutowaniu i umożliwia ewentualny demontaż transformatora bez niszczenia oryginalnych wyprowadzeń. Przy montażu transformatora należy zwrócić szczególną uwagę na numery wyprowadzeń.
Uruchomienie
Uruchomienie jak zawsze rozpoczynamy od sprawdzenia poprawności montażu. Warto to zrobić dokładnie, ponieważ praktycznie nie ma możliwości stopniowego uruchamiania centralki. Dlatego proponuję po złożeniu całości, podłączyć dwa telefony i linię miejską oraz wyciągnąć mikroprocesor. Bez zasilania linia miejska powinna być bezpośrednio dostępna z telefonu Ab. 1. Po włączeniu zasilania telefon Ab. 1 musi zacząć dzwonić. Telefon Ab. 2 powinien zostać przełączony na miasto. W słuchawce abonenta Ab. 2 powinno być słychać (oprócz zgłoszenia centrali miejskiej) melodyjkę. Jeśli tak jest, to pozostaje sprawdzić na podstawce procesora napięcie zasilające +5V. Potem trzeba wyłączyć zasilanie, włożyć zaprogramowaną kostkę procesora i centralka jest Rys. 5. Schemat ochronnika abonenckiego. gotowa do pracy.
Każdy abonent może znajdować się w jednym z dziewięciu stanów:
(1) SPOCZYNEK
(2) ZGŁOSZENIE ZAJĘTOŚĆ BLOKADA ZWROTNY PUKANIE
(7) DZWONIENIE
(8) ROZMOWA_WEWNĘTRZNA
(9) ROZMOWA_MIEJSKA Każdy z tych stanów zaczyna
się inicjalizacją i ustawieniem wyjść. Potem następuje cykliczne sprawdzanie warunków przejścia do innych stanów. Niezależnie od programu głównego, timer generuje przerwania co 1250|is, które powodują zmianę stanu wyjścia programowego generatora tonu 400Hz. Po podzieleniu tej podstawy czasu otrzymuje się odstępy:
- lOms do czytania detektorów podniesienia mikrotelefonu i prądu w linii miejskiej;
- 2 00ms do taktowania sygnału pukania i zwrotnego sygnału pukania;
- 5 00ms do taktowania sygnału zajętości;
- ls do taktowania sygnału dzwonienia.
Montaż
Wszystkie podzespoły centralki, łącznie z transformatorem sieciowym, zamontowano na jednej, dwustronnej płytce drukowanej. Mozaikę ścieżek przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 4.
Nieco dziwny sposób prowadzenia niektórych ścieżek został podyktowany chęcią uniknięcia otworów przejściowych w liniach rozmownych i zasilających. Zazwyczaj właśnie te "przelotki" są najsłabszymi elementami obwodu drukowanego. Ponadto, w układzie centralki znajduje się kilka podzespołów zabezpieczających. Stosowanie tych elementów ma sens pod warunkiem właściwego
LINIA
TELEFONICZNA
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
DR1: 8xl0kQ (drabinka
rezystorowa w obudowie SIP9)
Rl, R2, R3, R4, R5, Ró, R7, R8, R9,
RIO: lkQ/0,25W
Rl 1, R12, R13: lukQ/0,25W
R14, R15, R16: 47kQ/0,25W
R17, R18, R19, R20: 100Q/0,5W
R21, R22: 22uQ/0,5W
Kondensatory
CL C2: 100liF/40V
C3, C17, C18: 100liF/16V
C4: 1000liF/40V
C5, Có, C7: 100nF/63V
C8, C9: 22pF
CIO, C13, C14: 1liF/63V
C15: 10liF/16V
Cló: 470nF/250V
Półprzewodniki
DL D2, D3, D4, D5: 1N4148
DZ1, DZ2, DZ3: BZX85C10
MDL MD2, MD3, MD4: B80C1500
TO1: PC827
Tl, T2, T3: BC547
Ul: AT89C2051 (zaprogramowany)
U2: ULN2803
U3: 7805
U4: UM66T19L
Wl, W2, W3: SIOV-S14K150
(Siemens)
Różne
Bl: WTA-TÓ3mA/250V, bezpiecznik
topikowy z kompletem oprawek
do druku
M4-24H (Meisei), JRC-19FD-
EN24VDC (Hongfa), DS2Y-S24V
(Matsushita), V23042-A2005-B101
(Siemens)
Ql: ll,0592MHz
POD, P1D, POM, P1M, PME, PWE:
TRI: TS6/41 (Indel-Brzeziny)
Zl, 12, IZ, Z4: ARK2
ZW1, ZW2: listwy "gold-pin" ze
zworką
Ze względu na obecność na płytce napięcia sieci 220V, należy zachować szczególną ostrożność przy uruchamianiu, a do normalnej eksploatacji centralkę zamknąć w solidnej obudowie z tworzywa sztucznego.
Instalacja
Centralka poprawnie współpracuje z telefonicznymi urządzeniami końcowymi typu telefon, telefaks, modem. Linie abonentów wewnętrznych mogą mieć znaczną długość.
40
Elektronika Praktyczna 10/98
Centralka telefoniczna
W czasie testowania centralki, telefony dołączono za pośrednictwem napowietrznej linii kablowej YTKSYekw3X2X0.5 o długości 600m w środowisku silnych zakłóceń energetycznych. Słyszalność rozmów była zaskakująco dobra, bez śladu przydźwięku 50Hz.
Instalując centralkę należy pamiętać, że tylko telefon Ab. 1 jest czynny podczas awarii zasilania. Dlatego nie należy w tym miejscu instalować telefaksu lub telefonu bezprzewodowego. Urządzenia te zazwyczaj nie pracują bez zasilania i w takim przypadku zostaniemy pozbawieni łączności telefonicznej.
Centralka nie jest przystosowana do pracy z napowietrznymi liniami telefonicznymi. Jeśli nasza linia miejska lub linie we-
wnętrzne są rozciągnięte na zewnątrz budynków, warto zabezpieczyć je ochronnikami abonenckimi dostępnymi w sklepach ze sprzętem telekomunikacyjnym. Schemat typowego ochronnika przedstawiono na rys. 5. Taki ochronnik zbudowany jest z podwójnego odgromnika gazowanego, dwóch elementów indukcyjnych do ograniczania szybkości narastania prądu i trzech wary-s torów. Zabezpieczenie będzie skuteczne, jeśli do odpowiedniego wyprowadzenia ochronnika dołączymy uziemienie. Wystarczająco dobrym uziemieniem jest rura wodociągowa (w żadnym wypadku nie gazowa!), pod warunkiem zbocznikowania wodomierzy miedzianą plecionką lub drutem. Tomasz Gumny, AVT
Elektronika Praktyczna 10/98
41
EDWin krok po kroku
Układ > zabezpiecza-jqcy akumulator przed rozładowaniem
Prosty i przydatny układ, zwłaszcza dla turystów. Zapobiega on bowiem możliwości uszkodzenia akumulatora samochodowego przez nadmierne rozładowanie, str. 71.
W drugiej części cyklu pokazujemy, w jaki sposób wykonać płytkę do projektowanego urzqdzenia. Str. 31.
Programator układów taktujqcych DS1065/75
Półprzewodniki zastqpiq niedługo wszystkie inne elementy stosowane w elektronice. Zagrożenie to dotknęło już dotychczas "niezatapialne" kwarce. W artykule na str. 49 przedstawiamy opis programatora układów DS1065/75 firmy Dallas, które spełniajq rolę programowanych generatorów taktujqcych.
^Stereofoniczny przedwzmac-niacz HiFi
Przykład możliwości oferowanych przez współczesne układy audio. Przed-wzmacniacz o parametrach HiFi sterowany przez niewielki mikrokontroler zainteresuje z pewnościq wielu Czytelników zainteresowanych tematykq audio. Str. 43. v
Wzmacniacz słuchawkowy
Temat wydaje się banalny, lecz -konstrukcja temu zaprzecza - *" w artykule przedstawiamy nowoczesny wzmacniacz słuchawkowy, który może stanowić doskonałe uzupełnienie każdego zestawu audio. Str. 59.
Symulator alarmu samochodowego
Niebanalny symulator alarmu samochodowego, który sam potrafi stwierdzić, powinien się włqczyć.
Cyfrowy zegar sterujqcy DCC-51
Jeden z naszych Czytelników dość zgrabnie ujarzmił potężne możliwości mikrokontrolera, wykorzystujqc go jako uniwersalny zegar cyfrowy. Str. 83.
kiedy Str. 72.
Dzwonek - gong bezprzewodowy
Prezentowane w artykule urzqdzenie jest idealnym substytutem standardowej
instalacji dzwonkowej. Dzięki kodowanemu przesyłowi informacji pomiędzy "przyciskiem" a "dzwonkiem" możliwe jest stosowanie wielu takich urzqdzeh jednocześnie. ^ Str. bb. *
Elektronika Praktyczna 10/98
Czy grozi Ci "Amnesia"?
Prezentacja nowoczesnego kasownika ultrafioletowego firmy WG-Electronics. Str. 30.
Karta^A" oscyloskopowa firmy Optel
W artykule przedstawiamy kartę szybkq oscyloskopowq o zaawansowanych możliwościach, opraco-wanq we wrocławskiej firmie Optel. Str. 28.
Starter kit dla procesorów a. AVR
Po raz pierwszy na łamach EP przedstawiamy narzędzie uruchomieniowe dla mikrokontrolerów rodziny AVR firmy Atmel, Szczegóły na str. 27.
IKA
Nr 70
październik '{
Konkurs..............................................................................6
Swiat hobby." Projekty zagraniczne
Poprawiacz nastroju........................................................... 13
Notatnik Praktyka1
Avrotnice głośnikowe-zapomniane ogniwo,część 1 .....23
EDWin krok po kroku, część 2............................................31
Sprzęt ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Starter kit dla procesorów AVR.........................................27
Karta oscyloskopowa firmy Optel.....................................28
SIMICE - narzędzie dla wymagajgcych...........................29
Czy grozi Ci "Amnesia"?.....................................................30
Projekty ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^1
Centralka telefoniczna...................................;4J*r
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi, część 1..............43
Programator generatorów taktujgcych DS10Ó5/75.......49
Dzwonek - gong bezprzewodowy....................................55
Wzmacniacz słuchawkowy...............................................59
Czytnik-programator kart chipowych, część 2...............ó3
Mi ni projekty ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
Układ zabezpieczajgcy akumulator przed
nadmiernym rozładowaniem............................................71
Symulator alarmu samochodowego...............................72
Podzespoły ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
Pamięci wieloportowe i FIFO firmy IDT............................. 19
Nowe podzespoły.....................,.,",,...................................75
Programy z płyt CD-EP
STó-Realizer w praktyce, rProjekty Czytelników*
Cyfrowy zegar sterujgcy DCC-51.....................................85
Forum
Info Świat.........................................................................89
InfoKraj............................................................................91
Listy...................................................................................98
Kramik+Rynek
Wykaz reklamodawcow............................................11(
Ekspresowy Informator Elektroniczny.
Wyniki konkursów..........................................................98
Elektronika Praktyczna 10/98
PROJEKTY
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi, część 1
kit AVT-477
jeżeli masz dosyć
trzeszczących potencjometrów
i lubisz krystalicznie czysty
sygnał swojego odtwarzacza
CD - mamy dla Ciebie
interesującą propozycję:
cyfro wo stero wany
przedwzmacniacz audio.
Dzięki zastosowaniu
nowoczesnego procesora audio,
sterowanego doskonałym
mikrokon tro lerem
jednoukładowym, parametry
akustyczne i użytkowe
przedwzmacniacza są
naprawdę doskonałe.
Wiele artykułów publikowanych w EP zaczyna się słowami "Rozwój techniki cyfrowej umoź-liwił....". Ten artykuł powinien w zasadzie rozpocząć się w taki sam sposób, ponieważ "sercem" urządzenia jest cyfrowo sterowany scalony przedwzmacniacz stereofoniczny.
Tajemnica sukcesu
Wykonanie przedwzmacniacza o naprawdę dobrych parametrach nie jest zadaniem łatwym zwłaszcza, jeżeli zależy nam na stabilnych parametrach i wysokiej ja-
National Semiconductor
Rys. 1. Schemat blokowy układu LMC1992.
kości. Jedną z najpoważniejszych trudności podczas wykonywania przedwzmacniacza zintegrowanego z regulatorami głośności, balansu i barwy dźwięku jest zdobycie trwałych potencjometrów. Tanie elementy dość szybko się zużywają, powodując w konsekwencji trudności w ustaleniu pożądanych przez użytkownika nastaw i przykre trzaski podczas regulacji. Zastosowanie potencjometrów renomowanych firm (np. Alps) wiąże się zazwyczaj z niebagatelnymi kosztami.
Rozwiązaniem alternatywnym w stosunku do potencjometrów mechanicznych okazały się ich odpowiedniki elektroniczne. Do perfekcji w produkcji różnorodnych potencjometrów elektronicznych doszła firma Xicor. Dobre rozwiązania oferują również Dal-las i Analog Devices. Z kolei National Semicondutor uruchomił produkcję prostych regulatorów potencjometiycznych przeznaczonych specjalnie do zastosowań audio - stanowią one rozszerzenie rodziny układów Overture.
Naturalną konsekwencją udoskonalania parametrów i rozszerzania się aplikacji potencjometrów elektronicznych, było ich zinteg-
Elektronika Praktyczna 10/98
43
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi
9(21)
IN
C2 O.OOBĄiF
V /2
Rys. 2. Schemat elektryczny układu korekcji barwy tonu.
rowanie w strukturach bardziej złożonych układów scalonych, przede wszystkim przedwzmac-niaczy audio. Przykładem takiej, niemal skończonej, doskonałości -o parametrach zadowalających nawet najbardziej ortodoksyjnych au-diofili - jest układ LMC1992 opracowany przez National Semi-conductor. Schemat blokowy tego układu przedstawiono na rys. 1. Jak można zauważyć układ LMC1992 zawiera w sobie wszystkie podstawowe bloki funkcjonalne przedwzmacniacza, tzn:
- multiplekser (przełącznik) sygnałów wejściowych, dzięki któremu można wybrać źródło odtwarzanego sygnału;
- wtórniki napięciowe zapewniające wzajemne dopasowanie wszystkich stopni układu;
- wzmacniacze operacyjne, które wykorzystano jako aktywne elementy regulatorów barwy dźwięku;
- elektroniczne potencjometry umożliwiające ustalenie barwy dźwięku (dwa pasma), balansu i głośności;
- moduł polaryzacji, który zapewnia optymalne warunki pracy wszystkich stopni przedwzmacniacza;
- interfejs szeregowy, poprzez który można ustalić położenie wirtualnych suwaków potencjometrów elektronicznych oraz przełącznika wejść.
Konstruktorzy układu zastosowali aktywny regulator barwy dźwięku, ponieważ jego konstrukcja jest bardzo prosta, a całkowity zakres regulacji bardzo duży (24dB). Na rys. 2 w uproszczeniu przedstawiono strukturę regulatora.
Rys. 3. Schemat elektryczny płytki sterownika.
44
Elektronika Praktyczna 10/98
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi
Ruch zgodnie ze wskazówkami zegara
DDDDDDDDDDDDDDDDD D - oznacza położenie Kanat B
"zatrzasku* regulującego ruch osi Imp Jlsatora
Rys. 4. Sposób kodowania kierunku obrotów w nastawniku BCW.
Opis układu
Opracowany przez przedwzmacniacz składa się z trzech modułów funkcjonalnych:
- sterownika (schemat elektryczny na rys. 3);
- modułu audio (schemat elektryczny na rys. 5);
- zasilacza zintegrowanego z elektronicznym włącznikiem zasilania (schemat elektryczny na rys. 6).
W sterowniku przedwzmacnia-cza zastosowano dwa nietypowe elementy - mikrokontroler ST62T60 (produkowany przez SGS-Thomson) oraz impulsator firmy Bourns, który spełnia rolę nastawnika analogowego.
Mikrokontroler USl spełnia rolę centrum sterowania przed-wzmacniacza, tzn. obsługuje wyświetlanie komunikatów na wyświetlaczu alfanumerycznym Wl, analizuje stan styków impulsatora
Tabela 1.
Funkcja Adres [A2, A1,A0] Sfowo danych [D5..D0] Przykłady
Numer wejścia (Input) 000 XDDDDD XX0000=Odłączone XX0001=CH1 XX0010=CH2 XX0011=CH3 XX0100=CH4
Regulacja tonów niskich (Bass) 001 XXDDDD XX0000=-12dB XX1100+12dB
Regulacja tonów wysokich (Treble) 010 XXDDDD XX0000=-12dB XX1100+12dB
Głośność (Volume) 011 DDDDDD 000000=-80dB 10100X=0dB
Głośność prawego-przedniego kanału (Ballance R) 100 XDDDDD X00000=-40dB X1010X=0dB
Głośność lewego-przedniego kanału (Ballance L) 101 XDDDDD X00000=-40dB X1010X=0dB
IMPl, wykrywa fakt wciśnięcia przycisku Wll zmieniającego tryb pracy Wl i wysyła adekwatne do sytuacji polecenia do układu LMC1992. Kontrola stanu Wll odbywa się 40 razy na sekundę i jest wywoływana przez wewnętrzne przerwanie od timera. Procedury opóźniające pozwalają zlikwidować wpływ drgań styków przełącznika na działanie programu. Zastosowany w sterowniku mikrokontroler jest wyposażony
w pamięć nieulotną EEPROM o pojemności 128B, której niewielką część wykorzystano do zapamiętywania ostatnio ustalonych nastaw, które opisują zadaną przez użytkownika barwę dźwięku, położenie środka balansu, aktywne wejście oraz głośność, zastosowana w procesorze pamięć EEPROM ma dużą żywotność -producent gwarantuje minimalnie aż 3 00000 poprawnych operacji kasowanie/zapis. Jak łatwo poli-
CH1
CH2
CH3
CH4
22uF| 100nF|
C42 lOOnF
R27 R26 R2S R24 R23 lOk lOk lOk lOk lOk
Rys. 5. Schemat elektryczny płytki przedwzmacniacza.
Elektronika Praktyczna 10/98
45
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi
DoztąezaZI na płyto) STEROWANIA
47iJ*
3 Mg 4,7k
Rys. 6. Schemat elektryczny włącznika i zasilacza.
czyć można dokonywać do niej 50 wpisów dziennie przez prawie 17 lat!
Ponieważ obudowa ST62T60 ma zaledwie 20 wyprowadzeń konieczne okazało się sterowanie wyświetlacza Wl przez interfejs 4-bitowy. To właśnie z tego po-wodu linie wejściowe D0..3 wyświetlacza nie są podłączone.
Założeniem przyjętym przez autora podczas projektowania przedwzmacniacza było maksymalne uproszczenie jego obsługi i zbliżenie sposobu regulacji do rozwiązań tradycyjnych. Z tego właśnie powodu rolę elementu ustalającego wartość nastawy spełnia impulsator firmy Bourns, znany już Czytelnikom z zasilacza AVT-366. Element ten z zewnątrz przypomina standardowy potencjometr, ale w jego wnętrzu kryją się dwa przełączniki chwilowe, generujące przesunięte w fazie impulsy prostokątne. W zależności od ich wzajemnej fazy (rys. 4) procesor określa kierunek obracania się impulsatora, dzięki czemu możliwe jest zwiększanie lub zmniejszanie wartości nastaw.
Układ US2 (w modelu zastosowano DS1813) jest scalonym generatorem sygnału zerującego mikrokontroler USl. Zastosowanie tego układu było konieczne, aby zabezpieczyć zawartość pamięci nieulotnej EEPROM USl. Zastosowanie standardowego układu zerującego z kondensatorem elektrolitycznym powodowało, że czasami zawartość pamięci była modyfikowana w sposób niekontrolowany.
Szeregowa transmisja danych z procesora do układu LMC1992
odbywa się poprzez kabel dołączony do złącza Zl2. Trzy piny I/O procesora USl (PC2..4) są programowo skonfigurowane do emulacji złącza szeregowego. Takie rozwiązanie okazało się łatwiejsze do wykonania, niż modyfikowanie do wymagań LMC1992 obsługi portu SPI, który stanowi standardowe wyposażenie procesora ST62T60.
Poprawne napięcie zasilania dla procesora i modułu wyświetlacza Wl zapewnia stabilizator US3. Jeżeli w urządzeniu zostanie zastosowany wyświetlacz z podświetlaniem LED, nie wolno jest zasilać go z wyjścia tego stabilizatora - do tego celu przewidziano osobny stabilizator. Potencjometr Pl umożliwia regulację kontrastu wyświetlanych znaków.
Schemat elektryczny części audio przedstawiono na rys. 5. Jest to minimalnie zmodyfikowana standardowa aplikacja układu LMC1992. Zastosowano typowe elementy zewnętrzne oraz układy standardowe układy polaryzujące wejścia sygnału audio.
Wszystkie wejścia są separowane przy pomocy kondensatorów unipolarnych o dużej pojemności (2,2|iF). Dzięki temu dolna częstotliwość graniczna jest dość mała (35Hz), a mogąca potencjalnie wystąpić składowa stała, jest oddzie-
lana od stopnia wejściowego. Dzięki temu nie są zaburzane stałoprądowe warunki pracy przedwzmacniacza.
Układ US5 zapewnia stabilizację napięcia zasilającego procesor audio US4. Sygnały interfejsu szeregowego oraz napięcie zasilające podawane jest z płytki sterownika na złącze Zl3.
Ostatnim fragmentem urządzenia jest zasilacz zintegrowany z elektronicznym włącznikiem zasilania. Jego schemat elektryczny przedstawiono na rys. 6.
Jest to dość nietypowy zasilacz, ponieważ praktycznie cały czas znajduje się on pod napięciem podawanym z transformatora sieciowego. Układ US6 spełnia rolę dwustabilnego przerzutnika, który jest sterowany przyciskiem Wl2, znajdującym się na płytce sterownika. Każdorazowe wciśnięcie tego przycisku powoduje zmianę stanu wyjścia US6A na przeciwny, co w konsekwencji powoduje zwieranie i rozwieranie styków miniaturowego przekaźnika Przl. Przełączane są jednocześnie dwie pary styków - jedna z nich odpowiada za przekazanie napięcia zasilającego do płytek sterownika i audio, druga para steruje napięciem zasilającym podświet-lacz wyświetlacza Wl. Napięcie podawane jest na podświetlacz z katody diody Dl, która jest włączona szeregowo z wyjściem stabilizatora US7. Dzięki temu napięcie podawane na diody LED podświetlacza jest nieco mniejsze niż nominalne, co powoduje minimalne zmniejszenie jasności podświetlenia. Stabilizator US7 musi być wyposażony w skuteczny radiator, ponieważ tracona jest w nim duża moc (ok. 3W).
na wejściu zasilacza zastosowano mostek prostowniczy Graetza, dzięki czemu przedwzmacniacz można zasilać wprost z wtórnego uzwojenia transformatora sieciowego (zaciski ARK) lub zasilacza sieciowego (gniazdo Gn6).
Adres układu i Adres funkcji i Słowo danych
Rys. 7. Kształt ramki adresowej i danych układu LMC1992.
46
Elektronika Praktyczna 10/98
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi
WYKAZ ELEMENTÓW
Płytka sterowania Rezystory
Rl: 4,7kn R2, R3: 3,3kQ
Pl: lOkO miniaturowy potencjometr leżący Kondensatory Cl, C2: 27pF C3, C4, C5: 10p.F/16V C6, C7, C8, C9: lOOnF CIO: lOO^F Cli: 47^F C12, C13: 2,2nF Półprzewodniki
US1: ST62T60B - zaprogramowany US2: DS1813 lub podobny (obudowa TO-92) US3: 78L05 Różne
Wl: moduł alfanumeryczny LCD 1x16 z podświetleniem lub bez (opcje). W modelu zastosowano wyświetlacz WM-C1601M z podświetlaniem lYLYc Wll, WI2: przełączniki Xl: 8MHz
31, ZI2: ZWLB-10 (szpilki zacskane na kablu, lutowane w płytkę) + dwa 15 cm odcinki kabla 10-żyłowego, zakończone wtykami ZFC-10
Płytka audio Rezystory
R4, R5, Ró, R7, R8, R9, RIO, Rl 1:
47ka
R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18,
R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25,
R26, R27: 10kO
Kondensatory
C14, C15, C16, C17, C18, C19,
C20, C21, C30, C31: 2,2\lF
unipolarne
C22, C23, C24, C25, C26, C27,
C28, C29, C32, C39, C43, C44,
C45: 10|iF/25V
C33, C34: lOnF
C35, C36, C40, C41, C42, C47,
C48: lOOnF
C37, C38: 8,2nF
C46: 22jiF/25V
C49: 1000jiF/25V
Półprzewodniki
US4: LMC1992
US5: 78L12
Różne
GN1, GN2, GN3, GN4, GN5:
podwójne gniazda Cinch
ZI3: ZWS10
Płytka zasilacza Rezystory
R28, R29, R31: 4JkO
R30: 2,2kO
Kondensatory
C50: 1000jiF/25V
C51, C52: lOOnF
C53: 100^F/25V
C54: 47^F/25V
C55: 2,2n.F/16V
Półprzewodniki
Tl: BC547 lub podobny
US6: 74HCT74 lub podobny
US7: 7805
Dl: 1N54001 lub podobna
Ml: mostek prostowniczy l,5A/50V
Różne
GN6: gniazdo zasilające z bolcem
GN6y: ARK2
Przl: TQ2-5V - NAIS-Matsushita
ZI4: ZWS-10
ENABLE-1 CLK=O
- ustalenie warunków początkowych (CLK=0, ENABLE=1)
nicjacje hterie|su Mlcrowlre
Wystania adresu "1 Ob" układu LMC1992
Transmisja 9-błlowego słowa danych [3 bity adresu funkcji + 6 bitów danych)
Blokada wejścia Mlcrowlre
Koniec )
Rys. 8. Algorytm obrazujący sposób transferu danych do układu LMC1992.
audio, ponieważ nie są one wykorzystywane w przedwzmacnia-czu. Piotr Zbysiński, AVT
Szczegółowe informacje o procesorach ST62T60B oraz narzędzia do nich dostępne są na płycie CD-EP4.
Programowanie procesora audio
Układ LMC1992 programowany jest poprzez trójprzewodowy, jednokierunkowy interfejs szeregowy. Każda ramka danych wysyłanych do układu składa się z 9 bitów (rys. 7), spośród których trzy najstarsze bity adresują funkcję, a sześć kolejnych są daną, która określa wartość nastawy. Dodatkowo wysyłane są dwa bity (najstarsze), które określają, że informacja jest kierowana do LMC1992. Są to tzw. bity adresowe. Ich zastosowanie pozwala dołączać do tej samej szyny danych inne układy programowane poprzez interfejs
szeregowy. Na rys. 8 przedstawiono algorytm opisujący sposób wysłania danej do LMC1992. Maksymalna, dopuszczalna przez producenta, szybkość taktowania wejścia zegarowego CLK układu LMC1992 wynosi lMHz.
Wszystkie nastawy dotyczące parametrów toru audio (z wyjątkiem numeru aktywnego wejścia) mają krok 2dB. Wynika tego, że nie zawsze całe 6-bitowe słowo danych jest wykorzystywane do przekazania informacji do układu. W tab. 1 zawarto opisy nastaw wraz z ich adresami.
Uwaga! W tab. 1 pominięto funkcje balansu tylnych kanałów
Skrócona charakterystyka przedwzmacniacza.
/ ilość stereofonicznych wejść audio: 4; / zakres regulacji poziomu wyjściowego
(głośności): -80dB..0dB (krok 2dB); / zakres regulacji balansu kanałów:
-40dB..0dB (krok 2dB); / zakres regulacji barwy dźwięku:
ą12dB (krok 2dB);
/ zalecane napięcie wejściowe: do 1VRMS; / wszelkie nastawy są zapamiętywane
w nieulotnej pamięci EEPROM
mikrokontrolera sterującego; / pasmo przenoszenia: 35Hz..100kHz; / całkowite zniekształcenia nieliniowe:
0,15%;
/ odstęp sygnału od szumu: 81dB; / zasilanie: 15V/50mA (350mA
z podświetlanym wyświetlaczem LCD); / elektroniczny włącznik zasilania; / cyfrowe sterowanie wszystkich funkcji
z prezentacją nastaw na wyświetlaczu
alfanumerycznym LCD.
Elektronika Praktyczna 10/98
47
PROJEKTY
Programator generatorów taktujących DS1065/75
kit AVT-469
W artykule przedstawiamy
urządzenie niezbędne
w nowoczesnej pracowni
techniki cyfrowej -
programator do scalonych,
programowanych generatorów
taktujących firmy Dallas.
Czytelników
zainteresowanych tymi
układami zachęcamy do
sięgnięcia po EP7/97 -
prezentujemy tam opis
zesta wu n arzędziowego dla
DS1075 - oraz EP6/98 -
gdzie podajemy przykłady
zastosowania tych układów
[AYT-2G5).
Układ scalony firmy Dallas oznaczony symbolem DS1075 (i jego odmiana DS1065) jest uniwersalnym, programowalnym generatorem impulsów taktujących. Ponieważ większość współczesnych urządzeń, a te z procesorami w szczególności, nie może obejść się bez zegara pełniącego rolę "uderzeń serca", układ ten tym bardziej godny jest zainteresowania. Jednocześnie świadczy o tym, że nawet w tak banalnym i rutynowo konstruowanym fragmencie urządzenia, jakim jest zegar taktujący, można coś zmienić i znaleźć nowe rozwiązania.
W porównaniu z generatorami taktującymi budowanymi np. z bramek i stabilizowanymi kwarcem, czy precyzyjnymi generatorami w metalowych obudowach, generator z DS1065/75 jest mniejszy i posiada większe możliwości. Między innymi może on generować przebieg prostokątny o różnych, zadanych przez użytkownika, częstotliwościach oraz posiada możliwość synchronizacji swojej pracy z zewnętrznymi obwodami. Jednak przyjęta przez producenta k ons tiukc j a g ener a tor a na r zuc a także pewne ograniczenia, o czym przekonamy się analizując jego budowę i działanie.
W niewielkiej obudowie DIP8 (TO-92 dla DS1065) został zamknięty dosyć skomplikowany
układ generatora. W dodatku możliwość działania w różnych trybach pracy sprawia, że funkcje niektórych jego wyprowadzeń zmieniane są zależnie od aktywnego trybu. Rys. 1 przedstawia schemat blokowy układu generatora. Na poszczególnych wyprowadzeniach są dostępne następujące funkcje:
- HO - wyjście sygnału zaprogramowanej częstotliwości, generowanego przez układ, a także wejście, przy pomocy którego programuje się układ.
- OUTO - wyjście sygnału o częstotliwości podstawowej.
- Vcc - napięcie zasilające +5V.
- GND - masa układu.
- PONISELK - sterowanie przełączaniem między wewnętrznym oscylatorem układu DS1075, a dołączanym z zewnątrz kwarcem lub częstotliwością wzorcową. Steruje także wprowadzaniem układu w stan uśpienia, ograniczający pobierany prąd zasilania.
- OE - wyprowadzenie do synchronizacji pracy generatora z zewnętrznymi obwodami.
- XTAL - wyprowadzenie do przyłączania zewnętrznego kwarcu.
- OSCIN - wyprowadzenie do przyłączania zewnętrznego kwarcu albo zewnętrznych impulsów wzorcowych.
Zależnie od wersji układu, os-cylator może pracować z jedną
Elektronika Praktyczna 10/98
Programator generatorów taktujqcych DS1065/75
bDALLAS
SEMICONDUCTOR
1. Schemat blokowy układu DS1065/75.
z czterech stałych częstotliwości, określających maksymalną częstotliwość przebiegu wyjściowego: lOOMHz, 80MHz, 66MHz i 60MHz.
0 częstotliwości wewnętrznego os-cylatora informuje napis umieszczony na obudowie układu scalonego. Impulsy z oscylatora mogą być podane do następnych bloków układu bezpośrednio albo wstępnie podzielone w wewnętrznym preskalerze przez 2 lub 4.
Układ umożliwia rezygnację z impulsów z wewnętrznego oscylatora i wykorzystywanie częstotliwości podawanych z zewnątrz. Może to być częstotliwość wytwarzana w innym oscylatorze, stabilizowana zewnętrznym kwarcem dołączonym do końcówek XTAL
1 OSCIN lub impulsy prostokątne TTL podawane bezpośrednio na wejście OSCIN. O wyborze źródła decyduje multiplekser, z którego impulsy oznaczone na rys. 1 symbolem MCLK są podawane na programowany dzielnik częstotliwości. Zależnie od zaprogramowanego stopnia podziału, na wyjściu dzielnika z impulsów MCLK otrzymuje się częstotliwość wyjściową. Dzielnik może być pominięty, a decyduje o tym kolejny multiplekser. Z jego wyjścia impulsy poprzez bufor są podawane na wyprowa-
dzenie INIOUT układu scalonego. Pracą układów wyk on awc zyc h steruje blok logiki. Blok ten ustawia funkcje układów wyk on awc zyc h zgodnie z parametrami zapamiętanymi w wewnętrznej pamięci EEPROM podczas programowania układu scalonego. W czasie normalnej pracy układu DS1075, po włączeniu napięcia zasilającego i rese-cie, informacje z EEPROM-u są odtwarzane i podawane do bloku logiki. Niektórymi funkcjami układu można także sterować bezpośrednio poprzez jego wyprowadzenia. Parametry pracy układu są zapamiętywane w EEPROM-ie w postaci dwóch 9-bitowych słów danych, oznaczonych jako DIV WORD i MUX WORD. Pierwsze z nich (DIV WORD) odnosi się do programowanego dzielnika częstotliwości podstawowej i decyduje o podziale. Zawartość tego rejestru może się zmieniać w przedziale od OOOh do lFFh. Stopień podziału określa się przez dodanie do wartości zapisanej w słowie DIV liczby 2. Stopień podziału dla przykładowych trzech wartości zapisanych w rejestrze DIV przedstawiono w tab. 1.
W drugim rejestrze sterującym MUX WORD jest aktywnych 6 najmłodszych bitów, a pozostałe muszą mieć wartość 0. Pozycja bitów sterujących w rejestrze MUX jest następująca:
(MSB) 0_0_0_EN0_PDN_M_MSEL_ DIV1_E/I (LSB)
Poszczególne bity w kombinacji z innymi bitami sterującymi określają tryb pracy układu: źródło częstotliwości podstawowej, sposób jej podziału, synchronizację przebiegu wyjściowego.
Znaczenie poszczególnych bitów rejestru MUX jest następujące: - Eli - bit sterujący wyborem źródła częstotliwości podstawowej. Gdy jego wartość wynosi
"0", to jest wykorzystywany sygnał z wewnętrznego oscylatora, gdy wpiszemy "1" o częstotliwości decyduje zewnętrzny kwarc lub impulsy dołączane do wejścia OSCIN.
- DIVl - bit określający sposób wykorzystania sygnału o częstotliwości podstawowej. Gdy ma on wartość "0", to częstotliwość ta będzie poddawana podziałowi w programowanym dzielniku i preskalerze. Gdy wpiszemy "1", to częstotliwość podstawowa jest podawana bezpośrednio na wyjście I/O układu scalonego, a wartości wpisywane do dzielnika są ignorowane.
- MSEL - bit ten określa w jaki sposób impulsy z wewnętrznego oscylatora będą traktowane w preskalerze. Gdy wpiszemy "0", preskaler jest włączony, a podział jest uzależniony od ustawienia bitu M. Gdy wpiszemy "1" sygnał z oscylatora omija preskaler.
- M - bit określający stopień podziału preskalera. Gdy wpiszemy "0" współczynnik podziału wynosi x4, gdy "1", współczynnik podziału wynosi x2.
- PDN - bit określający tryb pracy wyprowadzenia PDN/SELX układu scalonego. Gdy wpiszemy "0", wyprowadzenie PDN/SELX steruje wyborem źródła sygnału o częstotliwości podstawowej (w tym momencie ustawienie bitu E/I nie ma znaczenia). Gdy wpiszemy "1", wyprowadzenie steruje aktywnością bądź wprowadzaniem układu scalonego w stan uśpienia o zmniejszonym poborze mocy.
- ENO - bit sterujący aktywnością wyprowadzenia OUT0 układu scalonego. Gdy wpiszemy "0", na wyjściu OUT0 jest stale obecny sygnał o częstotliwości z wewnętrznego oscylatora, gdy "1", wyprowadzenie to jest w stanie wysokiej impedancji.
Poniższe zestawienia (tab. 2 i 3) pokazują jak od niektórych bitów słowa MUX zależy tryb pracy i częstotliwości impulsów
Tabela 1.
Wartość słowa Stopień podziału
OOOH 2
001H 3
1FFH 513
50
Elektronika Praktyczna 10/98
Programator generatorów taktujqcych DS 1065/75
RPACK1
OV
U2 B9C51
C3 27p
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6
P1.0 P2.7
P1.1
P1.2 RD
P1.3 WR
P1.4 PSEN
P1.5 ALE/P
P1.6 TXD
P1.7 RXD
21
22
25
26
27
28
1234567
JP3 - Klawiatura
JP1
Zasilanie 7,5.. 12V
JP4
Rys. 2. Schemat elektryczny układu programatora.
wyjściowych (znak "x" oznacza, że ustawienie bitu w tym trybie nie ma znaczenia).
Kontrolę wszystkich funkcji układu zapewniają rejestry DIV i MUX. Dostęp do tych rejestrów, tworzonych w wewnętrznej pamięci EEPROM, jest realizowany dzięki 1-przewodowej magistrali dołączonej do końcówki I/O układu DS1075. Jak jednak możliwe jest programowanie układu, skoro końcówka normalnie służy jako wyjście impulsów generowanych przez układ? O funkcji pełnionej przez wyprowadzenie rozstrzyga jego stan w momencie włączenia zasilania i wykonywania wewnętrznego zerowania układu. Jeżeli w tym czasie sumaryczna wartość oporności dołączonych między końcówkę I/O i +5V przekroczy 20kQ, układ będzie pracował normalnie generując na wyjściu
impulsy o parametrach określonych zawartością rejestrów sterujących. Jeżeli natomiast wartość tej oporności będzie się mieściła w przedziale 1..5kQ, to wyprowadzenie będzie pełnić rolę magistrali, poprzez którą możliwe będzie zmienianie rejestrów sterujących. Magistrala będzie pełniła podobną rolę jak w przypadku układów i-Button. Protokół transmisji magistralą został nieco zmodyfikowany i w związku z tym może do niej być dołączony tylko jeden układ DS1075.
Tak jak w przypadku układów i-Button, układ DS1075 reaguje na przesyłany magistralą sygnał RE-SET odpowiadając impulsem PRE-SENCE. Po tym wstępie możliwy jest zapis lub odczyt pojedynczego rejestru. Odczyt rejestru DIV poprzedzony jest kodem AlH, a rejestru MUX kodem A2H. Na-
PR1 lOk
4567S
K
O N T R A
TDDDDDER
R1 4,7k
T1 BC557
f|R2 1220
LED ŚBUSY1
1 2345678910
JP2 - Wyświetlacz LCD
stępnie odczytywanych jest 9 bitów rejestru, poczynając od bitu najmłodszego. W przypadku zapisu do rejestru DIV najpierw trzeba wysłać kod 01H lub kod 02H dla rejestru MUX. Następnie transmitowanych jest 9 bitów programujących zawartość rejestru, począwszy od bitu najmłodszego. Każdą transmisję (kod + dane) należy poprzedzić impulsem RESET.
Układ DS1075 pozwala uzyskać sygnały o częstotliwościach wyjściowych, w szerokim przedziale, ale ma pewne ograniczenia z tym związane. Częstotliwość sygnału wyjściowego nie może być oczywiście większa od częstotliwości wewnętrznego oscylatora. W przypadku dołączania zewnętrznego sygnału o częstotliwości podstawowej, jej wartość nie powinna przekraczać 50MHz, a dla zewnętrznego kwarcu 25MHz. Przy wyborze wewnętrznego oscylatora o częstotliwości lOOMHz, programowany dzielnik pozwala uzyskać częstotliwość minimalną 194kHz, co jest bliskie dopuszczalnej granicy 200kHz. Zastosowanie preskalera obniży tę częstotliwość do 50kHz,
Elektronika Praktyczna 10/98
51
Programator generatorów taktujqcych DS1065/75
Tabela 2.
PDN E/l PON/SELXfpin) tryb
0 X 0 wyłączane zewnętrznie źródło częstotliwości podstawowej
0 X 1 aktywny wewnętrzny oscylator
1 X 0 tryb uśpienia o zmniejszonym poborze prądu
1 0 1 aktywny wewnętrzny oscylator
1 1 1 wyłączane zewnętrznie źródło częstotliwości podstawowej
Tabela 3.
DIV1 E/l MSEL M częstotliwość impulsów wyjściowych
0 0 0 0 częst.wewn. oscylatora/4*N
0 0 0 1 częst.wewn. oscylatora/2*N
0 0 1 x częst. wewn. oscylatora/N
0 1 X x częst. wewn. oscylatora/N
1 0 X x częst. wewn. oscylatora/1
1 1 X x częst. wewn. oscylatora/1
N - oznacza stopień podziału
jednak producent tego nie zaleca, być może z powodu potencjalnej niestabilności układu.
Także w przypadku wyższych częstotliwości pojawiają się pewne kłopoty. Nawet jeżeli wewnętrzny oscylator generuje sygnał o częstotliwości lOOMHz na wyjściu, to nie można uzyskać np. częstotliwości 75MHz. Wynika to z faktu, że pierwszym możliwym całkowitym podziałem tej częstotliwości jest x2, więc kolejna częstotliwośćm którą można uzyskać na wyjściu może mieć wartość 50MHz.
Kłopotliwy może się także okazać sposób programowania układu. Wprawdzie producent umożliwia zakup firmowych programatorów dołączanych jako interfejs do komputera PC, my jednak proponujemy czytelnikom Elektroniki Praktycznej wykonanie programatora posiadającego te same funkcje, co fabryczny, ale autonomicznego, nie wymagającego jednak obecności komputera. Schemat urządzenia przedstawiono na rys. 2.
Opis układu
Układ oparto na procesorze z rodziny '51 z wewnętrzną pamięcią programu (oprogramowanie nie przekracza 4 kilobajtów). Może to być np. procesor 89C51 firmy Atmel.
Procesor komunikuje się z użytkownikiem przy pomocy klawiatury, dołączanej do złącza JP3, i panelu wyświetlacza ciekłokrystalicznego 1x16 znaków, dołączanego do JP2. Wyświetlacz powinien być obsługiwany przez jeden sterownik, który komunikuje się z procesorem za pomocą 4-prze-
wodowej magistrali danych oraz sygnałów sterujących RS, E, R/W. W modelu zastosowano wyświetlacz z podświetlaniem, oznaczony symbolem PVC16O1O1, sterowany układem KS0066 będącym odpowiednikiem popularnego HD44780. Podłączenie wyprowadzeń wyświetlacza do gniazda JP2 przedstawiono na rys. 3.
12-przyciskowa klawiatura posiada przyciski oznaczone cyframi od 0 do 9 i znaki '#' oraz '*'. Klawiatura w czasie odczytu jest multipleksowana. Na linie klawiatury dołączone do złącza JP3: 1-4 jest podawany kolejno stan niski, a jednocześnie procesor bada linie JP3: 5-7. Na rys. 4 pokazano podłączenie klawiatury do złącza JP3.
Programowany układ D SIO 75 jest umieszczany w podstawce U3. Styki przekaźnika PKl dołączają do programowanego układu napięcie zasilające, a PK2 obciążenie wyjścia I/O w postaci rezystora Rl. Manipulacja załączaniem przekaźników pozwala wprowadzić układ DS1075 w tryb programowania lub pracy. Opis wykonywanej operacji jest wyświetlany na wyświetlaczu. Oznaczenie Xz dotyczy podstawki do zewnętrznego rezonatora kwarcowego w sytuacji gdy układ miałby pracować w takiej właśnie konfiguracji. Świecenie diody Dl sygnalizuje dołączenie napięcia zasilającego do programowanego układu, który nie powinien być w tym czasie wyjmowany z podstawki.
Programator umożliwia dostęp do wszystkich funkcji układu DS1075. Posiada także funkcję
ułatwiającą programowanie dzielnika i preskalera w celu uzyskania pożądanej częstotliwości impulsów wyjściowych. Działanie programatora polega na cyklicznym przechodzeniu między kolejnymi funkcjami, z możliwością modyfikacji ich parametrów.
Po włączeniu zasilania na wyświetlaczu pojawia się napis "Program. DS1075". Naciśnięcie któregokolwiek klawisza spowoduje przejście do pierwszej funkcji, którą jest ustalenie częstotliwości podstawowej układu. Programator nie ma możliwości automatycznego określenia tej częstotliwości i operator musi jej wartość wprowadzić własnoręcznie przy pomocy klawiatury. Jeżeli będzie to jedna z częstotliwości standardowych wewnętrznego os-cylatora jej wyboru dokonuje się naciskając klawisz '#' do momentu pojawienia się na wyświetlaczu właściwej wartości. W przypadku gdy układ ma zostać zaprogramowany do pracy z zewnętrznym źródłem częstotliwości podstawowej (np. opcja z kwarcem), jej wartość należy wpisać z klawiatury. Podanie fałszywej wartości zniekształci proces programowania i częstotliwość uzyskana na wyjściu może się różnić od oczekiwanej. Zgodnie z ograniczeniami podanymi w dokumentacji technicznej, programator nie pozwoli wpisać wartości częstotliwości mniejszej niż 200kHz i większej niż 50MHz. Przejście do następnej opcji programatora następuje po naciśnięciu klawisza '*' w mo-
LCD16
DO D1 D2 D3 D4 DS D6 D7
RS FW
E
V
+5V 0V
7 8 9 10 11 12 13 14
JP2 AAAAAAAAAA
10 987654321
Rys. 3. Sposób podłączenia wyprowadzeń wyświetlacza do gniazda JP2.
52
Elektronika Praktyczna 10/98
Programator generatorów taktujqcych DS1065/75
Oi IO Oi IO
LD
LIj
JP3
tu
LS_,
1234567
Rys. 4. Sposób podłączenia klawiatury do gniazda JP3.
mencie, gdy kursor znajduje się z prawej strony wyświetlacza na wolnej pozycji.
Następna opcja umożliwia odczyt i zmianę słowa DIV, czyli zaprogramowanie stopnia podziału dzielnika, jeżeli jest on aktywny. Wyświetlenie wartości słowa DIV wymaga najpierw odczytu z układu. Jeżeli w tym momencie programowany układ nie będzie znajdował się w podstawce lub transmisja z innych przyczyn nie będzie możliwa, na wyświetlaczu pojawi się napis informujący o kłopotach: "OUT ---.--- MHz". Prawidłowy odczyt umożliwi wyświetlenie zawartości rejestru DIV dziesiętnie: "DIV xxx". W tym momencie można przejść do następnej opcji lub z klawiatury wpisać żądaną wartość do rejestru. Będzie to możliwe po uprzednim naciśnięciu klawisza "#", a potem wpisaniu 3-cyfrowej liczby dziesiętnej. Po wpisaniu trzeciej cyfry nowa wartość zostanie automatycznie zapisana do rejestru DIV.
Naciśnięcie '*' spowoduje przejście do kolejnej opcji. Pozwala ona podejrzeć i zmienić zawartość słowa MUX. Na wyświetlaczu pojawi się napis "MUX xxxxxx ENO". Po nazwie rejestru wyświetlany jest stan 6 znaczących bitów słowa MUX, a na końcu nazwa bitu, na który w danej chwili wskazuje kursor wyświetlacza. Przechodzenie między kolejnymi bitami słowa następuje po naciśnięciu któregoś z klawiszy 2-9, zmiana wartości bitu następuje po naciśnięciu klawisza
'0' lub '1'. Naciśnięcie '*' oznacza przejście do kolejnej opcji.
W tym momencie wyświetlacz pokaże jaka jest wartość częstotliwości sygnału na wyjściu układu przy aktualnych ustawieniach częstotliwości podstawowej oraz słów DIV i MUX. Ponieważ układ jest dołączony do zasilania, na wyjściu I/O jest dostępny wtedy sygnał wytwarzany przez programowany układ DS1075. Ta opcja programatora umożliwia także automatyczne programowanie częstotliwości wyjściowej. Należy przy pomocy klawiatury podać żądaną częstotliwość wyjściową, wypisując jej pełną wartość z dokładnością do 0,001 MHz. Program automatycznie znajdzie najbliższą, możliwą do uzyskania wartość częstotliwości, zmieni zawartość rejestrów DIV i MUX, a potem wyświetli wartość zaprogramowanej częstotliwości.
W czasie zapisu nowych parametrów do wyjścia I/O układu nie powinny być podłączone żadne sondy ani obciążenie. Programowane wartości częstotliwości są ograniczone przez wartość minimalną 0,05MHz i wartość maksymalną, którą stanowi częstotliwość podstawowa. Wartość sygnału częstotliwości otrzymanego na wyjściu może się minimalnie różnić od wartości wyświetlanej przez wyświetlacz. Wynika to z dokonywanych podczas obliczeń zaokrągleń i rozrzutów częstotliwości podstawowej. Naciśnięcie klawisza '*' spowoduje przejście do opcji ustawiania częstotliwości podstawowej.
Montaż i uruchomienie
Układ jest montowany na dwustronnej płytce drukowanej, której widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 5.
Klawiaturę i wyświetlacz najlepiej dołączać do płytki przy po-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: 10kO
Rl: 4,7kn
R2: 220O
RPACK1: drabinka rezystorów
L.lOka (SIP9)
Kondensatory
Cl: 47^F/10V
C2: 4,7n.F/10V
C3, C4: 27pF
C5: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: LED
Tl, T3, T2: BC557
Ul: 7805
U2: 89C51/52 (zaprogramowany)
Różne
Xl: 12MHz
PK2, PK1: przekaźnik OMRON 5V
mocy rozłączalnych styków. Procesor powinien być umieszczony w podstawce. Należy także zastosować podstawkę, najlepiej precyzyjną, dla programowanych układów. Złącze dla kwarcu Xz można wykonać z pojedynczych precyzyjnych pinów. Złącze kontrolne sygnałów wyjściowych mogą stanowić dolutowane do płytki kawałki srebrzanek lub styki (gold-piny) używane jumperach.
Po sprawdzeniu poprawności montażu i obecności na wyjściu stabilizatora napięcia +5V, można włożyć do podstawki zaprogramowany procesor i powtórnie włączyć zasilanie. Na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym powinien pojawić się napis początkowy. Jego kontrast ustawia się potencjometrem PRl. Ryszard Szymaniak, AVT
Dane katalogowe układu DS1075 oraz opis zasady działania 1-przewodowej magistrali, wykorzystywanej do programowania tych układów, znajdują się na płycie CD-EP5.
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 10/98
53
PROJEKTY
Dzwonek
- gong bezprzewodowy
kit AVT-474
Prop on o wany u kła d
z pewn ością nigdy by nie
powstał, gdyby nie wrodzone
łenistwo i wstręt do pracy
fizycznej, jakie cech ują niżej
podpisanego. Zawsze
twierdziłem, że łenistwo jest
główną siłą napędową
wszełkiego postępu i po raz
kołejny postaram się to
udowodnić. Zacznijmy jednak
od początku.
Zostałem poproszony przez jednego z moich kolegów o pomoc w założeniu instalacji dzwonkowej. W typowym mieszkaniu byłaby to sprawa dość prosta, ale mój kolega mieszka w małym domku i odległość pomiędzy furtką a drzwiami wejściowymi wynosi nieco ponad 2Om. Należałoby więc wykopać dość głęboki rowek, poukładać przewody, rowek zasypać, słowem same okropności. Zacząłem więc myśleć, jak wybrnąć z sytuacji i uniknąć podejrzeń o niekoleżeń-stwo. Rozwiązanie okazało się proste: jeżeli nie lubimy czegoś robić, to po prostu nie róbmy tego i obejdźmy problem "bokiem". Jeżeli nie lubimy kopać rowków i zakładać przewodów, to zastosujmy system łączności bezprzewodowej, np. radiowej. Jeżeli już zdecydowaliśmy się na konkretne rozwiązanie, to postarajmy się zrealizować je jak najmniejszym nakładem pracy, a potem... odpocznijmy sobie trochę!
Konsekwentnie realizując życiowe zasady człowieka leniwego zaprojektowałem układ, który umożliwia założenie instalacji dzwonkowej bez konieczności przeciągania jakichkolwiek przewodów. Wystarczy zamocować na drzwiach wejściowych lub furtce malutki nadajniczek zasilany z bateryjki, która w normalnych warunkach powinna wystarczyć na dwa, a może nawet trzy lata eksploatacji. W dowolnym miejscu mieszkania lub domu instalujemy
odbiornik, niestety raczej zasilany z sieci, i po kłopocie! Dodatkową zaletą proponowanego układu jest to, że odbiornik możemy przemieszczać w obrębie zasięgu nadajnika, dostosowując jego lokalizację do aktualnych potrzeb. Nic także nie stoi na przeszkodzie, aby wykonać więcej niż jeden odbiornik i tym samym zapewnić sobie możliwość odbioru sygnału świadczącego o przybyciu gości w różnych pomieszczeniach jednocześnie.
Tych Czytelników, którzy z niepokojem myślą o czekającym ich strojeniu nadajnika i odbiornika radiowego pragnę uspokoić: ten problem także "ominiemy bokiem" stosując gotowe moduły nadaw-czo-odbiorcze, takie same jakie zastosowaliśmy już w układzie radiowego pilota.
W odbiorniku został zastosowany układ będący nowością w naszych konstrukcjach: generator dźwięku gongu trójtonowego, mogący wytwarzać dwa (po minimalnej przeróbce układu - trzy) różne efekty dźwiękowe.
Opis układu
Schemat elektryczny proponowanego systemu dzwonkowego pokazano na rys. 1 i 2. Na rys. 1 przedstawiono schemat nadajnika, natomiast na rys. 2 jest widoczna część odbiorcza wraz z układem wykonawczym - generatorem dźwięku gongu.
W nadajniku zastosowano popularny koder MC145026. Ta kos-
Elektronika Praktyczna 10/98
55
Dzwonek - gong bezprzewodowy
Ustwa kodująca
8t
_ BT1 12V
VCC
O
A A 2 3
DOUT
R1 43k
Cl lÓnF
15
IC1 MC145026
R2
240k
'220ljF
Q1
INPUT NC
GND VCC
Rys. 1. Schemat elektryczny nadajnika.
tka, ongiś bardzo nowoczesna i stosowana w układach zdalnego sterowania systemami alarmowymi, została wyparta przez nowocześniejsze układy z kodem dynamicznym. No cóż, postęp w technice pędzi w zawrotnym tempie. Niestety, dotyczy to także wyposażenia używanego przez amatorów cudzego mienia. Jednak trudno wyobrazić sobie, aby ktoś miał ochotę łamać kod dzwonka do drzwi, a więc zastosowany koder będzie aż nadto skutecznie pełnił swoją rolę.
Dlaczego właściwie zastosowałem system kodowania w urządzeniu tak prostym jak dzwonek do drzwi? Powody były dwa. Po pierwsze, chciałem zabezpieczyć układ dzwonka przed wzbudza-
niem się na skutek odbierania przypadkowych transmisji radiowych. Po drugie, system kodowania umożliwia jednoczesną pracę kilku dzwonków na tym samym obszarze, co może być użyteczne np. w przypadku domku zamieszkanego przez kilka rodzin.
Nie będziemy po raz kolejny opisywać zasady działania kodera MC145026 i zainteresowanych odsyłam do lektury jednego z artykułów opisujących układy, w których ta kostka znalazła zastosowanie. Wystarczy wspomnieć, że kod układu jest ustalony za pomocą dziewięciu wejść adresowych, z których każde może zostać dołączone do masy, dołączone do plusa zasilania i "wiszące w powietrzu".
Moduł nadawczy typu RTl, z którym także mieliśmy już do czynienia, jest kluczowany z wyjścia DOUT kodera. Zastosowanie tego modułu zredukowało do zera czynności regulacyjne, jakie musielibyśmy wykonać w celu uruchomienia naszego dzwonka. Naciśnięcie przycisku Sl powoduje zasilenie układu napięciem 12VDC pobieranym z bateryjki i natychmiastowe rozpoczęcie transmisji radiowej. Dioda Dl sygnalizuje swoim światłem prawidłowe działanie układu.
Przejdźmy teraz do rys. 2, na którym pokazano schemat części odbiorczej układu dzwonka. Podobnie jak w przypadku części nadawczej, widzimy na schemacie parę dobrych znajomych: "dyżurny" dekoder typu MC145028 i moduł odbiorczy typu RR4. Podobnie też jak w przypadku części nadawczej nie będziemy szczegółowo opisywać tych układów, odsyłając zainteresowanych do lektury artykułu opisującego radiowego pilota. Wspomnimy tylko, że zasady ustawiania kodu dekodera są identyczne jak kodera.
Dekoder MC145028 (ICl) jest sterowany sygnałem o poziomie TTL bezpośrednio z wyjścia modułu odbiorczego OUT. W przypadku odebrania transmisji przekazującej kod identyczny z ustawionym na wejściach adresowych A1..A9, na wyjściu VT układu pojawia się stan wysoki i trwa tam aż do momentu przerwania transmisji lub odebrania błędnego kodu.
Listwa kodująca
Rys. 2. Schemat elektryczny odbiornika.
56
Elektronika Praktyczna 10/98
Dzwonek - gong bezprzewodowy
Jedyną nowością w układzie odbiornika jest układ HT2823 - IC2. Jest to bardzo interesująca kostka - generator trzech rodzajów dźwięku gongu. Układ ten jest bardzo tani i niezwykle łatwy w stosowaniu: do jego prawidłowego działania potrzebny jest zaledwie jeden element dyskretny - rezystor R3 o rezystancji 430kQ. W naszym, uproszczonym do maksimum układzie mamy do dyspozycji dwa różne rodzaje gongów, wybierane ustawieniem jumpera JPl.
Z wyjścia OUT układu HT2823 jest wysterowywany, za pośrednictwem rezystora R4, tranzystor Tl zasilający głośnik LSI. Rezystor R5 zabezpiecza tranzystor Tl przed przeciążeniem, a jego wartość została dobrana tak, że dźwięk emitowany przez głośnik jest dobrze słyszalny w obrębie sporego mieszkania.
Układ musi być zasilany napięciem stabilizowanym +5VDC i z tego względu zastosowałem scalony stabilizator napięcia typu 78L05, zasilający cały układ odbiorczy z wyjątkiem głośnika. Niestety, zastosowanie tego elementu znacznie zwiększa pobór prądu i w zasadzie wyklucza możliwość zasilania układu z baterii 9V. Powinniśmy zastosować zasilacz sieciowy o napięciu wyjściowym z zakresu 7,5..15V (niestabilizowa-ne). Istnieje także możliwość zasilenia układu ze stabilizowanego zasilacza 5V. Nie musimy wtedy stosować stabilizatora IC3 i na jego miejsce wlutować zworę łączącą punkty lutownicze pinów 1 i 3 tego układu.
Podobnie jak cześć nadawcza, dzięki zastosowaniu gotowych modułów nadajnika i odbiornika radiowego, układ nie wymaga jakichkolwiek czynności uruchomieniowych ani regulacyjnych.
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej nadajnika.
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej odbiornika.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 i 4 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce nadajnika i odbiornika. Widok mozaiki ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru
Pewne zdziwienie Czytelników może wzbudzić rozrzutne gospodarowanie powierzchnią laminatu i wykonanie obydwóch płytek o rozmiarach znacznie przekraczających minimalne. Zostało to jednak spowodowane chęcią wygodnego zamocowania płytek w dedykowanych im obudowach.
Montaż obydwu części układu dzwonka wykonujemy w typowy sposób, z jednym wyjątkiem: nie lutujemy na razie diody LED i przycisku Sl w układzie nadajnika. Wielokrotnie już używaliśmy płytki obwodu drukowanego jako matrycy do trasowania otworów w obudowie. Tak postąpimy i tym razem. Płytkę części nadawczej układu mocujemy prowizorycznie wewnątrz przeznaczonej dla niej obudowy i cienkim wiertłem lub końcem igły krawieckiej napunkto-wujemy otwory pod diodę LED i przycisk Sl. Pomiędzy punktami lutowniczymi obydwóch tych elementów zostały specjalnie wykonane dodatkowe otwory, które ułatwią nam tę czynność.
WYKAZ ELEMENTÓW
Nadajnik Rezystory
Rl: 43kQ
R2: 240kQ
R3: 820O
Kondensatory
Cl: lOnF
C2: 220^F/16V
C3: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: dioda LED c^5mm
IC1: MC 145026
Różne
Ql: moduł nadawczy RT1
Sl: przycisk typu RESET lutowany
w płytkę
Obudowa typu Z-32
Odbiornik Rezystory
Rl: 51 ka
R2: 220kO
R3: 430kO
R4: 5,lkQ
R5: 20O
Kondensatory
Cl: 22nF
C2: lOOnF
C3: 220^F/10V
C4, Có: lOOnF
C5: 470^F/16V
Półprzewodniki
IC1: MC 145028
IC2: HT2823
IC3: 78LO5
Tl: BC548 lub odpowiednik
Różne
Ql: moduł odbiorczy RR4
CON1: ARK2 (3,5mm)
LSI: głośnik 8Q
Obudowa KM-26
Jak już wspomniałem, zmontowane ze sprawdzonych elementów układy nie wymagają jakiegokolwiek strojenia ani regulacji. Jedyną czynnością przed umieszczeniem płytek w obudowach może być ustawienie identycznych kodów w obu częściach układu. Na spodniej stronie obydwu płytek zostały umieszczone specjalne punkty lutownicze o kwadratowym kształcie. Za pomocą kropelek cyny możemy zwierać wejścia adresowe kodera i dekodera do masy, do plusa zasilania lub pozostawić je nie podłączone. Tomasz Jaworski
Elektronika Praktyczna 10/98
57
PROJEKTY
Wzmacniacz słuchawkowy
kit AVT-471
Coś dla audiofilów.
Wzmacniacz słuchawkowy
o niezbyt prostej
i niestandardowej konstrukcji,
ch arakteryz uje się doskon aiymi
parametrami odsiuchowymi.
Mamy nadzieję, że
zainteresuje wielu naszych
Czytelników, a szczególnie
miłośników dobrej i głośnej
muzyki.
Układ wzmacniacza słuchawkowego zawiera 4 wzmacniacze operacyjne i 4 komparatory. W torze wzmacniacza sygnału fonicznego pracuje kostka Ul obsługująca jednocześnie oba kanały stereo. Wartość wzmocnienia wynosi 10V/V (czyli 20dB). Można je zmienić przez wymianę rezystorów R5 i Rl5 (ze względów praktycznych, dalszy opis ograniczy się tylko do elementów kanału lewego - w kanale prawym numeracja podzespołów biernych zaczyna się cyfrą 1).
Wzmacniacze wejściowe pracują w konfiguracji nieodwracającej, co oznacza, źe sygnał po wzmocnieniu ma zachowaną fazę, a przy okazji stosunkowo dużą impedan-cję wejściową ok. 200kLi. Każdy z torów jest objęty działaniem tzw. DC SERVO na dwóch wzmacniaczach operacyjnych z wejściami FET, wchodzących w skład kości U2. Cel zastosowania tej pętli jest jeden: minimalizacja składowej stałej na przetworniku elektroakustycznym (tu: słuchawce). Prąd polaryzujący wejścia układu Ul, o wartości 60nA, powoduje odkładanie się na R2 napięcia 14mV. Po wzmocnieniu przez Ul (1+ R5/R4-krotnie) otrzymuje się na wyjściu aż 140mV. W niekorzystnym przypadku to
napięcie może być jeszcze większe o jakieś 40mV - jeśli uwzględnić wejściowe napięcie niezrów-noważenia wzmacniacza operacyjnego Ul.
Teoretycznie, kilkadziesiąt mV napięcia DC na wyjściu słuchawkowym nie jest groźne, jednak membrana pozostaje wtedy wychylona w jedną stronę od położenia równowagi. Wpływa to na inną dynamikę wychyleń dla każdej z połówek sygnału. Przedsięwzięte środki zaradcze odznaczają się prostotą i skutecznością zarazem. Napięcie z wyjścia Ul jest podawane przez rezystor R6 na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego U2. Ten porównuje je z potencjałem masy (wejście nieodwracające) i wypracowuje sygnał błędu, który przez rezystor Rl trafia w przeciwfazie bezpośrednio na wejście Ul. Konfiguracja U2 przypomina formalnie integrator, którego jedynym tutaj zadaniem jest dokładne odfiltio-wanie składowych zmiennych napięcia.
Elementy R6 w połączeniu z Cl tworzą dolnoprzepustowy filtr o częstotliwości cięcia leżącej głęboko w zakresie infr a dźwięków. Cl zapewnia bardzo silne ujemne sprzężenie zwrotne, co powoduje wyrównanie charakterystyki
Elektronika Praktyczna 10/98
59
Wzmacniacz słuchawkowy
w paśmie przepustowym (zakres napięć wolnozmiennych i stałych), a także minimalizuje szumy (termiczne i wybuchowe) wzmacniacza U2. Duża wartość rezystancji Rl sprawia, że napięcie niezrów-noważenia U2 nie jest wzmacniane przez Ul, a ewentualne (niewielkie) napięcia niepożądane na wyjściu U2 (z wyjątkiem napięć błędu) zostają stłumione w stosunku jeden do paru tysięcy -jeśli uwzględnić rezystancję stopnia sterującego rzędu pojedynczych kiloomów.
Układy scalone U3 i U4 pełnią dwie funkcje. Przede wszystkim realizują wstępne obciążenie wyjść Ul prądem o stałym natężeniu 5mA, co zapewnia dla napięć do 1100mV (wartość skuteczna) pracę wzmacniacza Ul w czystej klasie A (przy założeniu, że obciążenie stanowią 300Q słuchawki). Dla niższych impedancji, punkt przejścia z klasy A w klasę AB komplementarnego wtórnika stopnia wyjściowego Ul, przesuwa się oczywiście w dół.
Drugą funkcją komparatorów 1/2U3 i 1/2U4 jest wykrycie prze-sterowania. Dzielnik napięciowy R23 + R24 ustala na wejściach
odwracających -8V. Jeśli ujemna połówka sygnału w dowolnym kanale przekroczy tę wartość - odpowiedni komparator rozładuje kondensator C21 i zapali diodę LED D20. Czas jej świecenia określa iloczyn R21, C21. Wyjścia komparatorów LM3 93 są typu "otwarty kolektor", dlatego można je łączyć równolegle.
Realizacja obciążająca wzmacniacze wejściowe źródeł prądowych odbiega od standardowej. Stabilnym źródłem napięcia odniesienia są same komparatory. Prądy wejść wynoszą dokładnie 25nA. Wartość ta jest gwarantowana w dość szerokim zakresie temperatur. Prądy z 2 wejść odwracających sumują się na rezystancji R2 0, na której następuje zamiana prądu na napięcie równe 50mV.
Czujnikiem wyjściowego prądu 5mA jest rezystor R9 (i odpowiednio R19), włączony szeregowo z ujemnym wyprowadzeniem zasilania (pin4). Prąd zasilania każdej z kości, zawierającej po 2 jednakowe komparatory, wynosi 0,4mA i niewiele zależy od napięcia zasilania. Wejście nieodwracające połączono także z pinem 4 i kom-
I
C13
100p
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
parator wyrównuje różnicę napięć na swoich wejściach wprowadzając w stan przewodzenia wyjściowy tranzystor. Tym sposobem napięcie na R9 (a zatem i prąd) utrzymywane jest stale na jednakowym poziomie.
Układ jest optymalizowany pod kątem wysokoomowych słuchawek (o impedancji większej lub równej 15 0Q). Wskazuje na to stosunkowo duże wzmocnienie napięciowe oraz stosunkowo duże napięcia zasilające (ą10V). Układ zaprojektowano z pieczołowitością, jaką się zwykle wkłada w urządzenia do własnego użytku. Stąd tych kilka nieszablonowych rozwiązań, służących "wyciśnięciu" maksymalnej jakości z prywatnych słuchawek HD-540 Reference (firmy SENNHEI-SER).
Warto podkreślić słyszalny wpływ rezystancji wyjściowej wzmacniacza na równowagę tonalną słuchawek. Nigdzie się o tym nie pisze, ale każdy może się przekonać, jak zmienia się brzmienie w powiązaniu z wartością rezystorów R8 i R18. Otóż wszystkie dobre słuchawki (w przeciwieństwie do zestawów głośnikowych) są konstruowane przy założeniu istnienia określonej rezystancji wyjściowej wzmacniacza. Niestety producenci słuchawek jej nie specyfikują (podobnie zresztą jak producenci wzmacniaczy). Można wyodrębnić 3 przesłanki przemawiające za obecnością rezystorów na wyjściu słuchawkowym . Mocne "piece", zasilane napięciami ponad ą50V, mają rezystory o wartości kilkuset omów. Tu liczy się parametr dopuszczalnej mocy słuchawek, która dla większości modeli nie przekracza 5 00mW. Z drugiej strony, także małe wzmacniacze posiadają rezystory słuchawkowe, ponieważ sama budowa wtyku JACK powoduje, iż podczas umieszczania go w gnieździe występuje chwilowe zwarcie mię-
60
Elektronika Praktyczna 10/98
Wzmacniacz słuchawkowy
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
dzy kanałami (zwarcie trwa przy niedokładnym włożeniu wtyku).
Trzecią przesłanką jest dążenie producentów wzmacniaczy do obsłużenia wszystkich słuchawek dostępnych na rynku - o impe-dancji 30..600Q. Niskoomowe wymagają niższych napięć dla uzyskania tej samej mocy. Odpowiedni rezystor tworzy po prostu dzielnik napięcia z rezystancją cewki i użyteczny zakres potencjometry cznej regulacji głośności nie ulega wyraźnemu zawężeniu.
Z powyższych względów trudno jest w skali bezwzględnej ocenić brzmienie słuchawek z konkretnym wzmacniaczem. W praktyce pocieszeniem niech będzie fakt, że słuchawki obok ewidentnych wad (skrócona panorama i wypływająca stąd błędna lokalizacja pozornych źródeł dźwięku) zapewniają i tak lepszą równowagę tonalną - zwłaszcza w obszarze tonów średnich - niż część absurdalnie drogich zestawów podłogowych.
Montaż i uruchomienie
Widok płytki drukowanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Widok rozmieszczenia elementów na płytce przedstawiono na rys. 2.
Wszystkie układy scalone mają jednakową liczbę wyprowadzeń. Funkcje wyprowadzeń są również takie same. Odmienna jest tylko budowa wewnętrzna i przeznaczenie wzmacniaczy operacyjnych
(komparatory stanowią przecież szczególny ich rodzaj).
Montaż proponuję zacząć od elementów dyskretnych: rezystorów, kondensatorów i tranzystorów (są tylko 2). Diody D21 i D22 są opcjonalne. Ich obecność nie wpływa w żaden sposób na dźwięk. Rezygnując z D21 i D22 należy zastąpić je zworami. Wszystkie elementy muszą być dobrej jakości. Rezystory powinny mieć moc 0,25W i zmierzoną wartość. Względne różnice rezystancji w obu kanałach mogą osiągać co najwyżej 1%. Cztery kondensatory lOOpF służą do absorbowania ładunków elektrostatycznych podczas podłączania wtyków do wzmacniacza.
Główny układ Ul typu 455 6 mieści w sobie 2 wysokoprądowe, bipolarne wzmacniacze audio. Każdy z nich zdolny jest emitować do 120mA oraz przyjmować do 330mA prądu (wartości zmierzone).
Jasne jest, że rozmiary obudowy nie pozwolą na pracę ciągłą z takimi prądami, lecz akurat pasuje to idealnie do wzmacniania rzeczywistych sygnałów muzycznych. Trudno jest mi polecić jakiś zamiennik, zwłaszcza że nie mam doświadczeń z innymi układami. W razie konieczności znalezienia odpowiednika należy kierować się czterema kryteriami:
- technologia bipolarna;
- prąd wyjściowy powyżej 80mA;
- napięcie szumów (odniesione do wejścia) poniżej 12nV/VHz;
- spoczynkowy pobór prądu do lOmA.
Ul musi być bezpośrednio wlu-towany w płytkę (podstawka zwiększy oporność termiczną obudowy). Pozostałe układy mogą być w podstawkach, choć ogólnie nie jest to zalecane w technice Hi-Fi
- i sam też to odradzam.
Uruchomienie najlepiej przeprowadzić etapami. Rezystory Rl
1 Rll nie muszą być jeszcze wlu-towane, a R20 trzeba zewrzeć. Po włączeniu zasilania całkowity pobór prądu nie przekracza lOmA. Napięcie niezrównoważenia na pinie 1 i pinie 7 Ul powinno mieścić się w granicach -100..-
2 00mV. Spadek napięcia na R9 nie powinien przekraczać 5mV (względem ujemnego bieguna zasilania). Źródła prądu jeszcze nie
pracują i diody LED D21, D22 nie świecą. Podanie minusa zasilania na którykolwiek z rezystorów R7 lub R17 (od strony wejść komparatorów) zapali na 1 sekundę LED D20.
Teraz należy wlutować Rl oraz Rll i zmierzyć napięcie stałe na obu wyjściach Ul - powinno zmaleć do wartości z przedziału ą5mV. Następnie należy usunąć zworę z R20. Zapalą się D21 i D22, a prąd zasilania wzrośnie
0 9 - llmA. Na R9 (i R19) spadek napięcia będzie wynosił 50 -60mV. Jeśli tak jest, to źródła prądowe pracują poprawnie
1 wzmacniacz słuchawkowy jest gotowy do testów odsłuchowych. Przedtem należy skontrolować, dla jakiego poziomu wy sterowania wejścia zapala się dioda świecąca D20. Jest to punkt bliski obcinaniu sygnału.
Za regulator głośności może posłużyć "audiofilski potencjometr stereofoniczny", opublikowany w lutowej EP. Wartość impedancji wejściowej niniejszego wzmacniacza spełnia wymagania potencjometru DS1802. Wiele przyjemności ze słuchania na dobrych słuchawkach życzy autor. Andrzej Kowalczyk, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, Rll: 10MO
R2, R12: 240kQ, 2%
R3, R13, R22: lkO
R4, R14: l,2ka 2%
R5, R15, R24: llkO, 2%
Ró, R16: 1MO
R7, R17, R23: lOOkO
R8, R18: 75Q/O,5W (patrz - tekst)
R9, R19: 10Q, 2%
R20, R21: 1MO
Kondensatory
Cl, Cli, C21: 470nF/63V
(dokładnie dobrać pojemność)
C2, C12, C3, C13: lOOpF
C20: 100nF/63V
C22, C23: 47^F/16V (zalecane
tantalowe)
Półprzewodniki
Tl: BS250
T2: BC547
D20: LED czerwona
D21, D22: LED zielone/żółte
Ul: 4556 (patrz - tekst)
U2: TL0Ó2
U3, U4: LM393 (LM2903)
Elektronika Praktyczna 10/98
61
PROJEKTY
Czytnik-programator kart chipowych, część 2
kit AVT-468
Koń czymy prezen tację
konstrukcji czytnika -
programatora kart chipowych.
W tej części artykułu
przedstawimy listę rozkazów
wykorzytywanych do sterowania
pracą karty chipowej oraz
sposób wymiany inform acji
pomiędzy mikrokon trolerem
obsługującym kartę,
a programem terminalowym.
Skrótowo przedstawimy także
bardzo efektowną, przykładową
aplikację czytnika.
Rozkazy sterujące pracą karty X76F640
Jak wspomniano w pierwszej części artykułu transfer danych do i z karty odbywa się poprzez dwuprzewodową magistralę, która jest funkcjonalnie bardzo podobna do znanego standardu I2C. W identyczny sposób generowane są przez Mastera warunki Start i Stop, w taki sam sposób przebiega transmisja każdego bitu, nieco inaczej za to odbierane jest potwierdzenie ACK.
Pomocny w wyjaśnieniu problemu będzie rys. 11. Wykonanie jakiegokolwiek polecenia przez wewnętrzny automat sterujący karty chipowej jest uwarunkowane podaniem przez użytkownika uprawnionego hasła o długości 64 bitów. Hasło jest wysyłane zawsze po bajcie polecenia (rys. 11). Każdy wpis hasła do karty powoduje uruchomienie cyklu zapisu matrycy EEPROM, który trwa ok. 5 ms. Dopiero po tym czasie karta jest w stanie odpowiedzieć użytkownikowi, czy podane hasło jest prawidłowe, czy też nie. Zastosowanie tak długie-
go czasu odpowiedzi zostało podyktowane chęcią utrudnienia życia potencjalnym włamywaczom. Pojawienie się sygnału ACK oznacza, że hasło było prawidłowe. Jeżeli w ciągu 10 ms karta nie wygeneruje potwierdzenia należy uznać, że hasło było błędne.
Podanie błędnego hasła powoduje automatyczne zwiększenie stanu licznika błędnych prób! Jeżeli nieuprawnione próby będą ponawiane, to po ósmej karta zostaje zablokowana!
Sterowanie pracą karty umożliwia 12 rozkazów o kodach podanych w tab. 1. Pokrótce je omówimy:
- READ ARRAY O/l. Polecenia odczytu zawartości komórki wybranej matrycy pamięciowej o adresie podanym w dwóch kolejnych (po haśle) bajtach. Karta po odebraniu tego polecenia wysyła w odpowiedzi wskazany bajt danych. Możliwe jest także losowe odczytanie dowolnej z 256 kolejnych komórek pamięci poprzez wysłanie do karty mniej znaczącej części adre-
Elektronika Praktyczna 10/98
63
Czytnik-programator kart chipowych
SDA
Najmłodszy bajt hasła Tutaj należy odczekać t^ lub ciągle wysyłać polecenie ACKPolling
Jeżeli pojawi się ACK to hasło było prawidłowe Kod rozkazu . n w ACKpollina |<<<<<<
Dwa bajty adresu
1 ..32 bajty danych
DATAO
I I I I I I I I I I I I I I
I I I I I I I I I I I I I I
I I I I I I I I I I I I I I
I I I I I I I I I I
I I
Rys. 11. Format ramki danych podczas zapisu sektora.
DATA 31
I I I I I I I I I I I I I I
Data ACKPolling
su. Adres ten musi zostać poprzedzony generowanym przez Mastera warunkiem START. W przypadku pominięcia warunku START kolejne takty zegarowe wysyłane do karty spowodują wysyłanie przez nią bajtów o kolejnych adresach. Tak więc możliwy jest odczyt zawartości kilku komórek pamięci po jednokrotnym podaniu adresu, bez konieczności dodatkowego adresowania każdego odczytu.
SECTOR WRITE Oli. Rozkaz umożliwiający zapis informacji do matrycy pamięciowej pod wybrany adres. Podobnie jak w przypadku polecenia odczytu, jako następne musi zostać przesłane do karty hasło dostę-powe. Możliwy jest jednoczesny wpis 32 bajtów danych, które zapisywane są w matrycy EEPROM w jednym cyklu programowania. Każda transmisja bloku danych wpisywanych do pamięci musi być zakończona znakiem STOP.
CHANGE READ O/l PA S-SWORD. Polecenie umożliwiające zmianę dotychczasowego hasła zabezpieczającego obydwie matryce kart przed odczytem. Zmiana każdego z tych haseł wymaga podania poprzedniego hasła, co zapobiega możliwości nieuprawnionego dostępu do zawartości karty.
CHANGE WRITE O/l PAS-SWORD. Polecenie podobne do poprzedniego, z tą różnicą, że dotyczy hasła zabezpieczającego kartę przed zapisem. CHANGE RESET PASSWORD. Rozkaz umożliwiający zmianę
dotychczasowego hasła dostępu do polecenia zerowania zawartości karty.
- RESET PASSWORD. Rozkaz powodujący wyzerowanie zawartości rejestrów haseł oraz obydwu matryc pamięciowych ArrayO i Arrayl. Wysłanie tego polecenia do karty jest najprostszym sposobem jej szybkiego, całkowitego wyzerowania.
- RESET DEVICE Rozkaz umożliwiający uruchomienie karty po zablokowaniu jej przez licznik nieuprawnionych prób dostępu. Przy pomocy tego polecenia można także wyzerować ten licznik, przed przekroczeniem dopuszczalnego limitu prób (8).
- ACK POLLING Polecenie kończące procedurę zapisu do pamięci hasła (rys. 11). Można je także wykorzystać do kontroli aktualnego stanu karty (czy został zakończony proces zapisu matrycy EEPROM).
Kody instrukcji, które nie zostały wymienione w tab. 1 są nielegalne i nie powinny być stosowane.
Sterowanie czytnika -programatora
Wymienione wcześniej rozkazy umożliwiają bezpośrednią komunikację z kartą, stanowiąc najniższą warstwę komunikacji.
Zastosowanie w programatorze mikrokontrolera zwalnia użytkownika w znacznym stopniu z konieczności poznania szczegółów dotyczących transmisji danych oraz wszelkich niuansów wynikających ze specyfikacji producenta. Z tego też powodu powstał język nieco wyższego poziomu,
przy pomocy którego bez trudu można kartę zaprogramować lub odczytać jej zawartość, wykorzystując standardowe programy terminalowe.
Składnia tego języka jest bardzo prosta - szczegóły przedstawiamy poniżej.
Odczyt matryc pamięciowych ArrayO i Arrayl
Składnia polecenia: Rda:xxxxxxxxxxxxxxxx:AAAA
a - numer matrycy 0 lub 1;
x - znaki szesnastkowe 0..F składające się na hasło READO/1;
A - znaki szesnastkowe 0..F składające się na adres początkowy (zakres OOOO..lFFFh).
W odpowiedzi na takie polecenie sterownik odeśle (jeżeli hasło dostępu było poprawne!) zawartość wybranej komórki pamięci.
Odczyt zawartości bloków matryc pamięciowych ArrayO i Arrayl
Składnia polecenia:
Raa :xxxxxxxxxxxxxxxx:AAAA
a - numer matrycy 0 lub 1;
x - znaki szesnastkowe 0..F składające się na hasło READO/1;
A - znaki szesnastkowe 0..F składające się na adres początkowy (zakres OOOO..lFFFh).
W odpowiedzi na takie polecenie sterownik odeśle (jeżeli hasło dostępu było poprawne!) 25 6 kolejnych bajtów wybranej matrycy pamięciowej, począwszy od podanego adresu. Jeżeli adres początkowy AAAA będzie większy od lFOOh wysłane zostaną także kolejne bajty począwszy od adresu 0.
64
Elektronika Praktyczna 10/98
Czytnik-programator kart chipowych
Tab. 1.
Bajt polecenia Hasło (64 bity) Starszy bajt dodatkowy Młodszy bajt dodatkowy Opis
10000000 READ0 Adres MSB Adres LSB Odczyt matrycy ArrayO
10001000 READ1 Adres MSB Adres LSB Odczyt matrycy Arrayi
10010000 WRITE0 Adres MSB Adres LSB Zapis sektora w matrycy ArrayO
10011000 WRITE1 Adres MSB Adres LSB Zapis sektora w matrycy Arrayi
10100000 READO 00000000 00000000 Zmiana hasła READO
10101000 READ1 00000000 00000000 Zmiana hasła READ1
10110000 WRITE0 00000000 00000000 Zmiana hasła WRITE0
10111000 WRITE1 00000000 00000000 Zmiana hasła WRITE1
11000000 RESET 00000000 00000000 Zmiana hasła RESET
11100000 RESET brak brak Zerowanie rejestrów haseł oraz obydwu matryc pamięciowych
11101000 RESET brak brak Zerowanie licznika błędnych prób dostępu i ew. zawartości matryc oraz rejestrów haseł
11110000 brak brak brak Sygnalizacja końca wpisu hasła. Polecenie wykorzystywane przez procedurę ACK Polling
Zapis sektora matryc pamięciowych ArrayO i Arrayl
Składnia polecenia:
Wrer :xxxxxxxxxxxxxxxx AAAA
a - numer matrycy O lub 1;
x - znaki szesnastkowe O..F składające się na hasło WBITEO/1;
A - znaki szesnastkowe O..F składające się na adres początkowy (zakres OOOO..lFFFh).
Wysłanie takiego ciągu znaków do programatora przełącza go w tryb oczekiwania na dane - kolejne 32 bajty (jeżeli nie będzie to ciąg znaków RST) zostaną wpisane po zadany adres.
Anulowanie ostatniego polecenia
Składnia polecenia:
RST
Wysłanie polecenia RST powoduje natychmiastowy powrót kontrolera programatora do stanu oczekiwania (logicznego wyzero-wania). Dzięki temu można np. anulować ostatnio wysłane polecenie zapisu matrycy pamięciowej.
Polecenie to nie ma żadnego wpływu na kartę.
Zmiana haseł zapisu
Składnia polecenia:
Cwa :xxxxxxxxxxxxxxxx: yyyyy-
yyyyyyyyyyy
a - numer matrycy 0 lub 1;
x - znaki szesnastkowe 0..F składające się na dotychczasowe hasło WBITEO/1;
y - znaki szesnastkowe 0..F składające się na nowe hasło WBITEO/1.
Polecenie umożliwia zmianę dotychczasowego hasła zabezpieczającego matryce ArrayO i Arrayl przed zapisem.
Zmiana haseł odczytu
Składnia polecenia:
C r a :xxxxxxxxxxxxxxxx: yyyyyy -
yyyyyyyyyy
a - numer matrycy 0 lub 1;
x - znaki szesnastkowe 0..F składające się na dotychczasowe hasło READO/1;
y - znaki szesnastkowe 0..F składające się na nowe hasło READO/1.
Polecenie umożliwia zmianę dotychczasowego hasła zabezpieczającego matryce ArrayO i Arrayl przed odczytem.
Zmiana hasła zabezpieczającego dostęp do poleceń RESET
Składnia polecenia:
C r r: xxxxxxxxxxxxxxxx: yyyyyy-
yyyyyyyyyy
x - znaki szesnastkowe 0..F
składające się na dotychczasowe hasło RESET;
y - znaki szesnastkowe 0..F
Elektronika Praktyczna 10/98
Czytnik-programator kart chipowych
składające się na nowe hasło RESET.
Polecenie umożliwia modyfikację hasła zabezpieczającego dostęp do poleceń zerowania rejestrów haseł, licznika błędnych prób i matryc pamięciowych.
Zerowanie matryc
pamięciowych oraz rejestrów haseł
Składnia polecenia :
DRS xxxxxxxxxxxxxxxx
x - znaki szesnastkowe 0..F składające się na hasło RESET.
Polecenie umożliwia wyzero-wanie licznika błędnych prób, obydwu matryc pamięciowych oraz rejestrów haseł.
Poprawne wykonanie polecenia sygnalizowane jest przez programator tekstowym potwierdzeniem "OK...". W przypadku błędu składni polecenia wysyłany jest komunikat o przypuszczalnym błędzie.
Przy pomocy zestawu poleceń przedstawionego powyżej możliwe jest wykonanie praktycznie wszystkich operacji na karcie z poziomu programu terminalowego. Implementacja tych poleceń w dowolnym programie narzędziowym, napisanym specjalnie z myślą o współpracy z czytnikiem umożliwia osiągnięcie bardzo interesujących efektów - przykładem niech będzie program obsługujący sterowany elektronicznie zamek z identyfikacją osób wchodzących.
Przykładowa aplikacja
Dzięki uniwersalnej konstrukcji karty chipowe mogą znaleźć cały szereg zastosowań. Jednym z najbardziej oczywistych jest elektroniczna kontrola dostępu. W laboratorium AVT powstało proste oprogramowanie dla komputera PC (Windows 95) sterujące pracą czytnika (rys. 12), które można wykorzystać do re-
Rys. 12. Okno programu wyświetlającego zdjęcie użytkownika karty.
jestracji i identyfikacji osób wchodzących do chronionego pomieszczenia.
Mniejszą matrycę pamięciową ArrayO wykorzystano do przechowywania numeru identyfikującego posiadacza karty. Matrycę pamięciową Arrayl wykorzystano do przechowywania zdjęcia użytkownika karty. Plik zawierający zdjęcie musi mieć objętość 8192B i powinien być zapisany w standardzie JPG. Przy pomocy osobnego okna prezentowanego programu możliwy jest zapis identyfikatora oraz zdjęcia do karty chipowej.
Prezentowane oprogramowanie będzie wchodziło w skład zestawu AVT-468. Piotr Zbysiński, AVT
Autor zastrzega możliwość modyfikacji programu sterującego pracą czytnika - programatora. Informacje o wprowadzonych modyfikacjach będą dołączane do zestawów AVT-468.
Trwają prace nad prostym, autonomicznym czytnikiem kart chipowych, które będzie można stosować jako stacjonarne sterowniki zamków elektromagnetycznych. Projekt takiego urządzenia przedstawimy w jednym z najbliższych numerów EP.
66
Elektronika Praktyczna 10/98
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Układ zabezpieczający akumulator przed nadmiernym rozładowaniem
Akumulator
samochodowy stanowi
bardzo atrakcyjne źródło
zasilania np. podczas
pobytu na kempingach.
Istnieją oczywiście także
inne sytuacje, kiedy
akumulator można
wykorzystać jako polowe
źródło zasilania.
Urządzenie
prezentowane
w artykule zabezpiecza
akumulator przed
energetycznym i
"nadużyciami"
użytkowników, którzy -
w warunkach polowych
- mogą przejawiać duży
apetyt na prąd, co może
grozić uszkodzeniem
akumulatora.
Do opracowania układu, który pozwalani sobie zaprezentować Czytelnikom EP skłoniła mnie smutna przygoda. Opowiem ją pokrótce. Wprawdzie wolne chwile zdarzają mi się wyjątkowo rzadko, ale jeżeli już wygospodaruję sobie chwilę wolnego czasu, to chętnie poświęcam go na realizację swojego hobby: modelarstwa. Współczesne konstrukcje modeli samolotów z napędem elektrycznym są naprawdę fascynujące i ciągle jeszcze wprawiające w osłupienie laików. Szczerze namawiam Was do zapoznania się z tą dziedziną techniki. Silnik modelu samolotu z napędem elektrycznym jest zasilany z pakietu akumulatorów o napięciu typowo 7,2V (6 ogniw), który wystarcza na 10..15 minut lotu silnikowego i następnie musi zostać naładowany. Ponieważ akumulatory takie wytrzymują z zasady ładowanie
w trybie f
ultraszybkim
(10-minu-
towym), tot
ładujemy je
wielokrotnie
na lotnisku, {
najczęściej
z akumulatora
samocho-
dowego. 0
Samolot latał znakomicie, pogoda była idealna i chciałem wykonać jak najwięcej lotów, wielokrotnie ładując akumulatory zasilające silnik i aparaturę RC. Tylko, że... przykra niespodzianka czekała mnie w momencie, kiedy po złożeniu modelu chciałem powrócić do domu. Rozrusznik samochodu wydał z siebie tylko cichy jęk i znieruchomiał, zasilany z całkowicie rozładowanego akumulatora.
Zajmując się ulubionym hobby zapomniałem, że wprawdzie naładowanie pakietu akumulatorów o po-
jemności 3,2Ah to fraszka dla akumulatora samochodowego , ale jeżeli czynność tę powtórzymy wiele razy...
Podczas mozolnego zapalania silnika samochodu z "pychu" miałem sporo czasu na rozmyślania i ich owocem jest właśnie proponowany układ, mogący uchronić innych przed kłopotami jakie mnie spotkały.
To, co napisałem powyżej nie oznacza bynajmniej, że zaprojektowany przeze mnie układ jest dedykowany wyłącznie modelarzom specjalizującym się w budowie modeli z napędem elektrycznym. Podobna przygo-
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 10/98
71
MINIPROJEKTY
Rys. 2.
da może spotkać także kogoś, kto oglądając np. mecz piłkarski na telewizorze zasilanym z akumulatora samochodowego zapomni o bożym świecie i ograniczonej pojemności akumulatora. Nawet słuchanie muzyki z radioodtwarzacza samochodowego podczas postoju pojazdu może doprowadzić do szybkiego rozładowania akumulatora samochodu, zwłaszcza kiedy używamy wzmacniacza o dużej mocy wyjściowej, wyposażonego w przetwornicę podwyższającą napięcie (pomagałem także pchać samochód po takim "koncercie").
Schemat elektryczny układu, którego budowę chciałbym zaproponować moim Czytelnikom został pokazany na rys. 1. Tym razem zagoniliśmy do roboty kolejnego "konia pociągowego" elektroniki: sędziwy, lecz wciąż użyteczny stabilizator napięcia typu 723. Do naszych celów nadaje się on idealnie, zawiera bowiem
w swojej strukturze aż dwa potrzebne nam elementy: wzmacniacz błędu i bardzo dokładne źródło napięcia odniesienia.
Wzmacniacz operacyjny zawarty w strukturze ICl pracuje w typowym układzie komparatora napięcia, porównując ze sobą wewnętrzne napięcie odniesienia układu z napięciem pobieranym z dzielnika R6, PRl, R7, proporcjonalnym do napięcia na zaciskach akumulatora. W zależności od wyniku porównania, na wyjściu VZ ICl występuje napięcie równe kilku woltom, lub wyjście to znajduje się na potencjale masy zasilania.
Układ dołączamy do akumulatora za pośrednictwem złącza CON2, a obciążenie, (np. ładowarkę akumulatorów) przyłączamy do złącza CONl. Niski stan logiczny utrzymujący się przez chwilę (po
naciśnięciu przycisku START) na wejściu ustawiającym przerzutnika R-S, zbudowanego z bramek NAND IC2A i IC2B powoduje włączenie tego przerzutnika, spolaryzowanie bazy tranzystora T2 i w konsekwencji zwarcie styków przekaźnika RLl oraz włączenie diody LED D2, która zielonym światłem sygnalizuje właściwe napięcie na zaciskach akumulatora. Do obciążenia zaczyna płynąć prąd, co powoduje powolny spadek napięcia na akumulatorze. W momencie, kiedy napięcie uzyskiwane z dzielnika stanie się niższe niż napięcie odniesienia układu UAA723 (ok. 7,2V, w zależności od producenta), na
wyjściu VZ ICl pojawi się wysoki poziom napięcia powodujący spolaryzowanie bazy tranzystora Tl. Tranzystor ten zacznie przewodzić i w konsekwencji wejście zerujące przerzutnika R-S znajdzie się na poziomie niskim. Przerzut-nik ten wyłączy się i tranzystor T2 przestanie przewodzić odcinając zasilanie cewki przekaźnika i diody LED. Odbiornik zostanie odłączony, a brak świecenia diody LED da nam wyraźnie do zrozumienia, że dalsze czerpanie energii z akumulatora grozi jego całkowitym rozładowaniem.
Naciskając przycisk START możemy na chwilę przywrócić dopływ prądu do odbiornika, należy jednak korzystać z tej możliwości jedynie w wyjątkowych przypadkach.
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej, której mozaikę przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. O montażu urządzenia nie da się powiedzieć niczego szczególnego: jak zwykle rozpoczynamy od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończymy na wlutowaniu w płytkę przekaźnika RELl. Pod układy scalone jak zawsze warto zastosować podstawki.
Urządzenie zbudowane ze sprawnych elementów nie wymaga żadnego uruchamiania, a jedynie prostej regulacji. Do jej wykonania będziemy potrzebować źródła regulowanego napięcia o wartości 12..13V i dowolnego zasilacza o napięciu zbliżonym do 12V lub po
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: potencjometr
montażowy miniaturowy 10kQ
Rl, R4: 5,lkQ
R2, R5, R6, R7: 2kQ
R3: 8,2kQ
R8: 820Q
Kondensatory
Cl, C2: 470nF
C3: 1000^F/16V
C4: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: 1N4148 lub odpowiednik
D2: zielona dioda LED 5
ICl: 723 (LM723, UAA723
lub inny odpowiednik, nie
stosować kostek produkcji
CEMI)
IC2: 4011
Tl, T2: BC548 lub
odpowiednik
Różne
CONl, CON2: ARK2
RELl: przekaźnik typu
RM82/12V
Sl: przycisk START lutowany
w płytkę
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1214.
prostu jednego zasilacza z płynną regulacją napięcia wyjściowego. Do takiego zasilacza dołączamy wykonany układ i ustawiamy jego napięcie wyjściowe na ok. 12,2V. Następnie bardzo powoli pokręcając potencjometrem montażowym PRl "łapiemy" moment włączania i wyłączania tranzystora Tl. Po wykonaniu tej czynności możemy uważać wykonany układ za sprawny i gotowy do eksploatacji. Zbigniew Raabe, AVT
Elektronika Praktyczna 10/98
MINIPROJEKTY
Symulator alarmu samochodowego
Prz edst a wi o ny
w artykule układ
zalicza się do tzw.
pasywnych układów
zabezp i ec za ją cych
nasze mienie przed
amatorami cudzej
własności. Jeśli chodzi
o tę grupę układów, to
nie stworzyliśmy
niczego nowego, czego
by przyroda wcześniej
nie " wymyśliła ".
N i ekt ór e gat un ki zw i e-rząt także stosują swojego rodzaju pasywną obronę przed czającymi się na nie drapieżnikami. Polega to na stwarzaniu wrażenia, że jest się niesłychanie groźnym i silnym, podczas gdy w rzeczywistości jest inaczej.
Proponowany układ symulatora alarmu samochodowego ma spełniać zupełnie podobne zadanie: stwarzać wrażenie, że nasz przechodzony maluszek, np. rocznik 1980, jest wyposażony w rozbudowany system alarmowy i jakakolwiek próba kradzieży tego bezcennego pojazdu będzie głośno sygnalizowa-
mm
C0N1
Rys. I.
na, a więc skazana z góry na niepowodzenie, nawet gdyby złodzieje działali na zamówienie najbogatszych muzeów motoryzacji na świecie.
Sama idea umieszczenia w samochodzie migającej diody LED, będącej atrapą alarmu samochodowego z prawdziwego zdarzenia, też nie jest niczym nowym. W naszym piśmie opublikowaliśmy nawet opis układu działającego jako taki symulator. W proponowanym przeze mnie rozwiązaniu nowością jest natomiast automatyczny system włączania symulatora.
Problem samoczynnego włączania układu został rozwiązany w oparciu o znane i często wykorzystywane zjawisko. Wiadomo, że przy sprawnym alternatorze napięcie na zaciskach akumulatora samochodowego wy-
nosi podczas jazdy ok. 14,4V, natomiast po zatrzymaniu samochodu bardzo szybko spada do poziomu ok. 12,6V. Opis działania układu
Schemat elektryczny układu został pokazany na rys. 1. Od razu możemy oddzielić typową, niewartą komentarza cześć urządzenia mającej cechy nowości części sterującej. Została ona zbudowana z wykorzystaniem popularnego stabilizatora napięcia typu 723. Wykorzystujemy dwa elementy zawarte w strukturze tej kostki: wzmacniacz błędu pracujący w naszym układzie jako komparator napięcia i dokładne źródło napięcia odniesienia 7,2V.
Na wejście nieodwraca-jące komparatora jest podawane napięcie odniesienie pobierane z wyprowadzenia VR IC2, natomiast na we-
WYKAZ ELEMENTÓW
2kO
Rezystory
Rl, R5, R7:
R2: 5ÓOkO
R3: 820kO
R4: Ó20D
Ró: 820O
R8, R?: 7,5kO
Kondensatory
Cl, C4: lOOnF
C2: 470nF
C3: 22^F/1ÓV
Półprzewodniki
Dl: diodo LED
czerwono
I Cl: NE555
IC2: 723 (LM723, UAA723
lub inny odpowiednik)
Tl: BC548 lub odpowiednik
Różne
CON1: ARK2
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AYT-1215.
72
Elektronika Praktyczna 10/9S
MINIPROJEKTY
jście odwracające doprowadzone jest napięcia zadane za pomocą potencjometru montażowego PRl, proporcjonalne do napięcia w instalacji samochodowej. Podczas jazdy napięcie na wejściu -IN jest wyższe niż na +IN i na wyjściu VZ IC2 występuje napięcie o wartości kilku woltów. Tranzystor Tl przewodzi, zwierając do masy wejście zezwolenia IC2 i tym samym blokuje działanie tego układu. Chwilę po zatrzymaniu samochodu napięcie na wejściu -IN IC2 spada poniżej poziomu napięcia odniesienia, tranzystor Tl przestaje przewodzić i multiwibrator IC2 rozpoczyna pracę. Migotająca dioda LED sprawia wrażenie, że system alarmowy pojazdu został uaktywniony.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Widok mozaiki ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru.
Montaż urządzenia wykonujemy w całkowicie typowy sposób, z tym, że tym razem nie zalecam stosowania podstawek. Układy scalone lutujemy bezpośrednio w płytkę i po wykonaniu regulacji zabezpieczamy ją przed wpływami czynników atmosferycznych lakierem elektroizolacyj-nym. Regulacja układu jest bardzo prosta: dołączamy nasz symulator do instalacji elektrycznej samochodu i podczas postoju ustawiamy potencjometr montażowy tak, aby dioda Dl zaczęła migotać. Po uruchomieniu silnika dioda ta powinna natychmiast zgasnąć. SR
Elektronika Praktyczna 10/98
73
SPRZĘT
Sieci o inteligencji rozproszonej -LonWorks, część 2
Sieci inteligentne mogą
funkcjonować dzięki zastosowaniu
niema! we wszystkich węzłach
aktywnych układów wyposażonych
w zaawansowane, specjalizowane
mikrokontroiery.
W tej części artykułu
przedstawimy opracowane przez
Motoroię procesory serii Neuron,
które powstały specjalnie z mysią
o sieci LonWorks.
Sieć o inteligencji rozproszonej nie mogłaby istnieć, gdyby nie było na rynku łatwo dostępnych podzespołów sterujących. Mikrokontroiery Motoroli MC143150 (NEURON 3150) iMCl43120 (NEURON 3120) są specjalizowanymi układami VLSI, pozwalającymi na tworzenie tanich elementów takich właśnie sieci. Dzięki unikalnemu połączeniu rozwiązań sprzętowych i wbudowanego oprogramowania (firmware) wszystkie kluczowe funkcje służące do realizowania układów czujników i aktywatorów, a także rozwiązania pozwalające na propagowanie informacji w sieci zostały z punktu widzenia użytkownika/projektanta uproszczone do minimum.
Tabela 1. Podstawowe parametry techniczne procesorów rodziny NEURON.
Oznaczenie Technologia Pamięć RAM [B] EEPROM [B] Zegar (MHz) Czas dostępu do pamięci (ns)
MC143150B1FU 0,8[i 2K 512 10 130
TMPN3150B1F 0,8[i 2K 512 10 130
MC143150FU CNJ 2K 512 10 90-105
MC143150FU1 1,2n 2K 512 5 200
MC143120B1DW 0,8[i 1K 512 10 -
TMPN3120B1M 0,8[i 1K 512 10 -
MC143120E2DW 0,8[i 2K 2k 10 -
TMPN3120E1M 0,8[i 1K 1k 10 -
MC143120DW 1,2n 1K 512 10 -
EEPROM 512 B RAM 2kB ROM 10 kB (M) CPU 1 CPU 2 CPU 3
1 t Ś k 1 ^ Szyna ADRESOWA 16 bit
r r r 1 Ś r i
Szyna DANYCH B bit
: r ' r
i
Układ sterowania Moduł zegarowy lUmery ZESTAW URZĄDZEŃ We/Wy PORT KOMUNIKACYJNY (Transcewer)
t ' A +++++++*+++ + * + + +
1 Reset 1 Clocki r.\n 1 1 10.0 ...10.10 1 1 CP.0... CP.4
Rys, 4, Schemat ideowy procesora NEURON MC143120,
Pić zewnętrzna
R/W-
E-
EEPROM 512 B
RAM 2kB
CPU 1
Szyna ADRESOWA 16 bit
Szyna DANYCH B bit
CPU
2
CPU 3
Układ torowania
Moduł zegarowy
itimery
ZESTAW URZĄDZEŃ We/Wy
uiinnni
PORT KOMUNIKACYJNY
(Transcelwr)
Servlce Clock Z
Rys, 5, Schemat ideowy procesora NEURON MC143150,
Konstruktorzy mikrokontrolera zwrócili szczególną uwagę na:
- łatwość realizacji rozproszonej sieci czujników i aktywatorów,
- elastyczność rekonfiguracji sieci po jej zainstalowaniu,
- zarządzanie przepływem informacji w sieci,
- ,,obiektowe" środowisko uruchomieniowe oparte na językach wysokiego poziomu (NEURON-C). Mikroprocesor MC143150 (rys. 5) został zaprojektowany z myślą o aplikacjach wymagających dużych pamięci programu
- magistrale adresowa i danych wraz z sygnałami sterującymi zostały wyprowadzone na zewnątrz, umożliwiając rozszerzenie możliwości układu o bardziej skomplikowaną aplikację. Z 64k zewnętrznej przestrzeni adresowej pozostawiono użytkownikowi 42k na potrzeby jego programu. Układ ten nie posiada żadnej pamięci typu ROM.
Protokół komunikacyjny, system operacyjny, kody obiektowe preprogramo-walnych urządzeń we/wy są dostarczane przez system uruchomieniowy LonBuilder (NodeBuilder) - zapisywane w niedostępnej dla użytkownika części zewnętrznej pamięci ROM (flash, itp.).
Oba procesory NEURON są dostępne w kilku wersjach (tab. 1).
Producenci zapewniają, że mikrokontroiery mogą pracować z pełną katalogową szybkością w temperaturach od -40C do +85C, z gwarancją prawidłowego zapisu do wewnętrznego EEPROM-u! Jedynym wyjątkiem jest model MC143150FU pracujący od -20C do +85C. Wszystkie wymienione tu wersje pracują przy napięciu zasilania 4,5..5,5V (aczkolwiek trwają prace nad przystosowaniem procesorów do pracy przy napięciu zasilającym 3V).
Każdy procesor rodziny NEURON ma 11 wyprowadzeń uniwersalnego interfejsu we/wy sterowanego przy pomocy wbudowanego oprogramowania firmowego, umożliwiającego sterowanie silnikami, zaworami, wyświetlaczami, przetwornikami A/D, czujnikami ciśnienia, termistorami, przełącznikami, przekaźnikami, triakami, innymi mikrokontrolerami, modemami itp.
Każdy NEURON de facto zawiera w strukturze trzy procesory (architektura wieloprocesorowa), z których dwa zajmują się jedynie obsługą łącza - czyli stanowią blok łączności zapewniający transmisję danych poprzez sieć od węzła do węzła.
Mikrokontroiery te pozwalają na szybkie wprowadzanie nowych rozwiązań i urządzeń współpracujących z uniwersalną siecią o inteligencji rozproszonej, takich jak: proste czujniki, układy wykonawcze, urządzenia pomiarowe, automaty
Elektronika Praktyczna 1/98
91
SPRZĘT
Źródło zasilania \*- +5V
CZUJNIKI i STEROWNIKI
np. Silnik, zawór, przełącznik, detektor
Węzeł LonWorks 1 Węzeł LonWorks 2 Węzeł LonWorks 3 Węzeł LonWorks 4
16K-56KEEPHOM (tylkodlaMC143150)
UKŁADY We/Wy
TRANSCEWER LonWorks
Czujnik/Sterownik Czujnik/Sterownik Czujnik/Sterownik Czujnik/Sterownik
t t t t
Dopasowanie Dopasowanie Dopasowanie Dopasowanie
Transcehrar Transcehrar Transcelver Tranecelver
MEDIUM KOMUNIKACYJNE (skrętka, fale radiowe, sieć energetyczna 220V)
Rys, 6, Typowy schemat blokowy węzła sieci,
przemysłowe, układy nadzoru linii produkcyjnej, sprzęt kontrolny (diagnostyczny), układy kontroli i sterowania poziomu zużycia energii elektrycznej, oświetlenie, automatyka budynków, systemy zabezpieczeń (security), systemy akwizycji danych, urządzenia z dziedziny robotyki, drobna elektronika w sprzęcie domowym (AGD). Procesor z serii NEURON jest w stanie nadawać i odbierać dane zarówno za pomocą 5-pinowego łącza komunikacyjnego, jak i za pomocą 11-pinowego uniwersalnego portu we/wy.
Technologia LonWorks stanowi kompletną platformę do realizacji sieci kon-trolno-sterującej. Sieć taka zawiera w węzłach ,,inteligentne" urządzenia, które współpracują z otoczeniem, komunikując się między sobą poprzez całą gamę dostępnych mediów, stosując do tego zunifikowany protokół oparty na krótkich przekazach.
Technologia ta zapewnia wszystkie elementy niezbędne do projektowania, produkowania oraz nadzoru sieci o inteligencji rozproszonej:
3 procesory MC143150 i MC143120; 3 sprawdzony protokół komunikacyjny; 3 transceivery typu LonWorks (do współpracy z łączem sieciowym procesora NEURON i protokołem komunikacyjnym LonTalk);
3 system uruchomieniowy LonBuilder i NodeBuilder.
Układ Motoroli serii MCl43lXX jest jednostką VLSI (dużej skali integracji), sprawującą pieczę nad łącznością pomiędzy węzłami sieci i jednocześnie wykonującą określone zadania wyznaczone przez program użytkownika. Typowo węzeł sieci kontrolno-pomiarowej składa się z procesora NEURON, źródła zasilania, trans-ceivera, układu dopasowującego we/wy (ten ostatni stanowi specjalizowaną część węzła, projektowaną do konkretnych potrzeb).
Jednostka centralna
Każdemu z trzech procesorów jednostki centralnej NEURON jest przyporządkowana określona funkcja (rys. 8).
Procesor MAC jest procesorem sterującym dostępem do medium komunikacyjnego (ang. Media Access Control). Zgodnie z przyporządkowaniem poziomów sieci OSI, zajmuje się on obsługą poziomów 1-2 siedmiopoziomowej struktury sieci. Obejmuje to zarówno sterowanie odpo-
wiednimi transcei-verami (układami do łączności sieciowej), jak i przeprowadzanie algorytmu kontroli kolizji. Procesor MAC komunikuje się z procesorem sieciowym za pomocą buforów sieciowych znajdujących się we wspólnej pamięci. Procesor sieciowy (ang. network proces-sor) obejmuje zakresem ,,obowiązków" poziomy od 3 do 6 sieci (wg OSI). Zajmuje się on obsługą zmiennych sieciowych (ang. network variables), adresowaniem, kontrolą przepływu informacji, badaniem zgodności danych (ang. authentication),
T
Węzeł LonWorte 5 Węzeł LonWorks 6
Czujnik/Sterownik Czujnik/Sterownik , LonWorks
Transwiwr
Dopasowania Dopasowania 1
1
Transcełver Traracetar | Transcelwr
Rys, 7, Procesory NEURONowe w sieci LonWorks,
diagnostyką, programowymi timerami, kontrolą działania funkcji sieciowych, logiką połączeń. Komunikuje się on z procesorem 1 poprzez bufory sieciowe, a z procesorem aplikacji poprzez bufory aplikacji zawarte we wspólnym obszarze pamięci. Dostęp do buforów jest nadzorowany sprzętowo w celu uniknięcia nieprawidłowych odwołań.
Procesor aplikacji użytkownika wykonuje program napisany przez użytkowni-
ŁĄCZE KOMUNIKACYJNE
PROCESOR MAC PROCESOR SIECIOWY PROCESOR MAC
, i
Bufory sieciowe Bufory aplikacji WSPÓLNA PAMIĘĆ RAM
Rys, 8, Organizacja pamięci wspólnej procesorów,
Cechy charakterystyczne procesorów NEURON.
Zintegrowane trzy 8-bitowe procesory
625kHz,
(pipelmed)
Pamięćwewnętrzna
możliwośćwyboru następujących częstotliwości pracy:
11 programowalnych uniwersalnych wyprowadzeń we/wy
1,25MHz, 2,5MHz, 5MHz, lOMHz (20MHz w przyszłości)
2Kb SRAM (MC1431501 MC143120E2)
1KbSRAM(MC143120DW/B1DW)
512bEEPROM(MC143150lMC143120DW/B1DW)
2Kb EEPROM (MC143120E2)
10KbROM(MC143120)
34 tryby pracy do wyboru bezpośrednio
programowe uruchomienie rezystorów pull-up (104-107)
20mAprądu wyjściowego (100-103)
Dwa 16-bitowe liczmki/timery dla potrzeb sterowania wyjściami
Zintegrowane do 15 timerów programowych
Tryb pracy "uśpienie" dla zmniejszenia poboru prądu
Łącze sieciowe bezpośrednie
różnicowe
wybór szybkości transmisji od O,6kb/s do 1,25Mb/s prąd sterowania łącza skrętkowego 40mA (różmcowo) opcjonalnie wykrywanie kolizji
Firmware (oprogramowanie firmowe) protokół spełniający wymagania standardowych 7 poziomów OSI
sterowniki rozmaitych typów we/wy przewidziane przez producenta program sterowany zdarzeniami
Wbudowany "Service pm", tzn. wyprowadzenie ułatwiającezdalnądiagnostykę i identyfikację.
Niepowtarzalny 48-bitowy kod dla każdego wyprodukowanego mikroprocesora.
Przepustowość łącza: typowo 560 pakietów/s, maksymalnie 700 pakietów/s (przy sterowaniu procesora zegarem
10MHz).
Wbudowane wykrywanie zaniku zasilania dla dodatkowego zabezpieczenia EEPROM-u (tylko podzespoły z kodem
B11E2).
Elektronika Praktyczna 1/98
SPRZĘT
Aktywny element-Procesori
Aktywny slsmont-Procesor2
Rys, 9, Aktywność pamięci i procesorów podczas jednej z trzech faz głównego cyklu zegarowego,
ka w języku NEURON-C (odmiana klasycznego ANSI-C, zoptymalizowana i rozszerzona dla potrzeb sterowania węzłem sieci LonWorks). Najważniejszymi modyfikacjami wprowadzonymi do NEURON-C są:
- multitasking (swego rodzaju wielowąt-kowość), pozwalająca równolegle wykonywać pewne operacje i kontrolować jednocześnie priorytet zadań;
- składnia umożliwiająca korzystanie z szeregu preprograniowanych urządzeń we/wy;
- składnia ułatwiająca nadzorowanie funkcji sieciowych i zmiennych sieciowych (ich automatyczna propagacja);
- składnia pozwalająca na bezpośrednie wskazanie timerowi czasu w sekundach/ minutach do sterowania zdarzeniami, biblioteki funkcji związanych z wszelkimi typami przewidzianych urządzeń
we/wy, sposobu obsługi transmisji w sieci, zarządzania zdarzeniami i przepływem informacji.
Powyższe biblioteki są zawarte w tzw. firm-ware, czyli w części pamięci ROM, której nie ma najmniejszej potrzeby modyfikować. Pozwala to na skupienie się na pisaniu aplikacji, a nie rozpraszanie się na wykrywanie błędów transmisji pomiędzy węzłami, albo procesowe/wy. procesorów ma swój
rem a układami
Każdy z trzech własny zestaw rejestrów, ale jednocześnie mają wspólną przestrzeń adresową i dane, a także wspólny ALU i układ dostępu do pamięci. W procesorze MC143150, wewnętrzne linie adresowe, danych, R/W są wyprowadzone na zewnątrz tak, że każdy z trzech procesorów może korzystać z ich zasobów. Każdy główny cykl zegarowy składa się de facto z trzech systemowych cykli zegarowych, każdy cykl systemowy to dwa cykle zegarowe na wejściu. Główne cykle zegarowe wszystkich trzech procesorów są między sobą przesunięte o jeden cykl systemowy, co oznacza, że w ciągu jednego głównego cyklu każdy z procesorów może odwołać się do pamięci i ALU. Rys. 9 pokazuje elementy aktywne dla każdego z procesorów w czasie jednego cyklu głównego.
Elektronika Praktyczna 1/98
93
NOWE PODZESPOŁY
Od tego numeru EP w rubryce "Nowe Podzespoły" będziemy każdorazowo publikować tefefony firm będących oficjalnymi przedstawicielami producentów, których najnowsze wyroby prezentujemy.
Ponieważ sytuacja na polskim rynku ulega nieustannym, dynamicznym zmianom, przez pewien okres prezentowane dane mogą nie być kompletne. Dlatego zachęcamy wszystkie zainteresowane firmy do współpracy - na str. 79 znajduje się ankieta, o której wypełnienie i wysłanie prosimy.
Sterownik LCD w '51
Siemens uruchomi! produkcję pierwszych na świecie mikro kontrolerów rodziny '51 z wbudowanym sterownikiem wyświetlaczy LCD.
Uldad noszący oznaczenie C505L jest w pełni kompatybilny z procesorami 80C51/52 i integruje w swojej strukturze 32kB pamięci 0T-PEPROM, 256B RAM, dodatkowe 256B pamięci XRAM, UART, zegar czasu rzeczywistego oraz 10-bitowy przetwornik A/C. Sterownik LCD umożliwia sterowanie wyświetlaczem o 128 segmentach. Do tego celu przewidziano 68 dedykowanych pinów procesora.
Procesor C505L występuje w dwóch wersjach:
- SAB-C505L, pracujący w zakresie temperatur O.. + 7OC,
- SAF-C505L, pracujący w zakresie temperatur -4O.. + 85C.
SIEMENS
Obydwie wersje są montowane w obudowach P-MQFP80.
Przedstawicielem firmy SIEMENS w Polsce są; Elbatex {tel. {0-22} 383-22-73}, Setron {tel. {0-22} 834-47-38}.
Czujnik prądowy firmy
Jeden z "optoelektronicznych" potentatów - firma Hewlett-Packard - wprowadziła do swojej oferty handlowej bardzo interesujący układ pomiarowy, noszący oznaczenie HCPL-788J. Jest to specjalizowany transoptor do pomiaru wartości prądu przepływającego przez rezystor czujnikowy, wyposażony dodatkowo w sygnalizator zwarcia. Dzięki zastosowaniu sprzężenia optycznego pomiędzy wejściem pomiarowym i wyjściem można stosować ten układ w dowolnych aplikacjach pomiarowych. Schemat aplikacyjny tego układu przedstawiono na rys. 1.
Zakres napięcia wejściowego wynosi + 200mV. W całym podanym zakresie układ
KU HEWLETT "KM PACKARD
zachowuje dużą liniowość przetwarzania. Temperatura pracy mieści się w przedziale -4O.. + 85C, a odporność izolacji na przebicie wynosi aż 25kV (w impulsie].
Układy HCPL-788J są dostępne w obudowach SO-16, przystosowanych do montażu powierzchniowego.
Przedstawicielem firmy Hewlett Packard w Polsce są; Macropol {tel. {0-22} 322-43-37}, EBV {tel. {0-71} 34-229-44}.
Bortom optycsm
HEWLETT RACKARD
"DD1
"LED+
GND
Rys. I.
HCPL-738J
GND
Elektronika Praktyczna 10/98
75
NOWE PODZESPOŁY
6-dekadowy licznik z dekoderem firmy
Układy MIC50398/9 stanowią atrakcyjną alternatywę dla bloków licznikowych wykonywanych w technice dyskretnej. W stosunkowo niewielkiej obudowie (DIP28) zintegrowano kompletny, dwukierunkowy, szeS-ciodekadowy licznik z wejSciem zerującym i równoległymi wejSciami danych oraz moduł wySwietlania multipleksowego. Układ MIC50398 steruje bezpoSrednio wySwietla-czem siedmiosegmentowym, układ MIC50399 ma wyprowadzone na zewnątrz wyjScia BCD. Dzięki dodatkowym wyjSciom możliwe jest łączenie wielu układów ze sobą, co pozwala zwiększyć iloSć zliczanych cyfr.
Układy MIC50398/9 mogą zliczać bezpoSrednio sygnały o częstotliwości do l,5MHz przy założeniu, że będą miały one kształt prostokątny i wypełnienie 50%. Napięcie zasilania układu powinno się mieScić w przedziale 1O..15V.
Przedstawicielem firmy Micrel w Polsce jest firma Future (teł. (0-22) 618-92-02).
COUWT INHIBIT
COUNT
UP/DOWN
CLEAR
LOAD COUWTER a
Rys. 2.
Superbezpieczna pamięć EEPROM
firmy MSB
Atmel jest znanym producentem szerokiej gamy pamięci nieulotnych EEPROM. Jednym z najnowszych opracowań Atmela jest pamięć nieulotna z wejSciem szeregowym PC, która ma wbudowane mechanizmy zabezpieczania zawartoSci matrycy przed nieuprawnioną modyfikacją.
Budowa wewnętrzna pamięci AT34C02 jest zbliżona do rozwiązań już dostępnych na rynku (rys. 3). Projektanci firmy Atmel wyposażyli pamięć w dodatkowe wejScie WP (ang. Write Protect), spotykane już we wczeS-niejszych opracowaniach, które w AT34C02 spełnia dodatkową funkcję - umożliwia wybór sposobu zabezpieczania układu. Jeżeli wejScie WP dołączone jest do plusa zasilania nie ma możliwoSci modyfikowania zawartoS-ci pamięci. Jeżeli wejScie WP nie jest podłączone lub jest zwarte do masy zasilania dolna połówka pamięci może być zabezpieczona przez wpis do specjalnego rejestru hasła. Jeżeli hasło nie zostanie wpisane za-
warto Sć pamięci nie jest zabezpieczona. Pamięć AT34C02 ma pojemnoSć 2kb, może pracować z napięciem zasilania już 1,8V (nie ma możliwoSci modyfikowania jej zawartoSci), dostępny jest także 16-bitowy tryb zapisu/odczytu. Gwarantowana przez producenta iloSć cykli kasowania/zapisu wynosi 1000000, a czas składowania informacji w pamięci nie jest krótszy niż 100 lat.
Pamięci AT34C02 dostępne są w obudowach DIP8, SOIC8 oraz TSSOP8.
Przedstawicielem Atmela w Polsce są: Codi-co (teł. (0-51) 642-88-00), Gamma (tei. (0-22) 663-83-76) Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 10/98
NOWE PODZESPOŁY
Wielokanałowe poziomu firmy
Prezentowane w notatce układy nie są najnowszymi opracowaniami Analog Devices. Postanowiliśmy je jednak przybliżyć, ponieważ są stosunkowo mało znane na naszym rynku, na co zupełnie nie zasługują.
Układy SSM2160/61 to wielokanałowe (odpowiednio 4 lub 6 kanałów) potencjometry analogowe, przeznaczone do regulacji poziomu sygnałów audio, sterowane przez czte-roprzewodową szynę szeregową. Dzięki prostej modyfikacji połączeń wejSć interfejsu możliwe jest programowanie układu przez szynę trójprzewodową. Schemat blokowy układu SSM2160 przedstawiono na rys. 4.
Konstrukcja potencjometrów została zoptymalizowana pod kątem zastosowań audio wysokiej jakoSci. Maksymalne całkowite zniekształcenia wnoszone przez układy SSM2160/61 do toru akustycznego nie przekraczają 0,01%, odstęp sygnału użytecznego od szumu wynosi 90dB, a separacja między-kanałowa nie wzrasta powyżej -80dB. Specjalna technika przełączania potencjometrów wewnętrznych zapobiega powstawaniu zakłóceń wynikających z przełączania poziomów (z ang. cliks).
Budowa wewnętrzna układów SSM2160/ 61 opracowano w taki sposób, aby maksymalnie uproScić sposób ich sterowania przez mikrokontroler. Poziom sygnału na wyjSciu każdego z kanałów regulowany jest z wyj-Scia 5-bitowego przetwornika C/A. Dodatkowo zastosowano 7-bitowy przetwornik C/A odpowiadający za ustalenie poziomu na wy-jSciu wszystkich kanałów jednoczeSnie (regulacja Master). Uniwersalność układów SSM2160/61 podnosi fakt, że dzięki zastosowaniu zewnętrznych rezystorów istnieje możliwoSć samodzielnego dobrania kroku stopnia podziału dla wszystkich potencjometrów jednoczeSnie.
Układy SSM2160/61 mogą być zasilane napięciem symetrycznym (ą5..ą10V) lub asymetrycznym (+8,5..+20V). Obydwa układy dostępne są w obudowach DIP oraz SO.
Przedstawicielem Analog Devices w Polsce są: Alfine (tel. (0-61) 820-58-11), Elbatex (tel. (0-22) 868-22-78)
regulatory
ANALOG DEVICES
SSM2160/2161
Rys. 4.
Subminiaturowe kwarce
n RRLTRtll
Firma Raltron wprowadziła do swojej oferty produkcyjnej nową rodzinę oscylatorów kwarcowych - H160A - o wysokoSci zaledwie l,6mm. Oscylatory są przeznaczone do montażu powierzchniowego i mogą być montowane na taSmach montażowych z falą.
Obecnie produkowane są oscylatory o częstotliwościach podstawowych
12..50MHz. Gwarantowana stabilnoSć temperaturowa wynosi ą50ppm w zakresie temperatur O.. + 7OC, a zmiana częstotliwości nominalnej w ciągu roku nie przekracza ą5ppm.
Informacje o produkcie: Irina Henry, e-mail: IRINA.HENRY@wanadoo.fr, tel: 0-033-146-22-76-43.
Elektronika Praktyczna 10/98
77
NOWE PODZESPOŁY
Nowy watchdog-kontroler firmy mą
Układ DS1632 (schemat blokowy na rys. 5) jest najnowszą
propozycją firmy Dallas w zakresie układów-kontrolerów do systemów mikroprocesorowych. Integruje on w swojej strukturze system zerowania połączony z watchdogiem oraz wejSciem zerowania ręcznego, moduł kontroli napięcia zasilającego, przełącznik zasilania awaryjnego z sygnalizatorem zbyt niskiego napięcia baterii, a także oscylator 32,768kHz, który można wykorzystać do taktowania mikrokontrolera w trybie obniżone-
g poboru
SEMICONDUCTOR r?:
Tak więc
w jednej obudowie DIP16 lub SOIC16 zintegrowano wszystkie funkcje typowe dla układów nadzorujących, co dotychczas wymagało stosowania dwóch lub większej iloS-ci układów scalonych.
Dzięki minimalnemu poborowi mocy układ DS1632 można stosować w systemach zasilanych bateryjnie.
Przedstawicielem Da Hasa w Polsce jest firma WG-Electronics (tel. (0-22) 621-77-04)
P DALLAS
V SEMICONDUCTOR
Rys. 5.
Scalona ładowarka firmy
TECHNOUOGY
Układ LT1513 jest specjalizowanym konwerterem napięcia, zoptymalizowanym do stosowania jako ładowarka akumulatorów i baterii akumulatorów. Na rys. 6 przedstawiono podstawowy schemat aplikacyjny tego układu. Niezwykłą cechą tego układu jest możliwoSć poprawnej pracy z napięciem wejściowym mniejszym, równym lub większym od napięcia ładowanych akumulatorów. Dzięki dużej war-toSci dopuszczalnego prądu wy-jSciowego (3A) możliwe jest szybkie ładowanie akumulatorów o dużej pojemności.
Przedstawicelami firmy Linear Technology w Polsce są: Future (tel. (0-22) 618-92-02), Macropol (tel. (0-22) 822-43-37).
Elektronika Praktyczna 10/98
PROGRAMY
PŁYT CD-EP
ST6-Realizer w praktyce
Czyli: zostań "malarzem" programów - kontroler napięcia akumulatora samochodowego, część 1
O programie ST6-Rea!izer
pisaliśmy już na lamach EP
kilkakrotnie. Jak wynika z listów
nadsyłanych do redakcji wielu
Czytelników nie potrafi poradzić
sobie z "oswojeniem" programu,
co powoduje, że szybko się do
niego zniechęcają.
A szkoda! ST6-Realizer jest
doskonałym narzędziem do
szybkiej realizacji prostszych
projektów na mikrokontrolerach
ST62, pozwala także wkroczyć
w ich "tajemniczy" świat osobom
nie znającym żadnego języka
programowania!
Aby ułatwić zrozumienie
sposobu projektowanie przy
pomocy ST6-Realizera
przedstawiamy bardzo prostą
aplikację, wykonaną przy jego
pomocy - jest to kontroler
napięcia akumulatora
samochodowego.
W pierwszej części artykułu
przedstawimy pierwsze trzy etapy
projektowania. Za miesiąc
pokażemy w jaki sposób
przeanalizować pracę procesora
i zaprogramować go.
Świeci się, dioda
Zie:ona D3
Czerwona D2
Realizację projektu podzielono na pięć zasadniczych etapów: / opracowanie koncepcji urządzenia, / zaprojektowanie konstrukcji elektrycznej,
/ ,,narysowanie" programu, / symulacja,
/ zaprogramowanie mikrokontrolera Ponieważ analiza poszczególnych etapów tworzenia projektu jest stosunkowo łatwa do przeprowadzenia, omówimy je kolejno.
Rys. 1.
Etap 1 - koncepcja
Urządzenie ma za zadanie monitorować w sposób ciągły napięcie w instalacji samochodowej i sygnalizować jego trzy stany (zgodnie z rys. l):
- Napięcie wysokie, powyżej 13V (przyjęto, że oznacza to bardzo dobrą kondycję akumulatora). Stan ten jest sygnalizowany świeceniem zielonej diody LED.
- Napięcie średnie, w przedziale pomiędzy 11 i 13V (przyjęto, że oznacza to poprawną pracę akumulatora).
- Napięcie niskie, poniżej 11V (przyjęto, że kondycja akumulatora jest zła). Zasilanie monitora zasilania powinno pochodzić także z instalacji elektrycznej samochodu.
Przyjęte wartości napięć nie muszą być optymalne dla akumulatorów samochodowych, służą tutaj tylko jako ilustracja omawianego przykładu.
Etap 2 - konstrukcja elektryczna
Ponieważ do wykonania projektu potrzebne będą tylko 4 wyprowadzenia I/O mikrokontrolera (dla 3 diod LED i jedno wejście
Żółta D1
Napięcie w Instalacji samochodowej [V]
analogowe), możliwe było zastosowanie jednego z najmniejszych procesorów rodziny ST62 - ST62T01. Jest on montowany w obudowie DIL16, która pozwala wykorzystać 9 dwukierunkowych, uniwersalnych pinów I/O, z czego 4 mają możliwość pracy jako wejścia analogowe.
W wyniku analizy założeń z Etapu 1 powstał prosty schemat elektryczny, który przedstawiamy na rys. 2.
Elementy Cl, C2 i Xl spełniają rolę generatora wzorcowego, który taktuje rdzeń mikrokontrolera. Elementy Rl, C3 zapewniają zerowanie procesora po włączeniu zasilania. Układ US2 wraz z towarzyszącymi elementami spełnia rolę stabilizowanego zasilacza, o napięciu wyjściowym 5V. Diody Dl..3 sygnalizują wynik pomiaru.
Rezystory R5, R6 odpowiadają za podział napięcia wejściowego, zapobiegając uszkodzeniu obwodów wejściowych układu USl. Zastosowanie tego dzielnika było niezbędne, ponieważ maksymalne dopuszczalne napięcie na wejściu procesora jest praktycznie równe napięciu zasilania. Zastosowanie dziel-
+5V O
+5V
Lkk=10..15V
Upom=3,33..5V
Rys. 2.
Żółta dioda LED
Kondycja akumulatora
poprawna
Czerwona dioda LED Kondycja akumulatora
zła
Zielona dioda LED
Kondycja akumulatora
bardzo dobra
Elektronika Praktyczna 10/98
81
PROGRAMY
PŁYT
C D - E P
PronunhAC
Rys. 3.
nika rezystorowego o współczynniku podziału 1:3 gwarantuje, że jeżeli napięcie w instalacji samochodu nie przekroczy 15V procesor nie ulegnie uszkodzeniu.
Przyjęte przez autora przyporządkowania wyprowadzeń do funkcji jest zupełnie przypadkowe. Zarówno same procesory, jak i ST6-Realizer umożliwiają dowolne przypisanie funkcji do wybranych wyprowadzeń, z jednym tylko zastrzeżeniem - jeżeli wybrane wejście ma byc skonfigurowane jako analogowe konstrukcja docelowego procesora musi to umożliwiać.
W prezentowanym przykładzie oznacza to, że rolę wejścia pomiarowego może spełniać dowolne wyprowadzenie spośród PB3, PB5..7.
Etap 3 - rysujemy program
Ponieważ funkcja spełniana przez projektowane urządzenie jest bardzo prosta, do narysowania programu wystarczy kilka prostych elementów bibliotecznych, tzn. przetwornik A/C, komparator cyfrowy, dwie stałe typu UBYTEt jedna bramka logiczna NOR i wyjścia cyfrowe (odpowiedniki pi-nów). Wszystkie te elementy wchodzą w skład standardowej biblioteki ST6-Reali-zera. Pokazano je na rys. 3.
Na rys. 4 przedstawiono schemat stanowiący podstawę programu. Tworzenie projektu rozpoczynamy od stworzenia pliku ..przewodnika" (w menu: File/New Pro jęci}. Następnie tworzymy plik ze schematem (w
ADC IN
Rys. 4.
menu: File/New) i możemy przystąpić do rysowania schematu.
Po rozmieszczeniu na planszy elementów pobieranych z bibliotek (w menu: ObjsciI Libr ary Symbol) i wykonaniu pomiędzy nimi połączeń należy zdecydować dla którego układu z rodziny ST62 projekt tworzymy. W menu Options/Select Hardware wskazujemy plik o rozszerzeniu DLL zawierający opis wybranego układu. Następnie przypisujemy wyprowadzenia wykorzystywane w projekcie do fizycznych wyprowadzeń wybranego mikrokontrolera. Najłatwiej jest to zrobić poprzez dwukrotne kliknięcie na wybranym wyprowadzeniu, co spowoduje wyświetlenie się okna jak na rys. 5. Z jego lewej strony wyświetlana jest lista wolnych wyprowadzeń, z prawej strony - lista pinów już "podłączonych".
Ostatnim krokiem jest sprawdzenie, czy projekt "zmieści" się w wybranym procesorze, co robimy poprzez wybranie Go opcji Analyse. Jeżeli wszystko przebiegło pomyślnie na ekranie monitora zobaczymy bardzo sympatyczny komunikat (rys. 6).
Na wejście ADC_IN przetwornika A/C podawane jest napięcie wejściowe (z dzielnika R5, R6 - rys. 2]. Po przetworzeniu na binarne słowo 8-bitowe {U BYTE] wynik podawany jest na wejście B komparatora cyfrowego. Komparator ten ma dwa dodatkowe wejścia A i C, które spełniają w prezentowanym urządzeniu rolę punktów odniesienia. Stała na wejściu A określa górny próg
LED RED
LED OREEN
LED YELLOW
referencyjny układu pomiarowego, wyznaczając poziom 13V. Podanie na wejście A stałej o wartości 221 wynika z następującego wyliczenia:
- wartość napięcia wejściowego U wynosi dla tego progu 13V;
- jeżeli napięcie mierzone ma wartość 13V, to na wejściu PB5 procesora pojawia się napięcie 13V:3 (wynika ze stopnia podziału dzielnika wejściowego R5, R6]=4,33V,
- ponieważ rozdzielczość przetwornika wynosi 8 bitów, to napięciu wejściowemu 4,33V odpowiada na wyjściu przetwornika liczba binarna: (4,33*255]/5 = 221. Wychodząc z założenia, że wejście C komparatora wyznacza dolny próg odniesienia (dla 11V] możemy wykonać podobne wyliczenie: (3,66*255]/5=187. Stąd wynika wartość słowa przypisanego na stałe do wejścia C.
Ponieważ wyjścia zastosowanego komparatora wskazują tylko dwa interesujące nas stany (napięcie poniżej dolnego lub powyżej górnego progu] konieczne było zastosowanie dodatkowo bramki NOR, która steruje świeceniem żółtej diody LED. Dioda ta zapala się tylko wtedy, gdy napięcie wejściowe nie przekroczyło żadnego z zadanych progów.
Piotr Zbysiński, AVT
Program STS-Realizer oraz komplet narzędzi i danych katalogowych dla mikro-kontrolerów ST&2, znajdują się na płycie CD-EP4.
Uwaga! Prosimy o nadsyłanie pomysłów, które chcielibyście zrealizować przy pomocy STS-Realizera. Najciekawsze z nich wykonamy dla Was, prezentując na łamach EP w jaki sposób zostało to wy-konane.
Komplet plików tworzących projekt TESTER znajduje się w Intemecie pod adresem: www .avt.com .pl/avt/ep/ftp.
Rys. ó.
82
Elektronika Praktyczna 10/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy
poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że
artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie pubfikowany. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 200,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo
do dokonywania skrótów.
Cyfrowy zegar sterujący DCC-51
Prze dsia wiony
w artykule zegar
sterujący jest uniwersalną
aplikacją mikrokomputera
je dn o uHa dowego In iel
3051 i może znaleźć
wiele zastosowań. Program
sterujący w podstawowej
wersji obejmuje: 24-
godzinny zegar, 9-
godzinny iimer, kalendarz
oraz 3 niezależne
budziki. Układ sterujący
zegara pozostawia do
wykorzystania do da ikowo
8 wolnych Unii wejścia-
wyjścia, 2 klawisze
sterujące, dwie diody
sygn aliza cyjn e ora z ok.
SkB wolnej pamięci
program u.
Projekt
052
Opis urządzenia
Urządzenie ma budowę modułową (rys. 1) i składa się z trzech połączonych ze sobą bloków. Głównym i podstawowym składnikiem urządzenia jest Moduł sterujący (MS), którego zadaniem jest sterowanie wszystkimi elementami systemu. Interfejsem od strony użytkownika jest Panel informacyjny (PI), za pomocą którego użytkownik wprowadza informacje i otrzymuje je od systemu. Obydwa moduły połączono taśmą wieloprzewodową. Trzecim modułem jest zasilacz (Z), nie opisany tutaj.
Ponieważ zegar DCC-51 skonstruowano jako niewielki system sterujący, to takie rozproszone rozwiązanie autor uznał za najbardziej praktyczne. Przedstawiona konfiguracja z programem w podstawowej wersji obejmuje:
- 24-godzinny zegar;
- 9-godzinny timer;
- kalendarz;
- 3 niezależne budziki;
- 4 wyjścia sterujące.
Do budowy podstawowej wersji wykorzystano:
- 2kB pamięci EPROM z dostępnych SkB;
- 10 linii we/wy
z 16 dostępnych;
- 4 klawisze sterujące z 6 dostępnych;
- 4 diody LED z 6 dostępnych.
Jak widać z powyższego zestawienia, zegar został przygotowany do rozbudowy, której można dokonać bez ingerencji sprzętowej w urządzenie (wyjątek stanowi jedynie program, który należy uzupełnić lub zmodyfikować zgodnie z własnymi potrzebami, o czym będzie mowa w dalszej części artykułu).
Moduł sterujący
Schemat elektryczny Modułu sterującego przedstawiono na rys. 2. Już na pierwszy rzut oka widać, iż jest to typowa aplikacja mikrokomputera jednoukładowego
8051 z zewnętrzną pamięcią programu, rozbudowana o układ generatora akustycznego (U4, C3, Rl, Pl) oraz zmodyfikowany układ oscylatora (Xtal, C4, Cx). Generator akustyczny pracuje w układzie multiwibrato-ra zbudowanego z bramek B2, B3, B4 i elementów C3, Rl, Pl, kluczowanego sygnałem z wyjścia P3.1 układu Ul. Bramka Bl pełni funkcję bufora i odwraca sygnał wyjściowy sterujący wzmacniaczem sygnału akustycznego zbudowanym z elementów R3, Tl, Bz. Odwrócenie sygnału powoduje, że przy nieaktywnym generatorze (brak alarmu), a więc przez większość czasu pracy zegara, tranzystor Tl pozostaje wyłączony, co ogranicza pobór prądu przez całe urządzenie oraz chroni go przed przegrzaniem, gdyż aby uzyskać duże natężenie dźwięku, przy stosunkowo niewielkim napięciu (+5V) i małych wymiarach buzzera (Bz), ten ostatni został włączony bezpośrednio pomiędzy szynę zasilania (Vcc), a masę (GND), za pośrednictwem kolektora Tl.
Ponieważ pomimo bardzo dużej dokładności, każdy oscylator jest obarczony pewnym błędem, który zależy od wielu czynników (m.in. środowiska pracy, temperatury, technologii produkcji itp.) należało rozbudować układ oscylatora tak, aby istniała możliwość kalibracji tego błędu. Takie rozwiązanie przedstawia schemat elektryczny (Xtal, C4, Cx). Trymer Cx służy do kalibracji, którą należy przeprowadzać w regularnych odstępach czasu aż do
Elektronika Praktyczna 10/98
83
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
ALM
O
BUD DAT UST
O O O
K4 K3 K2
Moduł (tarujący (MS)
Linia sterująca
Panel Informacyjny (Pl)
Rys. 1.
uzyskania odpowiedniej
dokładności.
Układ zerujący (C5, R2) wymusza aktywny poziom na wejściu RESET procesora w czasie włączenia zasilania. Przycisk Kres służy do restartowania systemu.
Wszystkie sygnały niezbędne do sterowania panelem informacyjnym wraz z zasilaniem są wyprowadzone na złącze Zl i obejmują cały port Pl oraz dwie linie portu P3 procesora Ul. Do złącza Z2 dołączono 6 wolnych linii portu P3 użytkownika oraz zasilanie (4 z tych linii wykorzystuje podstawowy program, ustawiając jedną z nich w stan wysoki w czasie alarmu jednego z budzików lub timera. Właściwość tę można wykorzystać lub zmienić przy rozbudowie układu).
Panel informacyjny
Jak wynika ze schematu (rys. 3), panel wykorzystuje do wyświetlania oraz odczytu klawiatury metodę sterowania multipleksowego, co pozwoliło zmniejszyć liczbę elementów oraz linii sterujących panelem. Każdy z sześciu wyświetlaczy (podwójne W1..W3) został skojarzony z jedną diodą świecącą (L3..L8) oraz jednym z klawiszy (K0..K5). Podanie na wejścia adresowe dekodera U5 adresu (numeru) wyświetlacza (linie
Z3.8..Z3.1O) powoduje uaktywnienie jednego z 6 zespołów: wyświetlacz-dioda-klawisz. Teraz moduł sterujący podaje na wejścia dekodera kodu 7-segmentowe-go U6 (linie Z3.3..Z3.6) kod znaku, który zostanie wyświetlony, a na linię Z3.7 poziom logiczny, który decyduje o zapaleniu lub zgaszeniu aktywnej diody oraz testuje linię Z3.ll, aby określić, czy aktywny klawisz został wciśnięty. Procedura ta jest powtarzana dla kolejnych wyświetlaczy
Złącze użytkownika
z częstotliwością 500Hz, co zapobiega migotaniu wyświetlanej informacji.
Osobnego omówienia wymaga układ dekodera kodu wyświetlanego znaku. Nie zastosowano tu popularnego i przestarzałego zresztą 7447, choć układ połączeń panelu pozwala na to. Zrezygnowano z tego układu ponieważ nie wyświetla on pełnych cyfr "6" i "9", a po drugie układ jest tak starą konstrukcją, iż jego projektanci nie dbali
0 znaki o kodach powyżej 9 (czyli szesnastkowo A, B, C, D, E, F). Pomijając to, że znaki takie mogą być przydatne użytkownikowi przy rozbudowie systemu, program w podstawowej wersji wymaga znaku "-" dla wskaźnika aktywności (budzik) oraz czasu ujemnego (timer).
Tak więc, aby wyświetlana informacja była czytelna
1 estetyczna zastosowano zmodyfikowany układ dekodera 74347, który wyświetla pełne cyfry "6" i "9", a także dekoduje zestaw znaków, które można wykorzystać (min. "-", "E", "A"). Jednakże dekoder ten nie wyświetla tzw. "pustego znaku", który jest potrzebny do wygaszania VCC wyświetlacza (np. przy wyświetlaniu godziny: "0,00" zamiast "00,00").
Zaistniała więc potrzeba uzupełnienia dekodera prostym układem, który dla określonego kodu wygaszałby wyświetlacz. Tym układem jest detektor wykrywający wysoki poziom logiczny na liniach C i D ^,s 2
Zasilacz (Z)
dekodera 74347 (Dl, D2, R6, R7, T3). W przypadku gdy C=l, D=l układ podaje niski poziom na wejście wygaszania U6 (BI), co powoduje wyłączenie wyświetlacza. W ten sposób znaki
0 kodach od CH wzwyż będą traktowane jako "pusty znak". Znaki o kodach A
1 BH ("-", "E") są wykorzystywane przez system.
Pozostałe bloki to wzmacniacz sygnału akustycznego (R3, Tl, Bz) omówiony wcześniej, obwód sterujący diodami świecącymi (R4, R5, T2) oraz układ "dwukropka" (R8, Li, L2), który nie wymaga komentarza. Rezystory R16 do R23 ograniczają prąd wyświetlaczy i zmiana ich wartości ma wpływ na jasność świecenia.
Oprogramowanie
Oprogramowanie zegara zapisane w pamięci EPROM (U3) zajmuje niecałe 2kB pojemności kostki, co pozostawia użytkownikowi nieco ponad 6kB dla ewentualnej rozbudowy urządzenia. Program w podstawowej wersji zawiera procedury obsługi zegara, kalendarza, timera oraz budzików, a także procedurę przerwania TFO, która zajmuje się obsługą wyświetlaczy LED, diod LED, klawiatury oraz sygnału dźwiękowego. Rozbudowy systemu można dokonać poprzez modyfikację programu podstawowego lub też pisząc własny program. Wersję podstawową wraz z listingiem oraz opisem można uzyskać u autora niniejszej publikacji. Warto zaznaczyć, iż poprzez niewielkie modyfikacje podstawowych procedur można uzyskać wiele nowych funkcji zegara.
Montaż
Obydwa moduły zegara zostały wykonane w oparciu o dwustronne płytki drukowane z przelotkami lub metalizacją (mozaiki
U2 74LS373
DO Q0
Dl Q1
D2 02
D3 03
D4 04
D5 05
D6 OS
D7 07
G
OE
Moduł sterujący (MS)
Zł - Połączenie z Panelem Informacyjnym
Z2 - Złącze użytkownika
84
Elektronika Praktyczna 10/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
wi
W2
Panel informacyjny (Pl)
Z1 - Połączenie z Modułem steiującym
Rys. 3.
ścieżek przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru). Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych przedstawiają rys. 4 i 5.
Montaż należy rozpocząć od przelotek (jeśli są) montując następnie podstawki pod układy scalone i wyświetlacze oraz elementy bierne. Następnie przygotowujemy przewód sterujący. Do tego celu należy użyć przewodu taśmowego lub okrągłego (xl 2) oraz dwóch złącz zaciskowych IDC14, które należy zamocować na końcach przewodu. Najlepszym będzie przewód taśmowy kolorowy (nie należy stosować przewodu przeznaczonego do złącz zaciskowych, ponieważ jest on drogi i posiada mały przekrój, co może powodować spadek napięcia na linii zasilania). Przy odrobinie umiejętności, w złączu IDC można zacisnąć dowolną taśmę, jak i pojedyncze przewody kabla okrągłego. Urządzenie skonstruowane przez autora (pracujące bezawaryjnie od ponad roku) wykorzystuje jako linię sterującą taśmę 12-żyłową o przekroju 0,14 mm2 i długości 5m. Przy większych odległościach,
jeśli wystąpią zakłócenia lub spadek napięcia, należy zastosować kondensatory filtrujące i/lub zwiększyć przekrój przewodów linii.
Po takim przygotowaniu należy połączyć ze sobą obydwie płytki (MS oraz PI) za pomocą wykonanej wcześniej linii sterującej, a do płytki MS dołączyć zasilanie +5V ze stabilizowanego źródła o wydajności ok. 500mA. Teraz, korzystając z woltomierza, należy sprawdzić polaryzację i wartość napięcie zasilania na wszystkich podstawkach. Jeśli wszystkie napięcia są poprawne, należy odłączyć zasilanie i zamontować układy scalone oraz wyświetlacze w podstawkach. Jeśli montaż został wykonany poprawnie, system startuje od razu i nie wymaga żadnych zabiegów regulacyjnych (za wyjątkiem kalibracji zegara try-merem Cx).
Płytka panelu informacyjnego została wprawdzie przygotowana do obudowy uniwersalnej typu Z-19, lecz nie jest to krytyczna sprawa, raczej należy to traktować jako propozycję. Podobnie rzecz ma się z klawiaturą. W modelu za-
stosowano klawiaturowe przyciski membranowe do druku oraz dodatkową płytkę drukowaną, która jest mocowana za pomocą dwóch tulejek dystansowych nad płytką panela. Zewnętrzną część klawisza stanowi "główka" odlana z silikonu, mocowana do górnej części obudowy.
Obsługa
Zegar w przedstawionej wersji jest obsługiwany za pomocą 4 wielofunkcyjnych klawiszy. Wykorzystano klawisze K5, K4, K3, K2. Znaczenie poszczególnych klawiszy jest następujące: /K5:
- kasowanie alarmu; /K4:
- odczyt budzików (wyświetlany przez ok. 3 s);
- ustawianie godzin; /K3:
- odczyt daty;
- włączanie/wyłączanie budzika;
- ustawianie minut; /K2:
- włączenie trybu ustawiania (przytrzymać przez ok. 3 s);
- wybór ustawiania;
- zakończenie ustawiania;
- przełączanie zegar/ti-mer.
Tryb ustawiania uzyskuje się poprzez naciśnięcie i przytrzymanie klawisza K2 przez ok. 3s. Kolejne naciśnięcia klawisza K2 powodują wybranie kolejnych elementów do ustawiania w następującej ko-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 8,2kQ
R2: 300Q
R3, R5, R7..R9: lkQ
R4, R6: 10kQ
R10-R15: 150Q
R16-R23: 100Q
Pl: potencjometr montażowy
stojgcy 500Q
Kondensatory
Cl: 22O..47O^F/1ÓV
C2: lOOnF
C3: 330nF
C4: 22pF
C5: 10^F/10V
Cx: trymer 10..25pF
Półprzewodniki
LI.12: diody Świecgce
L3..L8: prostokgtne diody
Świecgce
T1..T3: BC 237 lub podobne
T4..T9: BC 337 lub podobne
Ul: 80C51 (80C31)
U2: 74LS373
U3: 27C64 (EPROM
z programem)
U4: 74LS00
U5: 7442
Uó: 74347
W1..W3: wyświetlacz LED
podwójny HA 1182g lub
podobne (wspólna anoda)
Różne
Zl, Z3: listwa goldpin 7x2
Z2: listwa goldpin 4x2
Bz: buzzer (bez generatora)
Kres: przycisk membranowy
do druku
K0..K5: przycisk wg opisu
w tekście
2 wtyki IDC 14 zaciskane +
przewód wg opisu w tekście
9OOOOOO
Q
O
O
O O
o o
o i o
o, o
o o
o o
o o
o o
o o
ao o
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 10/98
85
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
lejności: timer, budzik 1, budzik 2, budzik 3, data, czas. Rozpoczęcie ustawiania określonego elementu rozpoczyna zmiana godziny (K4) lub minuty (K3). Od tego momentu klawisz K2 przestaje wybierać ustawiany element i jego naciśnięcie kończy tryb ustawiania.
Włączenie i wyłączenie jednego z budzików (bez zmiany czasu budzenia) uzyskuje się poprzez odczytanie wybranego budzika (K4) a następnie naciskanie klawisza (K3), co powoduje zapalanie i gaszenie znaku "-" na pozycji sekund. Wyświetlony znak "-" oznacza wyłączenie budzika, brak znaku jego włączenie. Klawisz K3 musi być naciskany w czasie wyświetlania czasu budzika (ok.3s). W czasie aktywności timera klawiszem K2 można przełączać wyświetlanie czasu ujemnego timera i czasu aktualnego zegara.
Jeżeli alarm jednego z budzików nie zostanie wyłączony klawiszem K5, to zakończy się automatycznie po 255 s (4,25 min). To samo dotyczy timera, z tą jednak różnicą, że alarm trwa 30 s. Każdemu z trzech budzików oraz timer owi jest przyporządkowana jedna dioda świecąca (L3..L6), wskazująca
aktywność (świecenie ciągłe), alarm (pulsowanie) lub tryb ustawiania (pulsowanie szybkie). Tryb ustawiania daty i czasu oznacza pulsowanie, odpowiednio dwóch (L3, L5) lub trzech (L3, L4, L5) diod świecących.
Możliwości rozbudowy
Jak wspomniano na początku, urządzenie projektowane było z myślą o rozbudowie. W tym też celu autor zastosował układ pamięci programu o pojemności 8kB, chociaż program podstawowy zajmuje ok. 2kB. Właśnie wolny obszar tej pamięci jest przeznaczony do rozbudowy lub modyfikacji programu. Podobnie wolne linie portu P3 są przeznaczone do wykorzystania we własnych aplikacjach (sterowanie lub rozbudowa systemu). Korzystając z metody modulacji szerokości impulsu można podłączyć do systemu proste przetworniki A/C, np. do pomiaru temperatury, lub C/A np. do regulacji natężenia oświetlenia. Również Panel informacyjny można rozszerzyć (np. dodać dodatkowy podwójny wyświetlacz, dwie diody oraz dwa klawisze, bez zwiększania liczby linii sterujących - wolne wyjścia 6, 7 dekodera U5).
Rys. 5.
Przedstawione rozwiązanie zegara sterującego DCC-51 umożliwi na pewno realizację własnych projektów przez każdego projektanta systemów cyfrowych. Dariusz Kozak
Czytelników zain tereso-wanych kontaktem z autorem publikacji prosimy o przesyłanie listowna adres redakcji EP.
86
Elektronika Praktyczna 10/98
FORUM
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania I uwagi Czytelników EP, w której chcemy pomagać w rozwiązywaniu problemów powstałych podczas uruchamiania oferowanych przeznas kitów, a także innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum" jest korekta błędów, które pojawiły się w publikowanych przeznas artykułach. Pytania do "Forum" można zgłaszać listownie na adres redakcji lub poprzez internetowa listę dyskusyjną Elektroniki Praktycznej. Szczegółowe informacje na temat tej listy można znaleźć pod adresem:
http://www.jm. com.pl/klub-ep
DYSKUSYJNA
Interfejs RS485
Tytułowe hasło wywołało "burzę" na Internetowej Liście Dyskusyjnej EP, sygnalizując, że stosunkowo wiełu Czytelników EP jest zainteresowanych tym tematem, a ilość dostępnych na rynku materiałów nie jest wystarczająca.
Postanowiliśmy przybliżyć ten temat w ramach "Forum".
Interfejs określany mianem RS485 jest udoskonaloną wersją standardu RS422A. Obydwa wymienione interfejsy powstały jako rozwinięcie RS232 i dlatego RS485 omówimy w odniesieniu do RS232.
Z punktu widzenia konstruktorów interfejs RS485 różni się od RS232 dwiema cechami:
1. Zastosowaniem innych układów buforujących (transcei-verów), co wiąże się z wymaganiami napięciowymi standardu RS485.
2. W przypadku wykorzystywania RS485 jako połączenia sieciowego z dołączonymi wieloma nadajnikami, niezbędne jest zapewnienie arbitrażu pomiędzy nimi. Wymaga to napisania przez użytkownika - proj ektanta systemu odpowiedniego oprogramowania dla sterownika zarządzającego układem UART. Najczęściej rolę UART-ów spełniają standardowe układy wykorzystywane w RS232.
Dzięki zastosowaniu sy-
metrycznego toru transmisyjnego (rys. 1) udało się zwiększyć, w stosunku do RS232, maksymalną szybkość transferu danych do lOMb/s (w RS232 - 2Okb/s), a maksymalną odległość do 1200 metrów (w RS232 - 15 m). Kolejnym istotnym nowum wprowadzonym w RS485 jest możliwość tworzenia prostych sieci transmisyjnych, w których do jednej pary przewodów można dołączyć do 32 różnych urządzeń. Uproszczony schemat takiej sieci przedstawiono na rys. 1.
Standard RS485 opisuje parametry elektryczne przesyłanego w linii sygnału oraz rodzaj stosowanego medium transmisyjnego. W odróżnieniu od RS232 w RS485 stosowane są kable ekranowane z wewnętrzną symetryczną skrętką, a napięcie odpowiadające stanom logicznym mieści się w zakresie -5.. + 5V. Ze względu na dużą długość linii transmisyjnej i wysokie częstotliwości przesyłanych sygnałów niezbędne jest obustronne dopasowanie linii przy pomocy rezystorów lub aktywnych terminatorów (analogicznie jak w SCSI). Minimalna dopuszczona przez standard wartość rezystancji dopasowujących wynosi 60H. W niektórych przypadkach może okazać się wygodniejsze stosowanie rezystorów dopasowujących, dołączonych do masy zasilania (dwa obciążenia asymetryczne
Typ układu Producent Funkcja
ISO485 Burr-Brown trasceiver
NM485 Newport trasceiver
MAX483 Maxim trasceiver
MAX490/491 Maxim trasceiver
AM26LS31N AMD nadajnik
AM26LS32N AMD odbiornik
LTC485 Linear Technology trasceiver
LTC487 Linear Technology nadajnik
LTC489 Linear Technology odbiornik
SN75174N Texas Instruments nadajnik
SN75175N Texas Instruments odbiornik
SN75176A Texas Instruments trasceiver
Nadajnik Odbiornik Transceiver
Rys. 1.
Odbiornik Nadajnik
- rys. 2). Należy wtedy pamiętać o zmianie wartości tych rezystancji rezystorów, która powinna być mniejsza o połowę w stosunku do obciążenia symetrycznego. Zastosowanie dopasowania z rys. 2 zmniejsza poziom zakłóceń w linii, ponieważ zmniejszona zostaje rezystancja wypadkowa pomiędzy liniami sygnałowymi, a masą zasilania.
Jak wspomniano wcześniej, standard RS485 przewiduje dołączenie do jednej linii transmisyjnej do 32 urządzeń. Jednoczesna transmisja pomiędzy więcej niż jedną parą urządzeń nie jest możliwa, za co odpowiedzialne są procedury arbitrażu. Stworzenie tych procedur należy do użytkownika, o czym należy pamiętać podczas programowania układu UART. Praktycznie żaden spośród dostępnych na rynku układów UART nie potrafi samodzielnie wykryć faktu zajęcia linii przez inny sterownik.
Ponieważ może się zdarzyć sytuacja, że pomimo zajęcia linii któryś z nadajników rozpocznie transmisję, żale- Rys. 2.
Nadajnik
cenią standardu RS4 85 narzucają konieczność takiej konstrukcji obwodów wyjściowych transceiverów, która uniemożliwi ich uszkodzenie. Najczęściej stosowane są ograniczniki prądowe na wyjściach układów nadawczych, dzięki którym maksymalny prąd wypływający lub wpływający nie może przekroczyć wartości 250mA.
Podsumowując: RS485 jest szybszym odpowiednikiem RS232, dodatkowo umożliwiającym przesyłanie sygnałów na duże odległości. Możliwe jest wykorzystanie RS485 jako prostej sieci, do której można dołączyć 3 2 urządzenia. Do pracy w RS485 można zastosować standardowe UARTy, do których dołączone są bufory napięciowe przystosowane do pracy w RS485. Może to być jeden z układów przedstawionych w tab. 1.
Odbiornik
|Fłr/2 Rt/2
88
Elektronika Praktyczna 10/98
,
t
4 t
ników hobbistów i profe
11/98 listopad 6 zł 80 gr
L
^ ELIMINATOR HAŁASÓW
^PROGRAMATOR UKŁADÓW DS1994
^UNIWERSALNY MILIWOLTOMIERZ 4,5 CYFRY
MOCY Z TRANZYSTOREM MOSFET
\. .
PODZESPOŁY: PŁASKIE EKRANY LCD
PROJEKTY CZYTELNIKÓW:
ZDALNIE STEROWANY ZAMEK SZYFROWY INTERKOM DO MOTORU
(
Indaks 357L77 * ISSN LB3D-3SaL
9 771230 352986 1 1>
co.
HiFF
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Eliminator hałasów, część 1
Zagadnienie likwidacji
zakłó ceń akus tycznych,
zwanych potocznie hałasem
jest problemem, nad którym
głowią się całe pokolenia
akustyków i konstruktorów
urzą dzeń elektron icznych.
W artykule prezentujemy
urządzenie, które - jak
twierdzi a u tor działa...
Rys. 1. Dodawanie sygnałów w fazie (a) i (b) prowadzi do powstania sygnału o podwyższonym poziomie (c). Dodawanie sygnałów w przeciwfazie (d) i (e) prowadzi do stłumienia sygnału (c).
Urządzenie przedstawione w artykule zostało w pełni sprawdzone i przetestowane. Przeznaczone jest przede wszystkim dla tych elektroników - amatorów, których zamiarem jest wykonanie jego kopii, nie zaś majsterkowanie w oparciu o garść informacji i kilka schematów. Jeśli w systemie zostaną zastosowane podane w wykazie elementów mikrofony oraz słuchawki, to całość powinna przynieść bardzo dobre efekty. Użycie innych mikrofonów lub słuchawek nie zapewnia uzyskania podobnych rezultatów.
Parametry urządzenia w dużym stopniu zależne są od jakości zastosowanych mikrofonów i uzyskanie dobrych wyników przy zastosowaniu tanich mikrofonów nie wydaje się możliwe. Jakość słuchawek wydaje się mieć nieco mniejsze znaczenie, ale i one powinny być przyzwoitej klasy.
Wstęp
Należy oczywiście uprzedzić wszystkich potencjalnych użytkowników, że przedstawiane urządzenie nie zapewnia 100% skuteczności tłumienia zakłóceń. Nie pozwoli ono na odsłuch całkowicie wolny od tła akustycznego, ale pracując w trybie zwykłym zapewni dosyć wysokie tłumienie zakłóceń znajdujących się w niższej i średniej części pasma akustycznego.
Trudno jest dokonać precyzyjnych pomiarów skuteczności takiego urządzenia. Szacowane tłumienie zakłóceń wynosi od 20dB do 30dB, inaczej mówiąc amplituda zakłóceń zostaje zredukowana 10-krotnie lub nawet 30-krot-nie.
Działanie układu na krańcach pasma akustycznego jest gorsze ze względu na rozbieżności charakterystyk fazowych i amplitudowych mikrofonów i słuchawek. Także w środkowej części pasma, gdzie układ sprawuje się najlepiej , mogą wystąpić pewne nie-równomierności tłumienia.
Tryb drugi, to praca urządzenia z bardzo wysoką skutecznością, ale w bardzo wąskim paśmie częstotliwości. Oczywiście tryb ten nie
może być skuteczny w przypadku większości dźwięków dochodzących z otoczenia, natomiast w przypadku np. wiatraczka chłodzącego zasilacz komputera może okazać się rewelacyjny.
Tym razem również trudno jest dokładnie określić stopień tłumienia zakłóceń, jednak przy starannym wykonaniu układu osiągnięcie tłumienia przekraczającego 40dB, dla sygnału o określonej częstotliwości z pojedynczej częstotliwości w środkowej części pasma akustycznego, wydaje się możliwe. Oznacza to co najmniej 100-krotne stłumienie amplitudy.
Urządzenie jest wyposażone w wejście stereo i może współpracować z walkmanami, odbiornikiem TV, sprzętem Hi-Fi, itp. Umożliwia więc odsłuch muzyki czy oglądanie programów TV przy obniżonym poziomie zakłóceń.
W odróżnieniu od prymitywnych środków, takich jak stopery do uszu, które nie pozwalają na słuchanie żadnych dźwięków, urządzenie posiada zasadniczą zaletę elektronicznych układów do redukcji zakłóceń - pozwala na słuchanie wszystkich dźwięków, które można do niego wprowadzić w postaci sygnałów elektrycznych.
Dwie fazy
System eliminacji zakłóceń wykorzystuje fakt, że będące w przeciwfazie sygnały po dodaniu do siebie dają w wyniku zero. Innymi słowy, urządzenie wytwarza sygnał, którego faza jest przeciwna do fazy zakłócenia - ma taką samą wartość amplitudy, ale przeciwną polaryzację (rys. l).
Być może termin "polaryzacja" nie został tu użyty w najwłaściwszy sposób, ale chodzi o podniesienie ciśnienia dźwięku, mające na celu przeciwdziałanie jego spadkowi i na odwrót. Wynik dodania do siebie dwóch sygnałów, których amplitudy i fazy są jednakowe, przedstawiony został w górnej części rys. 1, natomiast przypadek równych amplitud i przeciwnych faz - w części dolnej tego rysunku. Nie jest istotne, czy rozważane sygnały są elektryczne czy mechaniczne - skutek
Elektronika Praktyczna 11/98
13
PROJEKTY ZAGRANICZNE
i \ <ąt przesunięcia ------1 Wzmocnienie RHIN 1
MIC/, JMIC_ Pized wzmacniacz Przesuwni k fazy h Mikser
Q i Słuchawki
i
i Inwerter
Kat przesunięcia l Wzmocnienie Ul IN 1
Pized wzmacniacz Przesuwni k fazy h Mikser
I
Inwerter
Rys. 2. Schemat blokowy eliminatora zakłóceń.
jest zawsze taki sam. Sygnały są dodawane, a więc w przypadku zgodnych faz sygnał będący wynikiem tej operacji ma amplitudę dwukrotnie większą. Sygnały o fazach przeciwnych dają w wyniku zero.
Omawiany przypadek dotyczy prostych przebiegów sinusoidalnych, ale przedstawiana zasada obowiązuje w przypadku przebiegów o dowolnie skomplikowanych kształtach. Jeśli doprowadzi się do tego, że dodawane sygnały będą miały przeciwne fazy i jednakowe amplitudy, w wyniku zawsze uzyskamy zerowy sygnał.
Łatwo w elektronice
Taka metoda eliminacji zakłóceń jest powszechnie stosowana w elektronice i w zakresie częstotliwości akustycznych uzyskanie wysokiego tłumienia nie przedstawia szczególnych trudności. Elektroniczne odwrócenie fazy sygnału i podanie go potem na słuchawki daje żądany efekt. Układ elektroniczny zapewniający inwersję fazy nie przedstawia żadnego problemu technicznego - niektóre wzmacniacze z natury odwracają fazę sygnału.
Wydaje się więc, że wykonanie urządzenia zapewniającego znaczne wytłumienie fali akustycznej nie powinno stanowić problemu. Rzeczywistość nie wygląda jednak aż tak dobrze.
Trudno w akustyce
Uzyskanie wysokiego stopnia wytłumienia fali dźwiękowej nie jest trudne z punktu widzenia elektroniki, trudność sprawia natomiast aspekt akustyczny takiego
przedsięwzięcia. Przetworniki elektroakustyczne nie są doskonałe, ale stosując nowoczesne podzespoły można uzyskać bardzo niski poziom zniekształceń fazy i amplitudy.
Nie ma mikrofonów o idealnie płaskiej charakterystyce częstotliwościowej w całym paśmie akustycznym. Podobnie jest z przetwornikami elektroakustycznymi: słuchawkami i głośnikami, które są przyczyną znacznych zniekształceń amplitudowych, a ich charakterystyka częstotliwościowa w znacznym stopniu odbiega od płaskiej. Zazwyczaj ich charakterystyka fazowa także odbiega od liniowej. Tak więc, mimo że układ elektroniczny może posiadać niemal perfekcyjne własności i być zarazem bardzo prosty, jeśli użyte przetworniki nie będą miały odpowiednio dobrych parametrów, system eliminacji zakłóceń będzie słabej jakości.
Wiele niedrogich słuchawek wydaje się mieć bardzo dobre parametry i sięganie po najdroższe na rynku słuchawki chyba nie ma sensu. Inaczej przestawia się sprawa w przypadku mikrofonów - wszelkie próby uzyskania wysokiego tłumienia przy użyciu różnego rodzaju tanich mikrofonów zawiodły. Niekiedy nawet nie udawało się zauważyć zmiany poziomu zakłóceń!
Mikrofony zastosowane w omawianym systemie eliminacji zakłóceń są drogie, jeśli jednak ktoś nie jest skłonny zapłacić aż tyle za mikrofony, nie może oczekiwać rozsądnych wyników działania całości. Dobrej jakości mikrofon elektretowy to minimum, przy
którym można myśleć o przyzwoitym działaniu urządzenia.
Można oczywiście eksperymentować z wszelkimi innymi typami mikrofonów, nawet z tanimi mikrofonami dynamicznymi, w takim przypadku jednak autor nie przyjmuje reklamacji, jeśli urządzenie całkowicie zawiedzie.
Z powodów wyjaśnionych poniżej, mikrofony należy zamontować na słuchawkach. Całość byłaby trudna w eksploatacji, jeśli przy każdym uchu znajdowałby się duży mikrofon. Mikrofony zaproponowane w wykazie elementów są bardzo małe i lekkie, a tylko kable łączące z nimi stanowią główne elementy utrudniające używanie urządzenia.
Problem odległości słuchający-źródło dźwięku
Schemat blokowy eliminatora zakłóceń przestawia rys. 2. W skład urządzenia wchodzą mikrofony zamocowane do słuchawek. Użycie głośników mogłoby się wydać proste i skuteczne. Byłoby wygodniejsze dla użytkownika, pojawiają się jednak pewne przeszkody natury praktycznej. Użycie słuchawek jest proste i skuteczne. Każde ucho znajduje się w niewielkiej odległości od przetwornika dźwięku. W przypadku zestawów głośnikowych odległość uszu i głośników byłaby znaczna, a dźwięk rozchodzi się w powietrzu z ograniczoną prędkością - w ciągu 3ms przebywa dystans Im. Nawet w przypadku odległości słuchający - głośniki wynoszącej około 2m różnica między dźwiękiem wytwarzanym przez
Rys. 3. Wpływ opóźnienia na zależności fazowe między sygnałami zależy od ich częstotliwości.
14
Elektronika Praktyczna 11/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
głośniki a słyszanym przez użytkownika byłaby bardzo znaczna. Trzeba pamiętać o tym, że opóźnienie 0,5ms wystarcza, by sygnał o częstotliwości lkHz zmienił fazę na przeciwną.
Jak wynika z rys. 3, wpływ opóźnienia na relację faz dwóch sygnałów zależny jest od ich częstotliwości. W przypadku przebiegów znajdujących się w górnej części rysunku częstotliwość jest stosunkowo niska, a sygnały - mimo opóźnienia - są nadal niemal w zgodnej fazie. W przypadku przebiegów znajdujących się w środkowej części rysunku częstotliwość jest dwukrotnie większa niż poprzednio, a to samo opóźnienie sprawia, że sygnały są w przeciw-fazie. W ostatnim przypadku częstotliwość jest również dwa razy większa niż w poprzednim, ale tym razem opóźnienie sprawia, że sygnały są w zgodnej fazie.
W przypadku systemu z głośnikami dźwięki i "antydźwięki" dla pewnych częstotliwości będą miały fazy zgodne, dla innych zaś - przeciwne. Można wprawdzie zastosować obwód opóźniający, kompensujący opóźnienie wynikające z propagacji dźwięku, ale komplikuje to układ i w praktyce nie zapewnia zadowalających rezultatów.
Jedną z przyczyn jest to, że dźwięki mogą docierać do słuchającego bezpośrednio z głośnika oraz w wyniku odbić od ścian pomieszczenia, sufitu itp. Droga dźwięków odbitych jest dłuższa niż droga dźwięków pochodzących bezpośrednio z głośnika i nie można dokładnie jej określić, a więc faza dźwięków odbitych będzie różnić się od fazy dźwięków dochodzących bezpośrednio w sposób przypadkowy.
Ucho-ucho
Kolejny problem występujący w przypadku zastosowania głośników polega na tym, że dźwięk pochodzący z głośnika dociera do każdego ucha w innej fazie. Różnice faz są zazwyczaj niewielkie, jednak w przedstawianym urządzeniu jest wymagana duża zgodności faz i różnice te mogą być bardzo istotne.
Użycie słuchawek umożliwia wygenerowanie oddzielnego "an-tydźwięku" dla każdego ucha, co daje lepsze rezultaty niż podawanie na obie słuchawki tego samego dźwięku. Umieszczając słuchawki i mikrofony bardzo blisko siebie można bardzo dokładnie wygenerować "antydźwięki", nie uciekając się do stosowania obwodów opóźniających. Aby uniknąć
sprzężenia akustycznego i wynikających zeń oscylacji, należy między każdą słuchawką i mikrofonem pozostawić nieco przestrzeni. Wydaje się, że odległości, które należy zachować, są bardzo niewielkie.
Zasada działania
Jak wynika ze schematu przedstawionego na rys. 2, urządzenie zawiera dwa identyczne tory przetwarzania sygnału. Poniższy opis dotyczy więc każdego z nich.
Sygnał wyjściowy mikrofonu ma bardzo niski poziom i należy go wzmocnić wykorzystując nis-koszumny przedwzmacniacz. Układ przesuwnika fazowego można wykorzystać do uzyskania pełnej eliminacji w wąskim paśmie częstotliwości regulując kąt opóźnienia fazowego. Jeśli urządzenie pracuje w szerokim paśmie, stopień ten można ominąć.
Kolejny stopień stanowi zwykły inwerter. Sygnał pochodzący z mikrofonu może zostać wykorzystany do uzyskania sygnału (i dźwięku) będącego w przeciwfa-zie lub w fazie ze słyszanym dźwiękiem (w tym drugim przypadku dając wrażenie wyższego poziomu). Zależnie od potrzeby, inwerter może być włączony w tor sygnału i układ będzie dawał
X
R20n
6,8kN
R23
39k
Rys. 4. Schemat elektryczny eliminatora zakłóceń.
Elektronika Praktyczna 11/98
15
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
dźwięk w przeciwfazie.
Regulacja poziomu pozwala na taki dobór wartości sygnału docierającego do słuchawek, by uzyskać jak największe tłumienie zakłócenia. Układ sumujący dodaje odsłuchiwany sygnał akustyczny i sygnał mający zapewnić eliminację zakłóceń oraz wysterowuje słuchawki.
Działanie układu
Schemat elektryczny eliminato-ra zakłóceń przedstawiono na rys. 4. Oba kanały są identyczne, w związku z czym omówiony zostanie tylko jeden z nich - kanał lewy.
Przedwzmacniacz toru zbudowany został na wzmacniaczu operacyjnym ICl, przeznaczonym specjalnie do zastosowań w nisko-szumnych układach audio o małych zniekształceniach. Wzmacniacz pracuje w układzie nieod-wracającym, a jego wzmocnienie wynosi około 27[V/V], Układ wejściowy może wyglądać nieco dziwnie, co wynika z potrzeby zapewnienia możliwości współpracy z mikrofonem elektretowym z wbudowanym przedwzmacnia-czem.
Większość takich mikrofonów posiada dosyć długie przewody zakończone dużych rozmiarów wtykiem, mieszczącym baterię zasilającą przedwzmacniacz. W przedstawianym zastosowaniu potrzebny jest mikrofon z krótkim kablem, a dwóch długich przewodów z dużymi wtykami należy unikać. W przypadku mikrofonów podanych w wykazie elementów sprawa jest prosta: należy obciąć kable (zachowując niezbędną długość) i zakończyć je miniaturowymi wtykami 3,5mm. Wbudowane w mikrofony przedwzmacniacze będą wtedy zasilane napięciem pochodzącym z urządzenia (obwód z elementami Rl, R2, R3 i C2).
Jeśli ktoś nie chcąc utracić gwarancji nie zamierza skracać kabli mikrofonowych i chce je użyć z oryginalnymi kablami i wtykami, nie powinien montować elementów Rl, R2, R3, R20, R21, R22 oraz C2 i C13.
Sygnał wyjściowy wzmacniacza ICl jest podawany na prze-suwnik fazy zbudowany na układzie IC2. Jest to nieco zmodyfikowany układ wzmacniacza od-
wracającego. Rezystory R8 i R12 tworzą pętlę sprzężenia zwrotnego i ustalają wzmocnienie układu, które wynosi 1 [V/V].
W zakresie niskich częstotliwości kondensator C5 ma bardzo niewielki wpływ na działanie układu, a całość działa jak zwykły układ odwracający. Przy wzroście częstotliwości reaktancja kondensatora C5 maleje, a charakter układu stopniowo zmienia się na nieodwracający. Przesunięcie fazowe układu zmienia się więc ze wzrostem częstotliwości od 180 do 0. Dla danej częstotliwości przesunięcie to można regulować potencjometrem VRl.
Za przesuwnikiem fazowym znajduje się układ inwertera o jednostkowym wzmocnieniu układu IC3. Jeśli inwerter znajduje się w torze sygnału, do przesunięcia fazowego należy dodać 180. Całkowity zakres uzyskiwanego przesunięcia wynosi więc 0 do 360. Jeśli przeswunik fazowy nie jest potrzebny, można go ominąć używając przełącznika Sl.
Potencjometr VR3 umożliwia regulację poziomu, a sygnał z suwaka potencjometru podawany jest na układ sumujący zbudowany na wzmacniaczu IC4. Jest to układ odwracający o dwóch wejściach. Dzięki obecności masy pozornej na wejściu 3 oba źródła sygnału nie obciążają się wzajemnie. Kondensator Cli sprzęga wyjście wzmacniacza IC4 ze słuchawkami (przez gniazdo SK5), których impedancja powinna wynosić około 35Q.
Całkowity pobór prądu przez układ (oba kanały) wynosi około 18mA. Aby całość była odpowiednio lekka i nieduża, dobrze byłoby użyć niewielkich baterii, np. typu PP3. Jednak ze względu na znaczny pobór prądu lepiej jest zastosować baterie o większej pojemności, ponieważ baterie PP3 służyłyby tutaj bardzo krótko. Alternatywę stanowi użycie zestawu sześciu akumulatorów AA, co podniesie masę i rozmiary urządzenia, ale zapewni znacznie niższe koszty jego eksploatacji. Robert Penfold, EPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
RL R20: 6,8kQ R2, R21: 2,2kQ R3, R22: lkO R4, R5, R23, R24: 39kQ Ró, R19, R25, R38: 10kO R7, R26: 390O
R8, R12, R15, Rló, R27, R31, R34, R35: 5,ókQ
R9, RIO, Rl 1, R28, R29, R30: 4,7kQ R13, R14, R18, R32, R33: 22kQ R17, R36: 3,9kQ
VR1, VR2: 100kQ, potencjometr liniowy, obrotowy, węglowy VR3, VR4: 4,7kQ, potencjometr logarytmiczny, obrotowy, węglowy Kondensatory
Cl, Cl2: 1000jiF/10V, wyprowadzenia jednostronne C2, Có, C13, C17: 10^F/25V, wyprowadzenia jednostronne C3, C10, C14, C21: 1jiF/50V, wyprowadzenia jednostronne C4, C7, C15, C18: 47^F/16V, wyprowadzenia jednostronne C5, Cló: 22nF, poliestrowy C8, C9, C19, C20: 4,7^F/50V, wyprowadzenia jednostronne Cli, C22: 470^F/10V, wyprowadzenia jednostronne Półprzewodniki ICl, IC5: TLE2037CP IC2, IC3, IC4, ICÓ, IC7, IC8: LF351 Różne
MIC1, MIC2: miniaturowy mikrofon elektretowy (ultraminiaturowy Maplin 600, ew. mocowany na klipsie, patrz tekst) SK1, SK2: monofoniczne gniazdo słuchawkowe jack 3,5mm (patrz tekst)
SK3, SK4: gniazdo cinch SK5: stereofoniczne gniazdo słuchawkowe jack 3,5mm S1-S4: przełącznik jednobiegunowy dwupozycyjny
S5: przełącznik jednobiegunowy jedn opozycyjny
Bl: bateria 9V (PP3: patrz tekst) obudowa o wymiarach 200mm x 140mm x 45mm fragment płytki uniwersalnej 29 pasków x 62 otworów, słuchawki stereofoniczne (impedancja 22O..32O) zpałąkiem, podstawka 8-nóżkowa (8 szt.), końcówka do baterii, pokrętła (4 szt.), przewód (plecionka), cyna, kołki lutownicze
16
Elektronika Praktyczna 11/98
PODZESPOŁY
Płaskie ekrany LCD
Aktualne i nowe technologie
Płaskie wyświetlacze są
stosowane w odbiornikach
telewizyjnych i monitorach
komputerowych od wczesnych
lat osiemdziesiątych.
Dokładniej mówiąc, nazwą
"płaskie wyświetlacze"
możemy objąć wszystkie
elektroniczne urządzenia
odtwarzające obraz
z wyjątkiem kineskopów, już
w roku 1982 firma Sony
rozpoczęła produkcję
kineskopów z ekranem nie
sferycznym, lecz walcowym
(Trinitron).
Teraz świat czeka na
wyświetlacz płaski i o małej
grubości, który można będzie
powiesić na ścianie jak
obraz. Ku naszemu
rozczarowaniu zagadnienie
obniżania kosztów takich
ekranów jest o wiele
trudniejsze niż początkowo
prze wi dywan o.
Elektroniczne urządzenia odtwarzające obraz możemy podzielić na emisyjne oraz nieemisyjne. Pierwsza grupa obejmuje:
- lampy kineskopowe (ang. CRT -cathode ray tubę);
- wyświetlacze plazmowe (ang. PDP - plasma display panel);
- wyświetlacze elektroluminescencyjne (ang. ELD - electrolumi-ne s c ent displ ay);
- próżniowe wyświetlacze fluorescencyjne (ang. VFD - vacuum fluorescent display);
- diody emitujące światło (ang. LED - light-emitting diodę);
Do drugiej grupy należą:
- wyświetlacze ciekłokrystaliczne (ang. LCD - liquid-crystal display);
- wyświetlacze elektrochemiczne (ang. ECD - electiochemical display);
- wyświetlacze elektrofor etyczne (ang. EPID - electiophoretic ima-ge display);
- wyświetlacze z zawiesiną cząsteczek (ang. SPD - suspended particle display);
- wyświetlacze ze skręconymi kulkami (ang. TBD - twisting bali display);
- przezroczyste wyświetlacze ce-
ramiczne (ang. PLZT - transpa-
r ent c er ami c s displ ay) .
Jako pierwsza została opracowana technologia CRT, a było to w Niemczech w roku 1897 (Braun). Zegarki z wyświetlaczami LCD pojawiły się na rynku w Stanach Zjednoczonych w roku 1972. Pierwszy zegar z ekranem ECD został wykonany w Japonii w roku 1982 (Seiko). Diody LED zostały zastosowane w laserach w roku 1962 w Stanach Zjednoczonych. Pierwszy próbny telewizor z ekranem z diod LED został zaprezentowany w Japonii w roku 1979 (Sanyo).
Nie ulega wątpliwości, że przeważająca część prac badawczych nad płaskimi ekranami została wykonana - i w dalszym ciągu jest prowadzona - w Stanach Zjednoczonych.
Rynek
Kineskop, czyli technologia CRT mająca najdłuższą historię (101 lat), jest wciąż na czele peletonu przetworników obrazu, zarówno pod względem ekonomicznym, jak i najwyższej jakości obrazu: zajmuje prawie 85% światowego rynku. W roku 1987 setki
Elektronika Praktyczna 11/98
17
PODZESPOŁY
supply
vottage
on
Rys. 1. Zasada działania ekranu z ciekłymi kryształami (LCD). Ciekły kryształ jest utrzymywany między dwiema szklanymi płytkami, a boki ekranu sq zamknięte przez materiał uszczelniający, który zabezpiecza kryształ przed kontaktem z powietrzem i wypłynięciem.
wytwórni na całym świecie wyprodukowały łącznie 68 milionów kineskopów, a liczba ta w roku 2001 ma się zwiększyć do 85 milionów.
Drugie miejsce zajmuje technologia LCD mająca około 10% rynku. W roku 1997 ekrany LCD były produkowane w mniej więcej 30 wytwórniach. Wielkość obrazu (przekątna) większości ekranów wynosiła od 10 do 12 cali (część użyteczna obrazu: 9 do 11 cali).
Możliwa jest produkcja ekranów o większych wymiarach, lecz są one wykonywane w małych ilościach, ponieważ wymagają no-
wych urządzeń technologicznych, co podwyższa koszty. Eksplozja popytu na notebooki spowodowała wzrost zapotrzebowania wykraczający daleko ponad możliwości producentów. Są więc skłonni do inwestowania olbrzymich kwot w nowe maszyny, dopóki utrzy-muje się tak korzystna koniunktura.
W roku 1997 zapotrzebowanie rynku na wyświetlacze LCD wynosiło 6,9 miliona egzemplarzy, natomiast możliwości produkcyjne tylko 4,3 miliona.
Niektórzy producenci zmieniają wyposażenie istniejących wy-
twórni albo od podstaw budują nowe, aby za około rok wypuścić na rynek wyświetlacze o przekątnej 14 cali (część użyteczna 13 cali). W każdym razie sądzimy, że ten kierunek rozwoju nie spowoduje obniżki cen, przede wszystkim dlatego, że wielu wytwórców LCD jest zarazem producentami displaji w technologii CRT, czyli lamp kineskopowych.
LCD kontra CRT
Z punktu widzenia użytkownika, technologia LCD doszła do punktu, w którym może zastąpić bardziej tradycyjną technologię CRT, przynajmniej w dziedzinie mniejszych ekranów. Postęp, jaki się dokonał w krótkim czasie, zapewnił polepszenie rozdzielczości oraz zwiększenie przekątnej ekranu. Mimo tego LCD charakteryzuje się wciąż ograniczonym kątem widzenia, mniejszym zakresem kontrastu, a także wyższą ceną od CRT o tej samej powierzchni (przekątnej) ekranu.
Zasada działania LCD
Napięcie zmienia orientację przestrzenną (ustawienie) kryształów wewnątrz wyświetlacza ciekłokrystalicznego (rys. l). Zjawisko to pociąga za sobą takie zmiany jego własności optycznych jak: podwójnej refrakcji (załamania), rotacji optycznej (skręcanie płaszczyzny polaryzacji), rozpraszania światła, co manifestuje się widocznymi gołym okiem zmianami w przepuszczaniu światła.
Najpowszechniej stosowanymi rodzajami ekranów ciekłokrystalicznych są ekrany matrycowe z tranzystorami cienkowarstwowymi TFT (ang. thin film transistor) - ekrany aktywne - oraz ekrany STN (ang. super twisted nematic), w których ciekłym kryształem jest "skręcany" nematic - ekrany pasywne. W wyświetlaczu pasywnym dokonuje się modulacja światła wewnątrz komórek (pikseli) z ciekłym kryształem. Komórka (piksel) składa się z warstwy ciekłego kryształu, mającej grubość około 10 |im, zamkniętej między dwiema szklanymi płytkami, na których naniesione są przezroczyste elektrody. Na powierzchni elektrod są wykonane "rowki" (ściślej, wykonane różnymi metodami warstwy orientujące), nada-
18
Elektronika Praktyczna 11/98
PODZESPOŁY
Super TFT LCD (IPS)
Analyaar
Pobrizer
Convantlonal thin-film-transistor LCD Analyiar
/Black matrix Countar aubatrata
1---------------- X Colorfliter
Countar alactroda (transparent: rTO)
Thln-fllm transMor
Sourca: Hitachi Ltd,
Rys. 2. Ekran w technologii IPS lub TFT: skręcaniem cząsteczek kryształu sterują dwie elektrody, umieszczone po tej samej stronie ekranu.
jące orientację (ukierunkowanie) cząsteczkom ciekłego kryształu. Wszystkie "rowki" są zwrócone w tym samym kierunku i oddziaływają na cząsteczki w sposób mechaniczny, to znaczy długie cząsteczki układają się wzdłuż "rowków" (rys. la i lb).
Dzięki siłom międzycząstecz-kowym przypadkowe ruchy kryształów wcale (lub prawie wcale) się nie zdarzają, wobec czego wszystkie przybierają identyczną orientację.
W standardowym wyświetlaczu rowki na jednej elektrodzie są prostopadłe do rowków na drugiej elektrodzie. W przypadku ekranu STN osie cząsteczek ciekłego kryształu są w sposób ciągły skręcane w miarę przesuwania się od jednej elektrody do drugiej, a sumaryczne skręcenie wynosi 90 stopni. Odległość, na jakiej odbywa się to skręcenie, jest duża w porównaniu do długości fali światła widzialnego i dlatego kierunek polaryzacji światła spolaryzowanego, padającego prostopadle na jedną z elektrod, w miarę przechodzenia przez komórkę zostaje obrócony o 90 stopni.
Komórka nematyczna blokuje więc światło, gdy jest umieszczona między dwoma polaryzatorami o równoległych kierunkach lub przepuszcza światło po umieszczeniu między polaryzatorami ortogonalnymi (czyli o kierunkach wzajemnie prostopadłych).
Jeżeli do skręconej komórki nematycznej przyłożymy napięcie, to - poczynając od pewnego napięcia progowego Uth - osie molekuł zaczną ustawiać się wzdłuż pola elektrycznego. Gdy przyłożone napięcie osiągnie wartość około 2Uth, większość cząsteczek będzie już ustawiona w kierunku linii sił pola. Przyczyna powodująca skręcanie płaszczyzny polaryzacji zostanie wyeliminowana. W tej sytuacji, odwrotnie niż przy braku napięcia, światło będzie przechodziło przez ciekły kryształ znajdujący się między polaryzatorami.
Taka sytuacja jest przedstawiona na rys. lb. Rysunek ten pokazuje efekt elektrooptyczny skręconej komórki nematycznej umieszczonej między dwoma polaryzatorami ortogonalnymi. W tym przypadku światło przepuszczane jest bez przykładania napięcia, i przeciwnie, zatrzymanie światła następuje po przyłożeniu napięcia. Dla polaryzatorów równoległych zależność między przepuszczaniem światła a jego blokowaniem jest odwrotna. Zatem skręcane nematyczne LCD tworzą biały obraz na czarnym tle lub czarny obraz na białym tle.
Kolorowe (wielobarwne) wyświetlacze LCD zawierają dodatkowo barwny filtr przed każdym pikselem. Każdy piksel składa się z trzech niewielkich punktów: czerwonego, niebieskiego i zielonego. Oznacza to, iż wielobarwny ekran LCD zawiera trzy razy więcej pikseli niż można wnioskować na podstawie parametru rozdzielczości graficznej.
Tłem dla ekranu LCD jest źródło rozproszonego światła, zazwyczaj fluorescencyjne, znajdujące się za ekranem lub niekiedy z jego boku. Dyfuzor zapewnia równomierne padanie światła na całą powierzchnię ekranu.
Zasadniczą wadą LCD jest względnie mała ilość przepuszczanego światła: z reguły jest to od 3 do 5 procent. Ta niewielka skuteczność jest zawiniona częś-
ciowo przez polaryzatory (50%), a częściowo przez inne warstwy przezroczyste - głównie przez matrycę elektrod (30%).
Producenci nieustannie poszukują możliwości zwiększenia skuteczności ekranów LCD - ich kontrastu - ponieważ parametr ten ma wielkie znaczenie dla użytkowników komputerów rodzaju laptop. W komputerach przenośnych czas pracy baterii jest jednym z najbardziej istotnych parametrów, z tego więc powodu każda poprawa efektywności jest przyjmowana entuzjastycznie.
Firma 3M opracowała folię, na powierzchni której znajdują się miliony maleńkich pryzmatów. Pryzmaty powodują, że możliwie duża ilość światła zbierana jest w "wiązki" i wyprowadzana z ekranu prostopadle do jego powierzchni. Przy takim rozwiązaniu moc źródła światła można zmniejszyć o połowę.
Aktywne czy pasywne
Jak wspomniano, ekrany (wyświetlacze) ciekłokrystaliczne istnieją w dwóch podstawowych rodzajach: pasywne (np. STN) oraz - znacznie bardziej kosztowne od poprzednich - aktywne (np. TFT).
W przypadku wyświetlaczy STN ciekły kryształ jest sterowany przez dwuwymiarową matrycę elektrod. Elektrody te (z InSnO2) są nałożone na szklane podłoże. Napięcie przyłożone do dwóch skrzyżowanych elektrod - w tym miejscu jest piksel - zmienia orientację kryształu. Matryca jest sterowana na zasadzie skanowania (w trybie multipleksowym); metoda ta nie zapewnia dużych szybkości. Ponadto, zmiany pola elektrycznego w trakcie szybkich zmian obrazu (jak przy przewijaniu tekstu albo przesuwaniu kur-
Ptaama Frant glu
Mumii
mddalB
Pho^ihon (U) (Q) (B) Addroaa abctradw
Rys. 3. Ekran plazmowy PDP jest dobrą alternatywą LCD, lecz będzie dostępny w handlu dopiero za jakiś czas.
Elektronika Praktyczna 11/98
19
PODZESPOŁY
Fleld-emlsslon dlsplay
Ona ptasi
Olmface pląta
Rys. 4. W ekranach z emisją pola elektrony sq wyrzucane z wierzchołków stożków na katodzie (w kineskopach do tego celu sq stosowane rozgrzane katody). Strumienie elektronów aktywują luminofor, który może być identyczny ze stosowanym w kineskopach. To rozwiązanie tworzy obraz analogiczny do otrzymanego w kineskopie, lecz całe urządzenie jest płaskie i cienkie.
sora) wywołują denerwujące cienie. Kontrast i liczba reprodukowanych barw są ograniczone.
W ekranach rodzaju TFT każdemu pikselowi towarzyszy jeden tranzystor sterujący (stąd nazwa tego rodzaju ekranów). Tranzystor nałożony jest na jedną z dwóch szklanych płytek; można nim sterować precyzyjnie i z dużą szybkością. Ten rodzaj wyświetlaczy jest szczególnie dobrze dostosowany do pracy z dużą paletą barw i z szybko zmieniającymi się obrazami. Dzięki wzmacniającym właściwościom tranzystorów natężenie pola elektrycznego w komórce jest większe niż dałoby się uzyskać w ekranach pasywnych. Zyskiem dla użytkowników jest większy zakres kontrastu.
Kąt widzenia
Kąt widzenia ekranów LCD jest ograniczony do wartości 15..40 stopni i stanowi jeden z najpoważniejszych niedostatków ciekłych kryształów. Kontrast obrazu maleje w miarę zwiększania kąta, pod jakim patrzymy na ekran. Przy oglądaniu wielobarwnych obrazów cecha ta staje się bardzo denerwująca. Starając się rozwiązać problem, niektórzy producenci wprowadzili rozwiązanie zwane IPS (In Plane Switching Modę), bądź Super TFT. Zwiększają
one kąt widzenia nawet do niemal 140 stopni (zależnie od producenta).
Postęp techniczny zapewnia dodatkowe korzyści w postaci uproszczenia procesu technologicznego. Dwie elektrody, które przełączają piksel, są nakładane na szklany podkład jednocześnie z tranzystorami. Potencjał jest utrzymywany nie na całej powierzchni ekranu, lecz tylko w obrębie piksela. Rozwiązanie to pokazujemy na rys. 2.
W stanie spoczynku, gdy do piksela nie jest przyłożone napięcie, cząsteczki ułożone są równolegle do "rowków" w elektrodach. Nie występuje tu skręcanie cząsteczek, jakie widać na rysunku 1. Wzajemnie prostopadłe polaryzatory zapewniają blokowanie światła w dużym zakresie kątów widzenia ekranu, w efekcie ekran pozostaje czarny.
W roku 1997 na świecie funkcjonowały tylko 3 wytwórnie szklanych podłoży dla technologii LCD najnowszej generacji (wielkość 550 x 650 mm).
Jak widać na rys. 5, ten rozmiar podłoża jest idealny do produkcji ekranów o przekątnej 12 cali. Produkcja ekranów o innych wymiarach (większych) nie ma uzasadnienia ekonomicznego.
Po przyłożeniu napięcia cząsteczki ustawiają się zgodnie z kierunkiem linii sił pola, które są prostopadłe w stosunku do dotychczasowego ich położenia. Im silniejsze pole, tym większe skręcenie (rotacja) cząsteczek w krysztale, tym większa ilość światła jest przepuszczana.
PDP i FED
Kolejnymi ważnymi rodzajami płaskich ekranów są wyświetlacze plazmowe (PDP) oraz wyświetlacze emisyjne (FED).
Wyświetlacze plazmowe po raz pierwszy zostały opisane w roku 1954 (Skellet, Stany Zjednoczone). Pierwszy próbny telewizor z wielobarwnym ekranem PDP został wyprodukowany przez firmę NHK w roku 1978 (Japonia). Niedawno Fujitsu i Philips współpracowały nad konstrukcją ekranu telewizyjnego w tej technologii o przekątnej 41 cali. Jak dotąd
cena ekranów PDP jest zbyt wysoka do zastosowań w sprzęcie powszechnego użytku, lecz jest nadzieja na znaczną obniżkę kosztów w ciągu kilku najbliższych lat, ale jednocześnie kilka podstawowych problemów wciąż czeka na rozwiązanie.
Zasada funkcjonowania ekranu plazmowego jest widoczna na rys. 3. W obecnych rozwiązaniach do elektrod jest przykładany potencjał rzędu 1000V. Spodziewane jest obniżenie tej wartości do 60V już w bliskiej przyszłości, a w późniejszym czasie nawet do 10V.
Czas pracy ekranu PDP jest szacowany na 10 tys. godzin, czyli porównywalnie z typowym odbiornikiem TV. Obrazy wytwarzane przez aktualne modele ekranów plazmowych są dobre, lecz wciąż niewystarczająco dobre. Przy ruchomych obrazach często ukazują się szare "duchy".
Wyświetlacze emisyjne FED łączą technologię CRT z elementami technologii LCD. Efektem tego połączenia jest doskonały obraz, charakterystyczny dla kineskopów, lecz wytwarzany na płaskim ekranie. Schemat budowy ekranu FED jest widoczny na rys. 4. Mówiąc w skrócie, wykorzystywane są w nim związki fosforu "zaświecane" wiązką elektronów.
Katoda jest wykonana z pasków przewodnika, na który nałożone zostały stożki o mikroskopowych wymiarach (około 10 tysięcy na każdy piksel). Katoda spełnia tę samą funkcję co działo elektronowe w lampie kineskopowej (w technologii CRT). Potencjał 200-800V przyłożony między anodą a katodą powoduje aktywację luminoforu i generowanie światła.
Technologia FED jest jeszcze nowa. Dla projektantów są jednak dostępne przedprodukcyjne modele ekranów o przekątnych 5..6 cali.
Kineskop kontratakuje
W celu zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości, kineskopy (pamiętajmy, że wewnątrz panuje wysoka próżnia) mają wypukłą przednią ściankę, na której jest tworzony obraz. Krzywizna ta powoduje zniekształcenie obrazu i zwiększa wrażliwość na odbicia światła.
Elektronika Praktyczna 11/98
PODZESPOŁY
Rys. 5. W procesie produkcyjnym LCD sq wykorzystywane podłoża o stałych wymiarach. Zastosowanie innych wymiarów zmniejsza efektywność produkcji (zysk!) i pewnie dopiero za jakiś czas dostępne staną się ekrany o większych przekątnych.
Płaskie ekrany w technologii CRT, czyli mówiąc prościej lampy kineskopowe z niemal płaską powierzchnią ekranu, są w sklepach już od pewnego czasu, choć tylko z małymi przekątnymi. Niemniej możemy uznać, że Trinitron firmy Sony, Diamondtron firmy Mitsubishi, a także kineskop z "prowadnicą strumienia elektronów" firmy RCA, dostępne w rozmiarach sięgających 50 cali (pełny kolor), są wielkimi i płaskimi ekranami CRT.
Co więcej, niedawno wprowadzony do sprzedaży kineskop Sony Wega FD Trinitron ma naprawdę płaski ekran. Obraz tworzony przez ten kineskop może być oglądany pod dużymi kątami bez pogorszenia kontrastu i rozdzielczości barw. Wszystkie wymienione kineskopy nie powodują odbić światła, które denerwują widzów. Kineskopy te są już instalowane w najlepszych modelach odbiorników TV i monitorów komputerowych.
Rozwój technologii kineskopów z płaskimi ekranami w ciągu ponad 20 minionych lat polegał na pokonywaniu olbrzymich problemów technicznych. Jednym z nich było zaprojektowanie sztywnej konstrukcji mechanicznej, mogącej wytrzymać olbrzymie siły wynikające z próżni wewnątrz lampy. Proces produkcyjny wielkiej i ciężkiej lampy jest trudny i skomplikowany; materiałem produkcyjnym są gatunki szkła o najwyższych parametrach, stosowane także do wykonywania szyb samochodowych.
Kolejnym problemem jest maska, czyli płyta z malutkimi otworami zapewniającymi prawidłowy rozdział strumienia elektronów między trzy barwy podstawowe.
Trinitron zawiera jedno działo elektronowe z trzema katodami
usytuowanymi poziomo, maskę oraz pionowo ułożone paski luminoforu. Katody nachylone są do środka, strumienie elektronów krzyżują się dwa razy: pierwszy raz w elektronicznej soczewce ogniskującej, a następnie na masce. Ten rodzaj kineskopu jest lżejszy, a przy okazji tańszy w produkcji od kineskopów z trzema działami elektronowymi.
Dokładność ogniskowania strumienia elektronów ma podstawowe znaczenie dla jakości obrazu. Nowe technologie umożliwiły zmianę konstrukcji działa elektronowego i znaczne polepszenie jakości ogniskowania, dzięki czemu nie ma konieczności zwiększania głębokości lampy. Elektrody odchylające mają większą powierzchnię, dodatkowo poprawiając precyzję odchylania strumienia elektronów. Inne drobniejsze modyfikacje zmniejszają zniekształcenia wynikające z rozpraszania elektronów w punktach najdalszych od centrum ekranu, zapewniając utrzymanie ostrości obrazu na krawędziach i w narożnikach.
Inne firmy: Hitachi, Panasonic, LG, Samsung także opracowały własne konstrukcje płaskich kineskopów o przekątnych 17 i 19 cali. W najbliższym czasie zostaną one zastosowane w monitorach komputerowych i, oczywiście, w mniejszych odbiornikach telewizyjnych. EE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 17.. 21 are the copyright propeńy of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
Elektronika Praktyczna 11/98
NOTATNIK PRAKTYKA
Zwrotnice głośnikowe
- zapomniane ogniwo, część 2
W drugiej części artykułu
autor szczegółowo omawia
kryteria doboru zwrotnic
głośnikowych, przedstawia także
wymagania stawiane elementom
stosowanym w zwrotnicach.
Kryteria wyboru zwrotnic
Z tak wielu rodzajów filtrów trzeba wybrać najbardziej odpowiedni. Podane niżej wskazówki oraz omówienie poszczególnych rozwiązań powinny pomóc w wyborze.
Dla określenia, jaką zwrotnicę zastosować , należy odpowiedzieć sobie na poniższe pytania:
1.Jakiej klasy wyrób chcę uzyskać?
Czy budowany przeze mnie zestaw jest oszczędnościowy i wszystko ma być przede wszystkim tanie, a jakościowo jedynie dostateczne? Czy przeciwnie - posiadam bardzo dobre głośniki i chcę uzyskać wyrób wysokiej klasy? A może coś pośredniego?
W pierwszym przypadku można pokusić się nawet o wykonanie najprostszej zwrotnicy samemu. Jeśli jednak oczekujemy lepszych rezultatów, stanowczo polecam zakup gotowych zwrotnic dobrej firmy (istnieją takie w kraju). Na bardzo dobre zwrotnice nie należy żałować pieniędzy, ponieważ jest to inwestycja jednorazowa, na lata, i pozwala na ewentualną, późniejszą wymianę głośników na lepsze.
2. Ile kanałów ma mieć moja kolumna i dlaczego?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba zapoznać się z parametrami posiadanych głośników lub wybrać odpowiednie głośniki. Obecnie produkowane głośniki pozwalają na dobre odtwarzanie całego pasma akustycznego przy jednym podziale (dwa głośniki). Trój-drożne kolumny powstają wówczas, gdy mamy słabsze jakościowo głośniki, a chcemy uzyskać określony zapas mocy lub specyficzne podbarwienia dźwięku. Parametrem najistotniejszym jest pasmo pracy głośnika, czyli zakres przetwarzanych częstotliwości. Mamy na przykład typowy głośnik niskotono-wy (woofer) o zakresie pracy 45..1000 Hz oraz głośnik wysokotonowy kopuł-kowy z zakresem 8000..22000 Hz. Takie głośniki nie mogą pracować w zestawie dwu drożnym, ponieważ częstotliwości od 1000..8000 Hz (całe pasmo średnio-tonowe) nie będzie przetwarzane należycie i trzeba dodać głośnik średnioto-nowy. Dysponując natomiast głośnikiem nisko-średniotonowym 35..6000 Hz oraz głośnikiem tubowym 4000..20000 Hz można z powodzeniem wykonać kolumnę dwudrożną. Odradzam samodzielną budowę kolumn więcej niż trójdrożnych!
3. Jakiej mocy wybrać zwrotnicę?
Żelazną zasadą jest, że zwrotnica powinna być takiej mocy, jakiej mocy jest wzmacniacz. Oczywiście, można
zastosować zwrotnicę o większej mocy - "na zapas". Zwrotnice o większych dopuszczalnych mocach są lepsze, ale i droższe. Zastosowano w nich przede wszystkim większe przekroje drutów na cewki. Oznacza to wyższe dobroci cewek, a przez to mniejsze straty mocy czynnej na elementach zwrotnicy i lepszą dynamikę.
Najczęstszym błędem przy zakupie zwrotnic jest dopasowywanie jej mocy do maksymalnej mocy głośników.
Zasady doboru mocy głośników do posiadanego sprzętu stanowią oddzielne zagadnienie i nie są przedmiotem tego artykułu.
4. Jaką impedancję mają głośniki?
Należy pamiętać, że żaden z przewidzianych do zastosowania głośników nie może mieć impedancji minimalnej mniejszej od minimalnej impedancji wyjściowej wzmacniacza!
Nie jest prawdą, że impedancję kolumny i wzmacniacza muszą być dopasowane. Są to jakieś "przecieki" teorii mikrofalowych do obiegowych informacji amatorów. Nie można jedynie przekraczać minimalnej impedancji obciążenia wzmacniacza, podanej przez producenta.
5. Czy zwrotnica powinna mieć dodat-kowe elementy zabezpieczające?
Spotyka się zwrotnice z zabezpieczeniami głośników przed przeciążeniem. Należy pamiętać, że zabezpieczenia te służą w zasadzie tylko w przypadkach awaryjnej lub nienormalnej pracy kolumny. W normalnych warunkach doskonałym zabezpieczeniem jest dobra zwrotnica!
Zabezpieczenia aktywne, tyrystorowe są drogie i często ich działanie pozostawia wiele do życzenia. Stosuje się je wyłącznie w kolumnach estradowych o dużych mocach i w mało przewidywalnych warunkach pracy.
Zabezpieczenia bierne można wykonać przy pomocy włączonej w szereg z chronionym głośnikiem żarówki. Żarówka, jako nieliniowy element rezys-tancyjny, stanowi wspaniale działające zabezpieczenie. Niestety posiada wadę wykluczającą ją praktycznie z użycia. Żarówka taka musi być bardzo precyzyjnie dobrana do danego głośnika, a nawet rodzaju muzyki, aby spełniała efektywnie swoje zadanie i jednocześnie nie przepalała się co chwila.
Ostatnio spotyka się w układach, włączone szeregowo z głośnikami, automatyczne, niezniszczalne bezpieczniki polimorficzne tzw. Poly-Switch. Są one bardzo modne, jednak posiadają przykrą cechę wynikającą z kształtu sygnału i specyfiki działania. Aby sku-
Elektronika Praktyczna 11/98
23
NOTATNIK PRAKTYKA
tecznie zabezpieczyć głośnik przed zniszczeniem, bezpiecznik musi zadziałać szybko. Bardzo szybki bezpiecznik zaczyna zwierać wartości szczytowe sygnału, podczas gdy wartości skuteczne nie są jeszcze niszczące dla głośnika. Mośna dobrać wolniejszy bezpiecznik, ale wówczas granica między zniekształcaniem dźwięku a progiem bezpieczeństwa głośnika jest zależna od rozkładu mocy w sygnale.
Oznacza to, śe w zależności od kształtu sygnału (rodzaju muzyki) albo sygnał będzie przycinany zbyt ,,gorliwym" bezpiecznikiem albo ochrona głośnika będzie zbyt wolna.
Obecnie przed skutkami awarii sprzętu skutecznie ochraniają same wzmacniacze. Zabezpieczają przed pojawieniem się napięcia stałego na wyjściach głośnikowych, mają wbudowane anty szokowe układy tzw. miękkiego startu lub opóźnienie przyłączania głośników. Końcówki mocy chronione są przeciwzwarciowo, termicznie i prze-ciwprzeciąśeniowo.
Analizując powyższe argumenty zauważamy, śe specjalne układy zabezpieczające głośniki przed zniszczeniem, a umieszczane na zwrotnicy, mają coraz mniejsze znaczenie; i
6. Czy zwrotnica ma spełniać dodatkowe funkcje korygujące? W konstrukcji kolumn
wyodrębnić mośna dwa nur-
ty.
Pierwszy, zwany
.Japońskim", a później teś ,,europejskim" zakłada, śe kolumna powinna jak najwierniej, w sensie elektrycznym, odwzorowywać dostarczony do niej sygnał, czyli być bezdusznym monitorem. Ewentualne podbarwienia i korekcje dźwięku mośe przecieś słuchacz wykonać sobie samodzielnie za pomocą licznych korektorów barwy, wielopunktowych equa-lizerów parametrycznych itp. urządzeń, zgodnie z indywidualnymi upodobaniami i warunkami odsłuchowy-mi. Powyśsza szkoła preferuje klientów znających się na rzeczy oraz mających ambicje do samodzielnego reśyserowania dźwięku.
Drugi, zwany ,,amerykańskim", preferuje takie kolumny, które po kupieniu i podłączeniu po prostu ładnie grają! W sprzęcie tej klasy nie przewiduje się sądnych regulatorów. Wzmacniacze posiadają jedynie regulację wzmocnienia. Całe kształtowanie obrazu dźwiękowego powierza się tu fachowcom w studiach nagraniowych i radiowych. Oczywiście, wówczas należy poświęcić duśo czasu na wybór i przy zakupie dobrać indywidualne cechy kolumny głośnikowej do swych upodobań i warunków odsłuchu.
Jeśli jesteśmy zwolennikami nurtu japońskiego, to zwrotnica do naszej
kolumny powinna co najwyśej wyrównać efektywność poszczególnych głośników. Są to zwykle proste tłumiki rezystancyjne dla głośnika wysokoto-nowego. Zwrotnica w tym przypadku jest prostsza i tańsza i nie wymaga indywidualnego strojenia. Jeśli natomiast oczekujemy od naszej kolumny ładnego grania od razu, czyli pewnych szczególnych cech, to mośna pomóc sobie odpowiednim ukształtowaniem sygnału przez zwrotnicę.
Częstym przypadkiem jest wstępne, fizjologiczne ukształtowanie tłumienia częstotliwości ok. 1000 Hz na poziomie minus 6dB, w stosunku do pozostałego pasma. Zwrotnice takie nadają się bardzo dobrze do typowego, cichego odsłuchu domowego. W kolumnach dyskotekowych lub ,,imprezowych" zwrotnice korygujące nie są potrzebne.
W wielu przypadkach konstrukcji amatorskich, pomimo zastosowania bardzo dobrych głośników i właściwej zwrotnicy okazuje się, śe uzyskany efekt nas nie zadowala. Zwykle przyczyną są niedostatki obudowy, zwłaszcza jeśli chodzi o tony niskie. Po próbach strojenia tunelu lub dobrania właściwej objętości obudowy mośemy jeszcze pokusić się o uzyskanie zadowalających efektów, zwracając się do producenta dobrych zwrotnic o takie dostrojenie zwrotnicy, które zrekompensuje niedostatki naszej obudowy, oczywiście w granicach mośliwości. Przy indywidualnym strojeniu barwy naszej kolumny, na analizatorze widma mośna na bieśąco obserwować zmiany charakterystyki w stosunku do przebiegów przed korektą.
Dodatkowe rozwiązania układowe
Przedstawione juś układy są oczywiście najbardziej typowe, jednak nie jedyne. Spotyka się czasem inne, specyficzne rozwiązania układowe, wymagające odrębnej analizy.
Na zwrotnicach współpracujących ze wzmacniaczami wraśliwymi na przepięcia zwrotne, powstające na elementach indukcyjnych przy stromych zboczach opadających, są stosowane elementy antyprzepięciowe (iskierniki, transile, odgromniki itp.J. Elementy takie zabezpieczają końcówki mocy typu MOS w starszych wzmacniaczach. W niektórych zwrotnicach mośna spotkać diody prostownicze. Pracują one jako jednopołówkowe prostowniki sygnału akustycznego, w celu uzyskania stałego napięcia niewielkiej wartości do wstępnej polaryzacji kondensatorów elektrolitycznych. Zabieg taki znakomicie poprawia i stabilizuje parametry pracy elektrolitów.
Na wejściu sygnału do układu filtrującego oznacza się umownie przewód gorący i masowy dla zachowania fazowości w obu kanałach. Na wyjściach filtrów są oznaczone zwykle zaciski głośnika: gorący (+J i zimny (-J. Zdarza się jednak, śe podana przez producenta polaryzacja jest jedynie propozycją wynikłą z praktycznych od-słuchów. Mośe ona odbiegać od naszych własnych odczuć i naleśy spróbować odwrotnej polaryzacji głośnika wy-sokotonowego. Oczywiście taką odwrotkę trzeba wykonać w obydwu kanałach jednocześnie.
Przy bardziej rozbudowanych układach (więcej jak dwa ogniwa filtracyjnej dobrze jest przeprowadzić podobną próbę z głośnikiem średniotonowym. Pomimo iś teoretycznie mośna ustalić przesunięcie fazowe w danej gałęzi filtra, to w danej szerokości pasma pracy mośe zdarzyć się, śe przesunięcie to zmienia się znacznie lub wręcz zmienia swój kierunek. Na te zjawiska nakładają się efekty akustyczne związane głównie z połośeniem membran głośników względem siebie i ostatecznie decyduje i tak kompromis odsłuchowy.
Nie trzeba więc sztywno traktować zalecanych przez producentów zwrotnic polaryzacji. Doświadczenia z tym związane nie zagraśają głośnikom, filtrom ani wzmacniaczowi. Tym goręcej namawiam zatem do ich wykonywania!
Wpływ jakości użytych elementów na wierność odtwarzania dźwięku
Elementy indukcyjne
Cewki zastosowane do obróbki sygnału powinny spełniać dwa warunki:
1. Nie wnosić zniekształceń sygnału.
2. Mieć pomijalnie małą rezystancję (ok. 40-krotnie mniej niś głośnik -układy profesjonalnej.
Pierwszy warunek spełniają jedynie cewki powietrzne (bezrdzeniowej. Niestety, często spełnienie jednocześnie
24
Elektronika Praktyczna 11/98
NOTATNIK PRAKTYKA
warunku drugiego wymaga zastosowania drutu o średnicy powodującej gigantyczne rozmiary i cenę takiej cewki.
Szukając kompromisu dopuszcza się stosowanie, w zwrotnicach amatorskich, cewek o większej rezystancji (ok. 20-krotnie mniejszej niż rezystancja głośnika), albo cewek rdzeniowych. Podkreślić należy, że ostatnie lata przyniosły rewelacyjne, często chronione patentami, ferrytowe materiały magnetyczne, idealnie nadające się do zastosowań w akustyce.
Ważniejsza od rezystancji cewki jest jej dobroć, czyli stosunek oporności indukcyjnej do rezystancji. Jednak trudność posługiwania się dobrocią polega na tym, że musi ona być określona dla konkretnej częstotliwości. Bardziej doświadczeni Czytelnicy mogą spróbować obliczyć maksymalną, dopuszczalną rezystancję cewki, w przypadku gdy koniec pasma jej pracy przypada na 700 Hz, indukcyj-ność wynosi l,6mH, a założona dobroć w tym punkcie wynosi minimum 10. (Odpowiedź: Rmax=0,7Q).
W praktyce nie należy stosować cewek o dobroci mniejszej od 10 dla końcowego punktu jej pasma pracy. Powyższe uwagi pozwalają wyciągnąć wniosek, że im grubszego drutu użyto na cewkę, tym lepiej.
Jeśli zastosowano cewkę rdzeniową, należy zwrócić uwagę na to, żeby magnetowód był otwarty. Zapewniamy w ten sposób liniowy charakter induk-cyjności w funkcji mocy przenoszonej przez rdzeń. Przekroczenie dopuszczalnego prądu w cewce powietrznej powoduje jedynie jej przegrzewanie i proporcjonalny wzrost strat. Przekroczenie dopuszczalnej obciążalności cewek rdzeniowych powoduje natomiast gwałtowną zmianę parametrów cewki i w konsekwencji niekontrolowaną pracę filtra.
Należy zwrócić uwagę na sposób zamocowania cewek. Wszelkie elementy mocujące (szpilki, obejmy, uszy itp.) powinny być wykonane z materiału niemagnetycznego. W przypadku cewek rdzeniowych nie powinny zamykać obwodu magnetycznego.
Elementy pojemnościowe (konden-satory)
Na temat typów kondensatorów stosowanych w akustyce powstało wiele mitów. Często powtarzane są wiadomości na ten temat, które były prawdziwe 20 lat temu, lecz obecnie są nieaktualne ze względu na rozwój techniki i udoskonalanie parametrów wytwarzanych elementów. I dlatego nieprawdą jest, że np. kondensatory elektrolityczne nie nadają się do pracy w filtrach akustycznych. Ważne jest, w której gałęzi filtracyjnej się one znajdują i czy przenoszą sygnał, czy jedynie zwierają jego część do masy. Ponadto są produkowane kondensatory bipolarne (elektrolityczne bezbieguno-we), specjalnie skonstruowane i przy-
stosowane do pracy w zakresie częstotliwości akustycznych. Tolerancja pojemności i jej wahania w funkcji temperatury takich elektrolitów również są niewielkie.
Produkowane dzisiaj kondensatory swymi parametrami przewyższają kondensatory starej generacji o rząd wielkości. W związku z tym traci znaczenie rodzaj dielektryka MKT czy MKP, a może lepiej MKS? Oczywiście w zwrotnicach najwyższej klasy stosuje się kondensatory o maksymalnie małym tangensie kąta stratności, ale moim zdaniem, bardziej dla porządku niż z przesłanek praktycznych. Zrozumiałe to może być jedynie w torze średnio- i wysokotonowym, i to tylko na bezpośredniej drodze sygnału. Najlepsze efekty osiąga się stosując kondensatory przystosowane do pracy impulsowej na napięcia 160V i większe.
Polskie oznaczenie tego typu kondensatorów z metalizowanym dielektrykiem foliowo-papierowym, to seria KFMP. Kondensatory tego typu o pojemnościach powyżej 3,3jiF są jednak bardzo drogie. Należy zwrócić uwagę na napięcie pracy, które powinno być odpowiednio duże.
Rezystory
Stosować należy jedynie rezystory bezindukcyjne, drutowe. Najważniejszym parametrem jest dopuszczalna moc opornika. Rezystor zbyt małej mocy lub przekroczenie dopuszczalnej obciążalności zwrotnicy powoduje nie tylko zniszczenie elementu, lecz może stanowić poważne zagrożenie pożarowe. Przepalający się opornik może rozgrzać się nawet do kilkuset stopni Celsjusza!
W praktyce stosuje się zapas mocy od 4 do 6 razy, aby w normalnych warunkach pracy element nie rozgrzewał się nadmiernie. Spotkać można rezystory pięciowatowe przy małych wartościach rezystancji, małych mocach zwrotnic i zwrotnicach 4Q, aż do ok. 40-watowych w większych zwrotnicach.
Montaż samodzielny czy zakup gotowych zwrotnic?
Na rynku pojawia się wielu nowych producentów kolumn. Niestety, z przerażeniem stwierdzam, że niewielu z nich zdaje sobie sprawę z roli, jaką pełni zwrotnica, co odbija się wyraźnie na jakości gotowej kolumny. To prawda, że w kupowanej kolumnie zwrotnicy głośnikowej nie widać.
Nie może to być jednak powodem "super oszczędność i produkcyjnych" ! Większość oglądanych i mierzonych przeze mnie zwrotnic nie zasługiwała nawet na tę nazwę! Przypuszczam, że układy te powstają w trojaki sposób: 1. Bezmyślne naśladownictwo układów z innych kolumn
Dobrze, jeśli "przodek" był dobrą (np. fabryczną) kolumną i wykonano wierną kopię. Zwykle jednak nie za-
chowuje się dobroci cewek (spotkałem cewkę główną głośnika niskotonowego nawiniętą drutem o średnicy 0,6 mm!) oraz przekrojów rdzeni. Gorzej, jeśli kopia pochodzi z kolumny nie najwyższego lotu. 2. Odwzorowanie układu z książki
W tym przypadku popełnia się poprzednie grzechy, pogarszając sprawę tym, iż w zasadzie często nie wiadomo do jakich głośników mamy schemat, czy jest to układ praktyczny, czy jedynie teoretyczny i odwzorowuje się, jak zwykle, jedynie parametry główne.
3. Przypadek najgorszy - producenci kolumn, niezwykle rzadko elektronicy, sami "konstruują" zwrotnice. Używają do tego celu teoretycznych, książkowych wzorów, które w 99% zakładają, że głośnik jest rezystorem. Obliczenia takie, jak wykazuje praktyka , potrafią różnić się od rzeczywistości, w niektórych parametrach, nawet o 60%! (średnio o 20..30%).
Skutek tych praktyk jest taki, że zastosowana w kolumnie zwrotnica albo wyraźnie tłumi niektóre pasma, albo posiada różne tłumienia na różnych zboczach, przez co wprowadza straszliwe zniekształcenia fazowe albo wręcz powoduje przegrzewanie końcówki mocy (spadek impedancji znacznie poniżej dopuszczalnego minimum). Zaskoczony jestem tylko tym, iż dla większości młodych klientów nie ma to znaczenia!
Czyżby rosło nam pokolenie głuchych? Może dlatego egzystują jeszcze producenci skrzynek z głośnikami, bo trudno ich wyroby nazwać kolumnami!
Oczywiście, stosowane w produkcji zwrotnice nie są strojone! Aby właściwie zestroić zwrotnicę konieczny jest analizator widma akustycznego, a przyrządem tym nie dysponują znane mi małe zakłady produkujące kolumny.
Na szczęście pojawiają się zakłady wyspecjalizowane w produkcji zwrotnic głośnikowych, które nie tylko wiedzą co robią, ale oferowany asortyment wyraźnie klasyfikują. Można więc świadomie kupić zwrotnicę tanią, o dostatecznych parametrach lub luksusową, płacąc oczywiście stosownie drożej. Janusz Bogusławski
Autor dziękuje firmie PPH "JANBO" z Wołomina za udostępnienie wybranych egzemplarzy zwrotnic oraz aparatury do pomiarów i sporządzenia przedstawionych wykresów (opublikowanych w pierwszej części artykułu).
Elektronika Praktyczna 11/98
25
SPRZĘT
Modemy radiowe Advantecha, czyli kabel nie będzie Ci już potrzebny
Notatka o modemach radiowych
ADAM-4550 firmy Advantech,
opublikowana we wrześniowym
numerze EP w rubryce "Info
Kraj", wywołała ogromne
zainteresowanie tymi
urządzeniami. Jest to zjawisko
dość oczywiste - modemy radiowe
są urządzeniami niezwykle
przydatnymi i - co równie ważne
- integrują w sobie
n ajn o wocze śn i ejsze, wsp ółcz esn e
technologie elektroniczne. Nie
mogliśmy tego przeoczyć!
Wychodząc naprzeciw pytaniom
Czytelników, nieco bliżej
prezentujemy te urządzenia.
Podstawowe parametry i możliwości modemi ADAM-4550:
/ spełnia rolę bezprzewodowego konwertera RS232/435,
/ konfigurowany przez złącze szeregowe, nastawy są zapisywane w pamięci meulotnej.
/ możliwość pracy w trybie sieciowym z adresowaniem lub punkt - punkt,
/ zasięg z anteną bierną ok 150 metrów,
/ szybkość transmisji danych typoweod 300 H5200bd,
/ częstotliwość nośna 2,442GHz,
/ modulacja DSSS,
/ zajmowane pasmo częstotliwości 22MHz,
/ mocwyjściowa wbudowanego nadajnika 100rnW,
/ zasilanie 10 30W4W
Zadanie jakie sobie postawili konstruktorzy firmy Advantech nie należy do banalnych, wykonali je jednak bezbłędnie. W niewielkiej obudowie, wykonanej z niebieskiego, wysoko ud aro we go tworzywa sztucznego, zintegrowano kompletny tor radiowy oraz zaawansowany system mikroprocesorowy, które w niezwykle zgrabny sposób zastępują sieciowe konwertery RS232/485, zapewniając ponadto możliwość bezprzewodowego przesyłania danych. Transfer danych jest dwukierunkowy i jest możliwy w trybie punkt-punkt lub w trybie rozproszonej sieci z nadzorcą Master i węzłami Slavs. Każdy modem SIave ma przypisany numer tak, że przesyłane dane są adresowane do konkretnego odbiornika.
Obudowa modemu jest wyposażona w uchwyt przystosowany do montażu na szynie DIN, dzięki czemu dołączenie urządzenia do typowego systemu sterowania nie sprawia najmniejszych problemów. Podobnie jak w przypadku innych urządzeń Ad-vantecha, jakość i estetyka wykonania obudowy nie budzi najmniejszych zastrzeżeń. W skład standardowego wyposażenia modemu wchodzi także dodatkowy, metalowy uchwyt do montowania go np. na ścianie.
ADAM-4550 jest wyposażony w interfejsy: RS232 (DB-9), RS485 (złącze śrubowe] oraz jednobitowe wejście wymuszające przełączenie urządzenia w tryb konfiguracji. W górnej, bocznej części obudowy umieszczono złącze anteny mikrofalowej, która jest standardowym wyposażeniem modemu. Rolę elementów sygnalizacyjnych spełniają dwie miniaturowe diody LED. Jedna z nich sygnalizuje dołączenie zasilania, druga nawiązanie łączności z innymi modemami lub przełączenie w tryb konfiguracji. Pomimo prostoty "panelu operatora" spełnia on doskonale swoją funkcję i jest bardzo czytelny.
Konfigurację sterowników, tzn. ustalenie szybkości transmisji, adresu sterownika i trybu jego pracy, umożliwia prosty program terminalowy, który jest standardowym wyposażeniem każdego ADAMa-4550 (rys. 1). Konfiguracji można dokonać w sposób półautomatyczny - poprzez wybór opcji lub ręcznie
wykorzystując polecenia konfiguracyjne modemu. Lista dostępnych poleceń jest niezbyt bogata, lecz umożliwia dostęp do wszystkich nastaw urządzenia. Po ustaleniu konfiguracji jest ona zapamiętywana w nieulotnej pamięci modemu, stanowiąc wzorzec po każdorazowym włączeniu zasilania.
Ponieważ w rzeczywistych systemach sterowania dość często występuje konieczność przesyłania danych na odległości większe niż 150 metrów, Advantech opracował opcjonalne anteny o znacznie większej niż standardowa skuteczności (11, 18 i 24dB). Według danych producenta zastosowanie w modemach Master i Slavs anten o zysku 24dB umożliwia łączność na odległość aż 10km!
Przeprowadzone przez autora proste testy urządzenia wykazały łatwość jego wykorzystania, także do nieco mniej ambitnych zadań. Para modemów ADAM-4550 doskonale ze sobą współpracowała, przesyłając dane pomiędzy dwoma komputerami PC na odległość blisko 100 metrów pomiędzy osiedlowymi blokami, Jedynym problemem w takiej aplikacji jest konieczność zastosowania adaptera RS485/RS232 lub specjalnej karty interfejsowej RS485. Piotr Zbysiński, AVT
Urządzenie udostępniła redakcji firma EI-mark.
Modemy ADAM-4550 mają przyznane świadectwo homologacji Ministra Łączności.
1T
Rys. 1.
28
Elektronika Praktyczna 11/98
SPRZĘT
Komputer panelowy Advantech PPC-102T/S
Czy komputer można wmurować w ścianę
Na pierwszy rzut oka pytanie
postawione w tytule jest
pozbawione sensu. Oczywiście, że
każdy komputer można
wmurować, tak samo jak można
próbować korzystać z każdego
komputera pod wodą. Tylko
z jakim skutkiem? Opisywany
w artykule komputer panelowy
PPC-102 firmy ADYANTECH
można wmurować w ścianę bez
obawy jego uszkodzenia. Nie jest
to jednak jedyna cecha
odróżniająca ten komputer od
innych.
Podstawowe parametry techiiczie
/ procesor Intel Pentium, Pentium MMX, AMD K5, K6
(75 233 MHz),
/ pamięć dwagmazdaSIMM(8 128 MB), / ekran LCDDSTN lubTFT. 10.4". Ś/ temperatura pracy 0 45C, .Ś' wilgotność względna 10 95%. / średni czas bezawaryjnej pracy 50000 h. .Ś' napięcie zasilające 100 250VAC, / pobór mocy 65 W, / wymiary 342 x 265 x(61,5) 92,4 mm (szerokość x
wysokość x głębokość), / masa 2,7 kg
Staidardowe wyposazeiie kompitera PPC-102
x kabel zasilający zewnętrzną stację dyskietek i dysk
twardy, v kabel do dołączania stacji dyskietek,
Ś kabel do dołączania dysku twardego,
Ś kabel zasilający,
k kabel audio umożliwiający dołączenie sygnału
audioz napędu CD-ROM, x ramka do mocowania dysku twardego, x uchwyty umożliwiające mocowanie komputera we
wnęce ściennej, y. dyskietki z oprogramowaniem narzędziowym
I driverarni,
Do płaskich monitorów LCD dużego formatu chyba już się przyzwyczailiśmy, chociaż nie są one jeszcze powszechnie spotykane w biurach i domach. Ale czy jesteśmy już gotowi na połączenie monitora i wydajnego komputera w obudowie wielkości samego monitora LCD? Tematem tego krótkiego opisu będzie właśnie taka hybryda, określana mianem komputera panelowego.
Rodzina komputerów panelowych, produkowanych przez firmę ADVANTECH, składa się z bardzo różnorodnych modeli, począwszy od prostych komputerów bazujących na procesorze klasy 386 z monochromatycznym monitorem LCD o przekątnej 5,7", a skończywszy na komputerach z procesorami obsługującymi technologię MMX z wyświetlaczem aktywnym LCD TFT o przekątnej 13,8" i ekranem dotykowym (tou-chscreen). Tak rozbudowana oferta umożliwia dobranie sprzętu o możliwościach odpowiadających konkretnemu zastosowaniu.
PPC-102 to multimedialny komputer panelowy z oferty firmy ADVANTECH. Model PPC-1O2S ma wbudowany wyświetlacz LCD DSTN 10,4" o rozdzielczości 640x480 pik-seli, natomiast model PPC-102T zawiera wyświetlacz z tranzystorami cienkowarstwowymi (TFT] o takiej samej przekątnej i rozdzielczości 800x600 pikseli. Komputer jest oferowany bez procesora, dysku twardego i pamięci RAM, które należy nabyć oddzielnie. Płyta główna obsługuje procesory Intela (Pentium, Pentium MMX] oraz AMD (K5, K6] o częstotliwości taktowania od 75 do 233 MHz. Należy zwrocie uwagę, że ze względu na wymiary obudowy nie jest możliwe stosowanie procesorów zintegrowanych z wentylatorami. AWARD BIOS jest zawarty w 128 kB pamięci FLASH i umożliwia dołączenie do czterech dysków twardych IDE, jednak wewnątrz obudowy przewidziano miejsce na jeden dysk 2,5". Na płycie znajdują się dwa 72-pinowe gniazda SIMM, w których można instalować pamięci RAM o pojemności od 8 do 128 MB (EDO/FPM]. Na płycie zainstalowano 256 kB pamięci cache drugiego poziomu, Ponadto, płyta główna, bazująca na chipaecie SiS 5571, jest wyposażona między innymi w kontroler stacji dyskietek, kontroler graficzny VGA (C&T 65550, 1 MB], 16-bitowy kontroler audio (ESS 1868, kompatybilny z Sound Blaster Pro] i kontroler sieci Ethernet (REALTEK RTL 8139]. Z tyłu obudowy, oprócz włącznika zasilania i gniazda kabla zasilającego, znajdują się złącza umożliwiające rozbudowę komputera:
- gniazdo do dołączenia stacji dyskietek;
- gniazdo do dołączenia zewnętrznych urządzeń IDE (dysk twardy, CD-ROM itp.];
- port Ethernet (IEEE 802.3 lOBase-T/ lOOBase-T];
- trzy porty szeregowe RS-232 (COMl, 3, 4];
- jeden port szeregowy RS-2 3 2/4 2 2/485 (COM2];
- port równoległy (SPP/EPP/ECP];
- gniazdo do dołączenia zewnętrznego monitora VGA;
- gniazdo do dołączenia myszy standardu PS/2;
- gniazdo do dołączenia klawiatury;
- gniazdo mikrofonowe;
- gniazdo słuchawkowe.
Komputer panelowy PPC-10 2T, testowany w redakcji, był wyposażony w procesor Pentium MMX 233 MHz, dysk twardy 2 GB, 64 MB pamięci RAM. Dodatkowo komputer był wyposażony w ekran dotykowy, dostępny jako wyposażenie opcjonalne. Korzystanie z ekranu dotykowego początkowo "wydaje się niewygodne i nieprecyzyjne, jednak po kilku godzinach pracy urządzenie daje się "oswoić" i można go używać równie komfortowo jak standardowych urządzeń wskazujących.
Tak bogata konfiguracja umożliwia wykorzystanie komputera w niemal dowolnym zastosowaniu. Jednak główne zastosowania tych komputerów to sterowanie i kontrola procesów przemysłowych. Coraz powszechniejszy jest widok nowoczesnych hal produkcyjnych, w których na ścianach wiszą komputery monitorujące przebiegające procesy produkcyjne. Dodatkowym atutem komputera PPC-102 w takich zastosowaniach jest wbudowany układ watchdoga, którego wykorzystanie znacznie podnosi niezawodność systemu.
Jednak zastosowania w przemyśle to nie jedyny obszar, w którym możemy spotkać komputery panelowe. Dzięki zastosowaniu mocowanego do stołu wysięgnika komputer taki można komfortowo wykorzystywać w pracy codziennej, gdy na biurku z różnych powodów brakuje miejsca. W trakcie niedawnego zachwiania kursów na światowych giełdach dosyć często na ekranach telewizorów można było zobaczyć maklerów wykorzystujących do pracy właśnie takie komputery.
Całość uzupełnia obszerna instrukcja dołączana do komputera. W instrukcji są zawarte wszystkie niezbędne informacje o instalowaniu i konfigurowaniu komputera. Jedynym jej mankamentem jest to, że jest ona dostępna tylko w języku angielskim, ale wziąwszy pod uwagę rynek zastosowań inżynierskich, a głównie na taki jest adresowany komputer PPC-102, nie powinno to stanowić problemu. Paweł Zbysiński
Komputer panelowy PPC-102 udostępniła redakcji firma Elmark z Warszawy.
Elektronika Praktyczna 11/98
29
V ^
g Międzynarodowy magazyn elektroników hobbistów i profesjonalistów
2/98 luty 5 zł 90 gr
u
LATOROWm
PAMIĘCI NVRAM FIRMY
DALLAS
SEMICONDUCTOR
Śwm
Indeks 357Ł77 Ś ISSN
9 771230M3529S6 02>
SPRZĘT
Uniwersalna karta wejścia/wyjścia do PC
Opisywana w artykule
uniwersalna karta we/wy nie jest
żadną nowinką technologiczną.
Nawet dekoder adresowy nie
został zrealizowany
z wykorzystaniem układów
programowalnych, a główne jej
elementy to znane od wielu lat
układy. Karta została zbudowana
z wykorzystaniem standardowych
podzespołów. Dlaczego więc ją
opisujemy? Przede wszystkim
dlatego, że jest wykonana
solidnie, a zastosowanie
powszechnie dostępnych
podzespołów może stanowić jeden
z jej głównych atutów.
Karta jest montowana na dwustronnej płytce drukowanej z metalizacją otworów ze złoconym złączem krawędziowym. Złocenie złącza krawędziowego zapewnia długotrwałą eksploatację bez obawy o jakość połączeń pomiędzy kartą a komputerem. Karta jest wykonana w formacie standardowej 8-bito-wej karty ISA, ale pracuje poprawnie również w złączu 16-bitowym. Jej podstawowe elementy to:
- 8 255 - programowany układ wejścia wyjścia;
- 8 253 - programowany układ czasowy. Oprócz wyżej wymienionych układów na
karcie znajduje się dziewięć układów scalonych ze standardowej serii TTL. Z jednej strony takie rozwiązanie z pewnością nie jest nowoczesne, z drugiej jednak, w przypadku awarii, większość elektroników poradzi sobie z ewentualną naprawą (tym bardziej, że w dołączonej instrukcji znajduje się schemat elektryczny karty].
Jak można było wywnioskować z zastosowanych układów programowanych, karta umożliwia wykorzystanie 24 linii wejścia/ wyjścia i 3 niezależnych liczników 16-bitowych. Zarówno porty wejścia/wyjścia, jak i układy liczników mogą być programowane zgodnie ze specyfika-
cjami układów 8255 i 8253. Skrótowe opisanie wszystkich trybów pracy tych układów jest dużą zaletą instrukcji dołączanej do karty. Stany wszystkich linii wejścia/wyjścia są obrazowane 24 diodami LED. W znacznym stopniu ułatwia to proces testowania oprogramowania sterującego i kontrolę działania karty. O ile sposób pracy układów wejścia/wyjścia nie wymaga szerszego omówienia, to sposób podawania sygnału zegarowego na wejścia liczników jest w opisywanej karcie rozwiązany bardzo dobrze. Oprócz możliwości taktowania wejść liczników (CLK] sygnałem zewnętrznym, istnieje możliwość taktowania sygnałem CLK ze złącza ISA. Częstotliwość sygnału zegarowego ze złącza ISA można dodatkowo podzielić w wewnętrznym dzielniku (stopień podziału: 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, 1:16]. Sporym ograniczeniem jest brak możliwości podania niezależnego sygnału zegarowego do każdego z liczników.
Na karcie znajdują się 3 elementy umożliwiające ustawianie konfiguracji karty. Do wyboru przestrzeni adresowej przeznaczonej dla karty służy złącze (ze zworkami] Jl. Można wybrać dwie grupy adresów: l90h..l97h lub lBOh..lB7h. Przy pomocy złącza J2 można wybrać stopień podziału częstotliwości sygnału zegarowego pochodzącego ze złącza ISA, doprowadzonego do wejść CLK liczników. Ostatnim elementem ustawiającym konfigurację karty jest dips-witch SW. Przy jego pomocy można wybrać licznik, do którego ma być doprowadzony sygnał taktujący.
Komunikacja ze światem zewnętrznym odbywa się za pośrednictwem 37-pinowego gniazda żeńskiego typu DB. DB37 jest dość nietypowym złączem. Kupienie odpowiedniej wtyczki może sprawić kłopot, tak więc wskazane byłoby, aby taka wtyczka była w wyposażeniu karty. Do tego gniazda są doprowadzone: 24 linie we/wy, wejścia bramkujące i wyjścia liczników, wejście sygnału zegarowego dla liczników. Dodatkowo do złącza DB37 są doprowadzone napięcia zasilające z szyny ISA (ą5 V, ą12 V]. Producent karty podaje w instrukcji, że można je wykorzystać do zasilania urządzeń zewnętrznych, jednak nie ostrzega czym to może grozić. Takie postępowanie wydaje się błędne, gdyż wyjścia te nie są zabezpieczone nawet bezpiecznikami, które mogłyby uchronić komputer przed awarią, a karta służyć ma również do eksperymentowania.
Pewne zastrzeżenia można mieć do instrukcji dołączonej do karty. Wątpliwości może budzić fragment z instrukcji: ..... należy w zbiorze auto-
exec.bat zamieścić program wczytujący pewną (dozwoloną] liczbę do rejestru sterującego układu 8 255". Ma to zapobiec losowym stanom na wyjściach po włączeniu zasilania komputera, jednak do karty nie jest dołączone żadne oprogramowanie. Znacznie bardziej eleganckim rozwiązaniem byłoby dołączenie takiego programu do karty. Również udostępnienie prostych bibliotek z funkcjami do obsługi karty podniosłoby znacznie walory użytkowe karty. Oznaczenia elementów na schemacie elektrycznym karty odbiegają od norm stosowanych w Polsce. Brak konsekwencji w nazywaniu elementów do ustawiania konfiguracji karty (są używane oznaczenia J2 i JP2] z pewnością nie sprawi kłopotów, jednak podważa wiarygodność danych zawartych w instrukcji. Dużym niedopatrzeniem autorów instrukcji jest brak danych technicznych karty (pobór prądu, obciążalność wyjść itp.] - zdrowy rozsądek użytkownika może nie wystarczyć i doprowadzić do uszkodzenia karty lub komputera. Paweł Zbysiński
Uniwersalną kartę wejścia/wyjścia udostępnił redakcji producent; Zakład Elektroniczny Tadeusz Popkowski, tel. {0-22} 879-92-77.
30
Elektronika Praktyczna 11/98
PROGRAMY
EDWin krok po kroku, część 3
Trzeci odcinek "serialu"
o pakiecie projektowym EDWin
poświęcimy wbudowanemu
w wersję DL4 symulatorowi
on al ogowo -cyfrowem u.
Wykorzystanie tego narzędzia
podczas projektowania urządzenia
znacznie ułatwia wczesne
wyłapanie błędów konstrukcji, co
pozwala zaoszczędzić znaczne
ilości czasu.
EDWin w wersji DL4 jest wyposażony w symulator analogowo - cyfrowy oraz doskonały symulator analogowy EDSpi-ce. W tej części artykułu przedstawimy możliwości pierwszego z wymienionych narzędzi, które jest nieco mniej precyzyjne od EDSpicea, za to bez trudu radzi sobie z mieszanymi układami analogowo - cyfrowymi.
Uruchomienie symulatora - podobnie, jak i innych modułów narzędziowych - jest możliwe s poziomu paska
Rys. 1.
przeprowadzenia w urządzeniu o mieszanej konstrukcji, jest symulacja w dziedzinie czasu (ang. Time Do-main - rys. 4). Jej wynikiem jest wykres zmian stanów logicznych, wartości prądów i napięć w wybranych przez użytkownika punktach. Na rys. 5 pokazano okno konfiguracyjne symulatora TD - jak widać możliwe jest zadanie kroku oraz maksymalnego czasu trwania pomiaru. W przypadku zastosowania w analizowanym układzie elementów L lub C program może automatycznie uwzględnić ich zadany stan
narzędziowego EDWina (rys. 1). Ponieważ symulator wykorzystuje podczas pracy bazę danych projektu, przed uruchomieniem symulatora należy ją zainicjować w taki sam sposób, jak dla po-prsednich etapów projektowania.
Po uruchomieniu symulator dokonuje automatycznej analizy bazy danych ustalając, które z połączeń są analogowe, a które cyfrowe (rys. 2). W dolnej części okna z raportem preprocessingu wymienione są elementy zastosowane w projekcie wraz z ich skróconym opisem symulacyjnym.
Okno pracującego symulatora jest bardzo zbliżone do edytora schematów. Nieco inaczej wygląda pasek narzędziowy, który w znacznym powiększeniu pokazano na rys. 3. Znajdują się na nim wszystkie narsędzia niezbędne do dołączenia do schematu elektrycznego punktów testowych oraz pobudzeń. Symulator oferuje narzędzia zarówno do statycznego lub dynamicznego podglądu wartości wybranej wielkości, możliwe jest także zdefiniowanie pun-któw służących do graficznego podglądu zmian. W przypadku konieczności wykonania orientacyjnego pomiaru w wybranym punkcie możliwe jest wykorzystanie wirtualnego rn ul ti metru.
Po zdefiniowaniu punktów pomiarowych można rozpocząć analizę układu. Najciekawszą i najłatwiejszą do
Rys. 4.
Rys. 2.
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 11/9S
31
PROGRAMY
Rys. ó.
początkowy, może taks 9 przeprowadzić symulację "po włączeniu zasilania" .
Po uruchomieniu programu analizującego wyświetlany jest pasek wskazujący stopień zaawansowania symulacji (rys. 6), a następnie wykresy będące jej wynikiem.
Na rys. 7 i rys. 8 przedstawiono wyniki symulacji pracy prostego generatora astabilnego na bramkach NAND, dla różnych wartości elementów RC, które ustalają częstotliwość wyjściową.
W zależności od technologii wykonania symulowanych układów scalonych ich sposób pracy może odbiegać od założeń konstruktora. Aby uniknąć takich sytuacji możliwe jest określenie, na poziomie programu symulacyjnego,
z j aki ej ro dzi ny układów cyfrowych (CMOS, HCMOS, TTL, TTL-LS, itp.) pochodzą wybrane elementy. Na rys. 9 przedstawiono sposób wybrania symulowanej rodziny układ ów, a także możliwość modyfikacji wybranych pa-rametrów wejść i wyjść, które stanowią opis modelu. W kolejnym - już ostatnim - odcinku "serialu" przedstawimy efekty pracy symulatora EDSpice. Piotr Zbysiński, AVT
Pakiet EDWin w wersji DL4 udostępniła redakcji firma RK-System.
Wersja ewaluacyjna pakietu EDWin znajduje się na pfycie CD-EP4 (promocyjny kupon zamówienia znajduje się na wklejce kartonowej}.
Rys. 7.
32
Elektronika Praktyczna 11 /9S
PROJEKTY
Procesor Surround
kit AVT-481
1
Z dużym opóźnieniem
prezentujemy wreszcie projekt
procesora - dekodera sygnału
dookólnego, czyli procesora
Surround. Przedstawiony układ
może spełniać także rolę
normalnego przedwzmacniacza.
W procesorze zastosowano
stosunkowo tani układ
analogowy, opracowany
w laboratoriach japońskiej
firmy NEC.
Podstawowe parametry i właściwości procesora:
/ pasmo przenoszenia 20Hz 20kHz, / zakres regulacji barwy dźwięku +/-1 OdB, / zakres regulacji balansu kanałów 0 -18dB, /zniekształcenia nieliniowe >0,1% (sygnał
wejściowy 0,775V), / możliwość programowania trybu pracy
standardowy przedwzmacniacz,
procesor Surround, wykorzystujący standardowy sygnał stereo,
procesor Surround, przystosowany do de-kodowania sygnału Dolby Surround,
symulator stereolomi
Prezentowane w artykule urządzenie, pomimo prostoty układowej, charakteryzuje się doskonałymi parametrami elektrycznymi oraz szeregiem walorów użytkowych. Możliwe jest jego wykorzystanie do dekodowania sygnałów Dolby Surround oraz rozszerzania pola dźwiękowego standardowego sygnału stereofonicznego - uzyskujemy dzięki temu "uproszczony" dźwięk dookólny. Interesującą może być możliwość tworzenia sygnału pseudosteręofonicz-nego z wejściowego sygnału mono.
Ostatnią, nie mniej istotną, możliwością wykorzystania urządzenia jest zastąpienie standardowego procesora audio. Dzięki zintegrowaniu w układzie fiPCl892CT aktywnych korektorów barwy dźwięku, balansu i głośności, procesor może zastąpić przedwzmac-niacze stosowane dotychczas w zestawie audio.
Opis układu
Procesor jest zintegrowany z prostym zasilaczem sterowanym przez włącznik elektroniczny. Jego schemat przedstawiamy na rys. 1. Mostek prostowniczy Ml wraz z kondensatorami C28, C29 odpowiada za wyprostowanie i wyfiltiowanie napięcia zasilającego, które jest dołączane do zacisków AC. Dzięki zastosowaniu
mostka na wejściu zasilacza jest możliwe zasilanie urządzenia zarówno napięciem zmiennym, jak i stałym. Układ US5 jest stabilizatorem napięcia dla części audio, a układ US6 zasila część cyfrową urządzenia oraz przerzutnik US7, który pracuje w konfiguracji włącznika elektronicznego.
Do zacisków oznaczonych PWRl i PWR2 są dołączone styki przełącznika Sw2 (Power). Przerzutnik US7B pracuje jako standardowy przerzutnik RS, a jego zadaniem jest likwidacja drgań zestyków przełącznika Sw2. Od-kłócony sygnał z wyjścia Q US7B steruje wejściem zegarowym US7A. Ten przerzutnik pracuje jako dwójka licząca z zerowaniem po włączeniu zasilania (R21, C37). Z wyjścia Q przerzutnika US7A sterowany jest tranzystor Tl spełniający rolę wzmacniacza prądowego zasilającego cewkę przekaźnika Przl. Ponieważ w urządzeniu zastosowano nowoczesny, miniaturowy przekaźnik firmy NAiS-Matsushita, to nie ma konieczności stosowania dodatkowego, zewnętrznego zabezpieczania złącza C-B Tl przed przebiciem. Wynika to z faktu, że zabezpieczenie jest wbudowane w przekaźnik.
Układ US7 wraz z elementami towarzyszącymi jest zasilany bezpośrednio z wyjścia stabilizatora
34
Elektronika Praktyczna 11/98
Procesor Surround
M1
C28 1000uF
C29 1D00uF
R19
4,7k
Rys. 1. Schemat elektryczny zasilacza.
| Do przedwzmacnlacza z rys. 2.1 L__________I
US6. Pozostała część urządzenia (schemat na rys. 2) jest zasilana poprzez styki przekaźnika Przl.
"Sercem" części audio jest analogowy procesor audio firmy NEC, oznaczony symbolem |iPCl892CT. Jest to układ dość "stary" (na rynku od 1994 roku), lecz jego prostota, niezawodność i niska cena zachęciły nas do zastosowania go w prezentowanym urządzeniu.
Układy USl oraz US2A wraz z elementami Dl..4, R3, R4, R5, Cl spełniają rolę programatora trybu pracy procesora US3. Sygnały konfigurujące MSI i MS2, pochodzące z wyjść licznika USl, są formowane przez bramki logiczne OR, wykonane na diodach Dl..4. Tryby pracy US3, w zależności od stanu wejść MSI i MS2, przedstawiono w tab. 1. Zmianę trybu pracy umożliwia przełącznik Swl {Modę). Aktualny tryb jest sygnalizowany zapaleniem się odpowiedniej diody LED D5..8.
Na wejściu toru audio zastosowano wtórnik napięciowy, wykonany na podwójnym wzmacniaczu operacyjnym US4. Wejścia
MS1 MSU Tryb pracy
0 0 Surround wyłączony
0 1 poszerzanie pola dźwiękowego
1 0 dekodowanie Dolby Surround
1 1 sztuczne stereo
nie odwracające tych wzmacniaczy są polaryzowane napięciem odniesienia z wyjścia REFO US3. Wzmocnienie wzmacniaczy ustalają rezystory R6, R7 (dla US4A) oraz R8, R9 (dla US4B).
We wnętrzu układu US3 znajduje się m. in. sieć przesuw-ników fazy sygnałów wejściowych, rozbudowany system analogowego dodawania i odejmowania sygnałów z kanałów L/P, matryca deko-dująca sygnał Dolby Surround oraz aktywne filtry dolnoprzepustowe. Wszystkie te obwody tworzą uniwersalny dekoder o doskonałych parametrach akustycznych.
Na wyjściach LO i RO US3 znajdują się sygnały kanałów lewego i prawego, które powinny zasilać wejścia standardowych wzmacniaczy audio. Sygnał z wyjścia L+RO odpowiada środkowemu kanałowi audio o paśmie przenoszenia ograniczonym do przedziału 100Hz..7kHz. Moc wzmacniacza zasilającego głośnik (kolumnę) kanału środkowego nie powinna być większa niż 20W (zalecane IOW). Czwarty sygnał wyjściowy US3, oznaczony RE-ARO, służy do "domknięcia" od tyłu przestrzeni akustycznej wokół słuchacza. Sygnał ten powinien sterować standardowym wzmacniaczem audio, którego moc wyjściowa powinna wynosić ok. 5 0% mocy kanałów przednich.
Regulacja podstawowych parametrów toru akustycznego jest możliwa dzięki potencjometrom P1..6. Zastosowanie w US3 stało-prądowych regulatorów znacznie ułatwia wykonanie urządzenia, upraszczając jego konstrukcję.
Montaż i uruchomienie
Montaż urządzenia należy przeprowadzić zgodnie ze schematem montażowym z rys. 3. Elementy montowane na płytce regulatorów zaznaczono na schematach elektrycznych obramowaniem linią przerywaną. Pomiędzy płytką regulatorów a płytką bazową należy wykonać połączenia wiązką przewodów. Łączenie odpowiednich punktów ułatwi opis na płytkach (pojedyncze litery i skróty), który pokrywa się z opisami przedstawionymi na rys. 1 i rys. 2. Przy pomocy dwóch izolowanych przewodów należy połączyć ze sobą także punkty Ml i M2.
Pewnej uwagi podczas montażu wymaga rozmieszczenie potencjometrów P1..6. Nie zostało ono narzucone przez autora, ponieważ upodobania wykonawców mogą być odmienne, a nie jest ono istotne z punktu widzenia konstrukcji elektrycznej.
Skrajne końcówki potencjometrów zalecamy lutować bezpośrednio do punktów znajdujących się na płytce. Końcówki wyprowadza-
Elektronika Praktyczna 11/98
35
Procesor Surround
I - - I ~ - I . >* I ___^ I
Rys. 2. Schemat elektryczny części audio.
36
Elektronika Praktyczna 11/98
Procesor Surround
jące suwaki są łączone z płytką przewodami.
Uruchomienie urządzenia sprowadza się do zmierzenia napięć zasilających w wyznaczonych punktach, kontroli poprawności działania włącznika elektronicznego oraz nastawnika trybu pracy.
Przeprowadzenie kompletnych testów odsłuchowych wymaga zastosowania źródła dostarczającego dobrej jakości sygnał Dolby Surround oraz dowolnego źródła standardowego sygnału stereofonicznego. Podczas testów należy eksperymentalnie dobrać rozstawie-
3M9
5
OO cu _Ś X X
u
R3|
io
ó
EH9
8ED
013
n Si 2 S
u u u u
999Q
IM9
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
nie głośników, co pozwoli uzyskać pole dźwiękowe zgodne z upodobaniami użytkownika. Generalną zasadą jest ustawienie głośników zgodnie z opisem funkcji poszczególnych kanałów. Eksperymenty można prowadzić zmieniając odległości głośników od słuchacza.
Próby egzemplarza modelowego przeprowadzono z czterema kolumnami Dali 104 i dwoma wzmacniaczami AVT-317. Tomasz Janik, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R4, R5, R19, R20, R22:
47kn
R3: 3,ókQ
R6, R7, R8, R9: 33kQ
RIO: 10kO
Rl 1: 820kQ
R12, R13, R14, R15, R16, R17:
560O
R18: 330O
R21: 3,3kn
Pl, P2, P3, P4, P5, P6: 10ka/A
Kondensatory
Cl, C14, C27: 6,8nF
C2, C3: 4,7p.F/16V
C4, C5, C19, C20, C21, C22,
C23, C24, C25: 47^F/16V
C6: 10|iF/16V
C7, C9, C26: lOOnF
C8: 680pF
CIO, Cli, C12: 22nF
C13: lnF
C15, C16: 150nF
Cl7: 82nF
C18: 1jiF/16V
C28, C29: 1000jiF/25V
C30, C31, C33, C34, C36: lOOnF
C32, C35: 47^F/16V
C37: 2/2jiF/16V
Półprzewodniki
US1: 4022
US2, US7: 74HCT74
US4: SSM2135
US5: 7810
US6: 7805
DL D2, D3, D4: 1N4148
D5, D6, D7, D8: LED
Tl: BC547
Ml: l,5A/50V
Różne
GN1, GN2, GN3: chinche do
druku, k towe
Swl, Sw2: Digitast
Przl: TQ2-5V (NAiS)
ARK2, radiatory
Elektronika Praktyczna 11/98
37
PROJEKTY
Uniwersalny
mi li woltomierz 4,5 cyfry
kit AVT-424
Poza podstawową funkcją,
jaką jest pomiar małych
napięć stałych, mi Ii woltomierz
cyfrowy może być użyty
w konstruowaniu, nawet
bardzo rozbudowanych,
przyrządów pomiarowych
mierzących wańości
elektryczne i nieelektryczne.
Po dodaniu zaledwie kilku
elementów możemy na bazie
tego miliwoltomierza zbudować
prosty, lecz bardzo dokładny
miernik temperatury, ciśnienia
czy wilgotności. Taki
jni U woltomierz stanowi także
wyposażenie wszelkiego
rodzaju zasilaczy
laboratoryjnych, w których
służy do pomiaru napięcia
na wyjściu zasilacza
i pobieranego z niego prądu.
Pora, aby autor wytłumaczył się, dlaczego "podpuszcza" Czytelników do budowy kolejnego miliwoltomierza, jeżeli w ofercie AVT znajduje się juź kilka podobnych urządzeń. Ośmielam się jednak twierdzić, źe proponowany przeze mnie układ odznacza się j e dnak wyj ą tko w ą dokł adn oś ci ą i może służyć jako przyrząd pomiarowy w nawet bardzo zaawansowanych konstrukcjach.
Opisywane w EP miliwoltomie-rze w większości były zbudowane z wykorzystaniem, wielokrotnie już opisywanego w pismach AVT, układu scalonego ICL-7107. Prostota jego aplikacji jest niedościgniona: kostka ICL7107 z kilkoma elementami dyskretnymi daje nam gotowy miliwoltomierz, który można zbudować dosłownie w ciągu kilkunastu minut. Prostotę konstrukcji psuje jedynie konieczność dobudowania przetwornicy wytwarzającej napięcie ujemne względem masy układu, czyli do-
Tab. 1. Podstawowe dane techniczne układu ICL7135.
Min Typ Max
Dodatnie napięcie zasilania +4V +5V +6V
U|emne napięcie zasilania -3V -5V -8V
Prąd zasilania+5V 1,1 mA 3mA
Prąd zasilania -5V 0,8mA 3,Om A
danie jeszcze jednego układu scalonego (sześć inwerterów), na szczęście wyjątkowo taniego i łatwego do zdobycia. Proponowany układ został zbudowany z wykorzystaniem układu scalonego ICL7135, "młodszego brata" układu ICL-7107, produkowanego przez tę samą firmę (HARK1S). Zanim jednak przejdziemy do szczegółowego opisu tej kostki, podajmy podstawowe różnice między ich aplikacjami. Porównanie przeprowadzimy z uwzględnieniem opłacalności zastosowania nowej konstrukcji, metodą "wady i zalety".
Zalety modułu AVT-424
- Dziesięciokrotnie większa rozdzielczość pomiaru, w porównaniu z konstrukcjami opartymi na ICL7107.
- Dodatkowe wejścia i wyjścia układu 7135: RUN/HOLD, OVE-RANGE, UNDERANGE i BUSY. Możliwości wykorzystania tych wejść/wyjść omówimy w dalszej części artykułu, ale już teraz warto wspomnieć, że umożliwiają one budowę zautomatyzowanych przyrządów pomiarowych, wyposażonych np. w automatyczną zmianę zakresów, a nawet możliwiość współpracy układu z systemami mikroprocesorowymi.
Elektronika Praktyczna 11/98
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry
Wady modułu AVT-424
Są to właściwie dodatkowe komplikacje, na jakie napotkamy przy budowie omawianego układu.
ICL7107 jest układem całkowicie samodzielnym, a do wykorzystania jego wszystkich możliwości było konieczne jedynie dodanie prostej przetwornicy +5 VDC/ 3,3VDC.
Inaczej jest w przypadku układu realizowanego na ICL7135. Ten układ potrzebuje "do życia" co najmniej trzech, a w naszym przypadku aż czterech dodatkowych układów scalonych.
Konieczność zastosowania dodatkowych układów najczęściej powoduje zwiększenie wymiarów płytki obwodu drukowanego, a tym samym zwiększenie kosztów budowy urządzenia. Ale uwaga: w przeciwieństwie do 40-nóż-kowej obudowy ICL7107, struktura układu ICL7135 została "upakowana" w obudowę 28-nóżkową.
Z punktu widzenia projektanta płytki obwodu drukowanego zapewnia to dodatkowe miejsce do umieszczenia jednego lub nawet dwóch układów scalonych.
Układ ICL7107 steruje wyświetlaczami w trybie statycznym, co oznacza, że wszystkie aktualnie potrzebne segmenty wyświetlaczy są włączone jednocześnie. Ten tryb pracy nie narzuca szczególnie wysokich wymagań zastosowanym wyświetlaczom: mogą to być elementy o przyzwoitej, lecz niekoniecznie najwyższej jakości. Zupełnie inaczej wygląda sprawa w przypadku opisywanego układu. ICL7135 pracuje w trybie wyświetlania multipleksowego, co oznacza, że w danym momencie jest włączony tylko jeden wyświetlacz, obserwowany przez 1/5 czasu trwania całego cyklu wyświetlania. Tu już nie ma miejsca na wyświetlacze firmy "krzak" lub podobną tandetę. Konieczne jest zastosowanie wyświetlaczy o bardzo dobrej jakości, produkowanych przez renomowaną firmę. Zastosowanie byle jakich wyświetlaczy z pewnością doprowadzi do zmniejszenia czytelności cyfr.
Do czego nasz miliwoltomierz może posłużyć? Zastosowanie go na przykład do monitorowania napięcia wyjściowego lub prądu
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
40
Elektronika Praktyczna 11/98
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry
pobieranego z zasilacza warsztatowego byłoby, oczywiście ekonomicznie i technicznie nieuzasadnione. Nasz układ może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie naprawdę potrzebna będzie duża rozdzielczość pomiaru, większa o rząd wielkości od rozdzielczości zapewnianej przez popularne mierniki uniwersalne. Autorowi, zajmującemu się głównie techniką cyfrową, moduł AVT-424 z pewnością nigdy nie będzie potrzebny, ale może być użyteczny dla kolegów zajmujących się techniką analogową i dokonujących pomiarów wartości elektrycznych.
Należy jeszcze zwrócić uwagę na jeden fakt: dokładność przetwarzania przetwornika dołączanego do naszego modułu musi być równa lub większa od rozdzielczości budowanego obecnie woltomierza. Jeżeli bowiem dołączymy nasz układ np. do modułu pomiaru temperatury o dokładności 1%, to równie dobrze moglibyśmy, nie narażając się na dodatkowe koszty i pracę, zastosować miliwoltomierz z ICL7107, ponieważ i tak pierwsza cyfra (najmniej znacząca) 4,5-cyfr owego woltomierza nie niosłaby żadnej istotnej informacji.
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego układu został przedstawiony na rys. 1. Zajmijmy się teraz układem mili woltomierza 4,5-cyfrowego - ICL7135. Nie obawiajcie się, drodzy Czytelnicy, nie mam zamiaru zbyt szeroko rozwodzić się na temat tego interesującego układu. Został on bowiem bardzo wyczerpująco opisany w biuletynie USKA UA5/1995, dostępnym w AVT (także jako kserokopia wybranych stron). Tam konstruktorzy pragnący wykorzystać tę kostkę we własnych projektach znajdą wyczerpujące informacje na jej temat (ok. 10 stron A4). My natomiast omówimy jedynie w skrócie jej parametry, dostarczając Czytelnikom tylko tyle informacji, ile jest potrzebnych do zrozumienia zasady działania modułu AVT-424.
Układ ICL7135 jest przetwornikiem analogowo-cyfrowym wyposażonym w multipleksowane wyjścia BCD, przeznaczonym do stosowania we wszelkiego typu elek-
tronicznej aparaturze pomiarowej. Wszystkie niezbędne do pracy mi-liwoltomierza elementy zostały umieszczone w jednym układzie CMOS, który do działania potrzebuje tylko kilku elementów zewnętrznych: źródła napięcia odniesienia, układu generującego sygnał zegarowy i sterownika wyświetlaczy siedmiosegmentowych. Układ 7135 cechuje duża dokładność przetwarzania, z kompensacją zera lepszą niż 10|iV, dryftem termicznym zera mniejszym od l|iV/C, maksymalnym wejściowym prądem polaryzacji lOpA i błędem symetrii mniejszym niż jedna jednostka. Uniwersalność układu zwiększa kilka dodatkowych wejść i wyjść, umożliwiających pracę w bardziej złożonych systemach, w tym w mikroprocesorowych. Odnosi się to do linii sygnałowych ISTROBE, OVERRANGE, UNDERRANGE, RUN/HOLD i BUSY, umożliwiających sprzęganie z układami mikroprocesorowymi lub UART.
W prezentowanym urządzeniu kostka ICL7135 została wykorzystana w najbardziej typowej i pozbawionej zbędnych dodatków aplikacji. Opis części analogowej układu na razie pominiemy, ponieważ zająłby zbyt wiele miejsca, niewiele wnosząc do zrozumienia zasady działania woltomierza. Przyjmijmy, że producent opracowując aplikację fabryczną wiedział co robi, a wyjątkowo dociekliwych Czytelników odsyłamy do wspomnianego już biuletynu USKA. Zajmijmy się natomiast częścią cyfrową, której opis może zainspirować wielu Czytelników do wykonania interesujących modyfikacji i rozbudowy układu mi-liwoltomierza. A więc po kolei: - Wyjścia D1..D5 są wyjściami sterującymi pracą wyświetlaczy LED. Na tych wyjściach pojawia się cyklicznie stan wysoki, uaktywniający kolejne wyświetlacze. Każda z cyfr jest sterowana impulsem o wysokim poziomie napięcia, trwającym 200 okresów zegara. Wybieranie wszystkich cyfr powtarza się, o ile nie nastąpiło przekroczenie zakresu pomiarowego. W takim przypadku układ przechodzi w tryb wyświetlania sygnalizującego przekroczenie zakresu.
Wyjścia B1..B8 są wyjściami sterującymi dekoder kodu BCD na kod wyświetlacza siedmio-segmentowego. Kod przeznaczony dla poszczególnych wyświetlaczy pojawia się na tych wyjściach w momencie uaktywnienia odpowiedniego wyświetlacza za pomocą jednego z wyjść D1..D5.
Wejście R/!H (RUN/IHOLD). Gdy poziom logiczny na tym wejściu jest wysoki (lub "wisi ono w powietrzu") układ pracuje normalnie, zmieniając stan wyświetlaczy zgodnie ze zmianami napięcia na wejściu pomiarowym. Podanie na to wejście stanu niskiego powoduje zapamiętanie na wyświetlaczach ostatniego wyniku pomiaru. Jest to bardzo użyteczna funkcja, pozwalająca na łatwe odczytanie wyników pomiaru przy szybko zmieniającym się napięciu wejściowym. Wyjścia UNDRNG (UNDERAN-GE) i OVRNG (OVERANGE). Wyjścia realizujące jedną z najbardziej interesujących cech układu ICL7135: sygnalizację przekroczenia zakresu pomiarowego, oraz sytuację, w której pełny zakres pomiarowy układu jest wykorzystywany tylko częściowo. Wyjścia te umożliwiają łatwą budowę mierników z automatycznym przełączaniem zakresów pomiarowych. Stan wyjścia OVRNG zmienia się na wysoki w momencie przyłożenia na wejście woltomierza napięcia większego niż 1,9999V. Natomiast pojawienie się logicznej jedynki na wyjściu UNDRNG sygnalizuje, że napięcie wejściowe stanowi 9% lub mniej zakresu pomiarowego.
Rys. 2. Sposób włączenia tranzystorów mocy jako grzałek.
Elektronika Praktyczna 11/98
41
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry
- Wyjście POL (POLARITY) przyjmuje stan niski w momencie doprowadzenia na wejście pomiarowe IN+ napięcia mniejszego niż występujące na wejściu IN-.
- Wyjścia BUSY i STROBE są wyspecjalizowanymi wyjściami przeznaczonymi do realizacji współpracy układu ICL7135 z systemami mikroprocesorowymi i układami UART.
Wiemy już o układzie ICL7135 wystarczająco dużo, aby móc powrócić do schematu naszego mi-liwoltomierza.
Jak już wiemy, na wyjścia B1..B4 układu ICL7135 jest wysyłany kod BCD, kolejno dla wszystkich pięciu cyfr wyświetlacza. Do tych wyjść został dołączony scalony dekoder kodu BCD na kod wyświetlacza siedmioseg-mentowego (ICl, typu 4543). Jest to układ stosowany już wielokrotnie w naszych konstrukcjach i nie wymagający szerszego opisu. Wystarczy jedynie wspomnieć, że jego wejście PH zostało dołączone do masy zasilania, ustawiając układ w tryb pracy z wyświetlaczami ze wspólną katodą. Na wejściu LD został wymuszony stan wysoki, co spowodowało, że układ stał się "przezroczysty" (wewnętrzne przerzutniki typu LATCH pozostają cały czas otwarte). Wyjścia układu ICl zostały dołączone do połączonych ze sobą anod segmentów wszystkich pięciu wyświetlaczy LED.
Z opisu układu ICL7135 wiemy, że na wyjściach D1..D5 pojawia się cyklicznie stan wysoki. I tak, jeżeli na wyjściach B1...B8 zostanie ustawiony kod właściwy dla cyfry, która powinna zostać wyświetlona na wyświetlaczu DPI, to stan wysoki pojawi się na wyjściu Dl. Podczas wyświetlania drugiej cyfry (DP2) stan wysoki wystąpi na wyjściu D2 i tak dalej.
Do wyjść D1..D5 układu IC3 dołączone zostały wejścia układu IC2 zawierającego w swej strukturze siedem tranzystorów Darling-tona wraz z rezystorami ograniczającymi ich prąd bazy (oraz diodami zabezpieczającymi tranzystory przed przepięciami, które jednak w naszym układzie nie są wykorzystywane). Tak więc, po-
mimo że anody wyświetlaczy połączone są ze sobą równolegle , to włączony może zostać tylko jeden z nich: ten którego kato da z o stała zwarta do masy za pośrednie tw em właściwego w danym momencie klucza tranzystorowego z układu IC2. W ten właśnie sposób uzyskujemy multipleksowane wyświetlanie wyniku pomiaru i pomimo że w danym momencie czynny jest tylko jeden wyświetlacz, to ze względu na szybkość multiplekso- Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce wania oko ludzkie drukowanej, jest w stanie
oooc 131
1 !
'Śy.
da
s COMN ^ X
a n u
< u da L
i CDMM~ - s n
a u
m da
COMM b. a
a u
m da
ca* u
u **
da
i COMN b. u a m
a u
soiBallll II
i
uooooooo
nie
zauważyć nawet najmniejszego migotania.
A więc sprawę wyświetlania wyników pomiaru przez nasz układ mamy już "z głowy" i możemy zająć się kolejnymi blokami funkcjonalnymi naszego mili woltomierza. Jak wiemy z opisu kostki ICL7135, wymaga ona dostarczenia z zewnątrz ciągu impulsów zegarowych o częstotliwości ok. lOOkHz. Sygnał zegarowy jest wytwarzany przez generator skonstruowany za pomocą bramki IC4B. Częstotliwość pracy tego generatora nie jest krytyczna i z elementami takimi jak na schemacie wynosi ok. lOOkHz. Kolejnym elementem potrzebnym ICL7135 "do życia" jest zewnętrzne napięcie odniesienia wynoszące dokładnie 1000mV. Napięcie to uzyskujemy z dzielnika napięcia zrealizowanego na rezystorze R6 i potencjometrze montażowym PRl. Źródłem napięcia wzorcowego dla dzielnika jest układ scalony IC5, który w naszym przypadku możemy traktować jako diodę Zenera o niezłych parametrach. Na wyjściu 2 tego układu występuje napięcie ok. 1,2V i stąd wynika konieczność zastosowania wspomnianego wyżej dzielnika napięcia.
I tu właśnie pojawia się problem: aby konstruowanie woltomie-
rza 4,5-cyfrowego miało w ogóle jakikolwiek sens, to napięcie odniesienia musi być wyjątkowo stabilne. Układ IC5 nie spełnia do końca tego warunku, ponieważ cechuje go spora (jak na zastosowanie w naszym układzie) niestabilność termiczna. Jak sobie poradzimy z tym problemem, zobaczymy dalej.
Druga z bramek zawartych w strukturze układu 4093 - IC4 została wykorzystana do sygnalizacji polaryzacji napięcia wejściowego. Wystąpienie na wyjściu POL stanu niskiego wymusza stan wysoki na wyjściu tej bramki i w konsekwencji świecenie diody LED - D2 i wyświetlenie przez nią znaku "-" przed wyświetlaczami.
Przejdźmy teraz do chyba najciekawszego fragmentu schematu. Aby uniknąć przekłamań wnoszonych przez niestabilność termiczną źródła napięcia odniesienia i układu ICL7135 zastosowałem stabilizację temperaturową tych elementów. Zarówno ICL7135 jak i układ LM385 zostaną po zmontowaniu miliwoltomierza dociśnięte do grubej aluminiowej płytki, której temperatura będzie bardzo dokładnie stabilizowana. Rolę grzałek pełnić będą dwa rezystory dużej mocy lub, jak w układzie modelowym, dwa tranzystory. Stabilizacja temperatury jest zreałizo-
42
Elektronika Praktyczna 11/98
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry
wana na bazie wzmacniacza operacyjnego IC5, który porównuje ze sobą napięcie uzyskane z nastawnego dzielnika R16, PR2 i R9 z napięciem zależnym od temperatury termistora RTl. Wzmacniacz steruje tranzystorem Tl, który odpowiednio włącza i wyłącza grzałki.
Jak już wspomniałem, jako elementy grzejne mogą pracować rezystory o mocy 5..IOW, które należy przykleić do aluminiowej płytki za pomocą kleju silikonowego. Jednak takie rozwiązanie poza prostotą ma same wady. Najważniejszą z nich jest rozpraszanie dużych ilości ciepła, spowodowane tym, że rezystor przylega do płytki jedynie co najwyżej 1/4 swojej powierzchni. Natomiast tranzystor mocy przykręcony solidnie do płytki będzie jej przekazywał prawie całe wytworzone ciepło.
Na rys. 2 pokazano sposób dołączenia tranzystorów do układu. Wartość rezystorów zasilających bazy tranzystorów należy dobrać doświadczalnie, w zależności od typu tranzystora i jego wzmocnienia.
Zapomnieliśmy o jednym fragmencie układu: o złączu oznaczonym JPl! Służy ono do zapalenia odpowiedniego punktu dziesiętnego na polu wyświetlaczy. Punkt dziesiętny można włączyć na wyświetlaczach DP1..DP4 zwierając jumperem odpowiednie wyprowadzenie do plusa zasilania (za pośrednictwem rezystora szeregowego R5). Podczas pracy miliwol-tomierza na jego podstawowym zakresie powinien być włączony punkt dziesiętny na wyświetlaczu DPI, natomiast wykorzystywanie kropki na wyświetlaczu DP5 nie miałoby chyba większego sensu.
Montaż i uruchomienie
Na wkładce wewnątrz numeru przedstawiono mozaikę ścieżek płytki, a właściwie dwóch płytek drukowanych zrealizowanych na laminacie dwustronnym z metalizacją obwodów. I tu spostrzegawczy Czytelnik z pewnością zauważy pewne niezgodności pomiędzy schematem elektrycznym, a płytką obwodu drukowanego: na płytce widoczne są przecież elementy, których nie zaznaczono w jakikolwiek sposób na schemacie.
Otóż nasz układ został zaprojektowany na dwóch płytkach połączonych za pomocą goldpinów. To właśnie złącze nie zostało pokazane na schemacie.
Zanim przystąpimy do montażu urządzenia musimy wykorzystać większą płytkę jako matrycę do równego wycięcia kawałka blachy duralowej, stanowiącej istotny element termostatu. Na blasze odry-sowujemy zarys płytki i zaznaczamy cztery punkty pod śruby mocujące. Należy zastosować jak najgrubszą blachę, np. 3..5mm.
Niestety, tym razem nie mogę rozpocząć opisu montażu układu od tradycyjnej formułki: "Montaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od..." ponieważ montaż naszego miernika będzie jak najbardziej nietypowy, a pomocą będzie służył rys. 3.
Montaż rozpoczniemy od płytki bazowej (większej). Teraz uwaga: podstawkę pod układ scalony IC3 musimy wlutować od strony druku! Po jej wlutowaniu montujemy pozostałe elementy, i jak zwykle rozpoczniemy od wluto-wania elementów o najmniejszych gabarytach, czyli od rezystorów. Na razie nie lutujemy układu IC5 i termistora RTl.
Kolejną czynnością będzie włożenie w podstawkę układu IC3. Układ IC5 i termistor RTl wkładamy od strony lutowania w przeznaczone na nie otwory w punktach lutowniczych i całość kładziemy na gładkiej powierzchni. Teraz lutujemy obydwa elementy, zważając aby IC5 był równo dociśnięty do podłoża i stykał się z termistorem.
Płytkę wyświetlaczy montujemy już w typowy sposób i na zakończenie pierwszego etapu montażu łączymy obydwie płytki ze sobą za pomocą kątowych goldpinów.
Zmontowany ze sprawdzonych elementów układ będzie potrzebował teraz wstępnej regulacji. Do jej przeprowadzenia będziemy potrzebować tylko jednego przyrządu pomiarowego, ale za to dobrej klasy: cyfrowego woltomierza pracującego na zakresie 2V. Za jego pomocą ustawiamy na środkowej nóżce potencjometru montażowego PRl napięcie równe 1000mV (pomiar względem masy układu). Pamiętajmy, że woltomierz, którym się posłużymy, powinien być przynajmniej o klasę lepszy niż budowany przyrząd.
Po wstępnej regulacji możemy przystąpić do końcowego, najciekawszego etapu montażu. Nadszedł teraz moment, aby zdecydować, jakie wybieramy elementy grzejne: tranzystory czy rezystory? Jeżeli wybierzemy rezystory, to pamiętajmy, że muszą to być elementy o mocy 5..IOW o przekroju kwadratowym, tzw. cegiełki. Musimy je przykleić klejem silikonowym do aluminiowej płytki i przewodami połączyć z punktami "A" i "B" na płytce drukowanej układu. Ich rezystancja powinna wynosić ok. 1O..2OQ. Na tranzystory są przeznaczone pola lutownicze oznaczone TGl i TG2. W układzie modelowym zastosowano tranzystory mocy typu BD911, co było raczej sprawą przypadku niż świadomego wyboru. Kolejność postępowania
Rys. 4. Schemat elektryczny zasilacza.
Elektronika Praktyczna 11/98
43
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry
w przypadku zastosowania tranzystorów jest następująca:
- odpowiednio wygięte wyprowadzenie tranzystorów wkładamy w otwory w przeznaczonych dla nich punktach lutowniczych i prowizorycznie składamy razem płytkę grzejnika i zmontowany układ;
- zaznaczamy otwory pod śrubki mocujące tranzystory i całość rozkładamy;
- wiercimy otwory i przykręcamy tranzystory, pamiętając o zastosowaniu pasty silikonowej.
Nadszedł wreszcie decydujący moment: niezależnie od tego, jaki element grzejny wybraliśmy, smarujemy grubą warstwą pasty silikonowej włożoną w podstawkę kostkę IC3. Na układ IC5 i stykający się z nim termistor nakładamy także sporą ilość pasty. Następnie skręcamy płytkę bazową układu z płytką termostatu za pomocą czterech śrub M3. Ostatnią czynnością będzie przylutowanie wyprowadzeń tranzystorów, o ile są one stosowane. Aha, zapomnieliśmy o rezystorach oznaczonych RGl i RG2. Na ich miejsce prowizorycznie wlutowujemy potencjometry montażowe i włączamy zasilanie. Regulujemy wartość PR-ków tak, aby po 1..2 minutach płytka termostatu wyraźnie się nagrzała i wymieniamy je na rezystory o potrzebnej wartości.
Kolejnym etapem uruchamiania układu będzie regulacja temperatury termostatu. Ponieważ nasz termostat może jedynie nagrzewać się, to musi ona być o kilka stopni wyższa od maksymalnej przewidywanej temperatu-
ry otoczenia, np. powinna wynosić ok. 40C. Skuteczność stabilizacji jest bardzo dobra. Korzystając ze "sprzyjającej" aury dokonałem niezbyt sensownej, ale spektakularnej próby działania woltomierza w temperaturze -6C. Temperatura płytki termostatu nie zmieniła się, a wyniki pomiarów pozostały bezbłędne.
Ostatnią czynnością będzie ska-librowanie wykonanego przyrządu za pomocą porównania jego wskazań z dobrej klasy woltomierzem fabrycznym. Kalibracji dokonujemy także za pomocą potencjometru montażowego PRl. Aby uzyskać absolutną wiarygodność wskazań, warto zbudowany miernik umieścić w ekranującej obudowie metalowej.
Zbudowany przez nas miliwoltomierz wymaga aż trzech źródeł zasilania: +12, +5 i -5VDC. Ze źródła +12V będziemy czerpać prąd o natężeniu ok. 1..1.5A, z +5V ok. 300mA, natomiast prąd pobierany ze źródła napięcia ujemnego nie przekroczy kilku miliamperów.
Dla wygody Czytelników opracowałem zasilacz przeznaczony specjalnie do zasilania miliwoltomie-rza AVT-424. Schemat tego zasilacza, nie wymagający chyba komentarza, jest przedstawiony na rys. 4, natomiast na rys. 5 jest pokazana mozaika ścieżek płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów. Ponieważ wszystkie elementy wchodzące w skład zasilacza są łatwe do skompletowania, w kicie AVT-424 znajdować się będzie jedynie jego płytka drukowana. Zbigniew Raabe, AVT
Miejsce na transformator
AVT-4S4 #3/3
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: potencjometr montażowy
HELUTRIM 4,7kn
PR2: potencjometr montażowy
miniaturowy 4,7kQ
RT1: termistor 22kQ/20C
Rl, R2, R8: lOOka
R3: 3,3kQ
R4: 30O
R5: 510O
R6: 10kO
R7: 5,ókQ
R9: lkii
RIO, Rl 1: 22kO
R12, R13: ok. 10O/10W (nie
wchodzą w skład kitu)
R14: 10MO
R15: 6,8kn
R16: 2kO
Uwaga: rezystory R2, R4, Rl, Ró,
R3 metalizowane.
Kondensatory
CL Cli: 470nF
C2, C3: 1jj,F unipolarny
C4: lOnF
C5: 4,7nF
Có, C7, CIO: 220^F/16V
C8, C9, C12: lOOnF
Półprzewodniki
DPI, DP2, DP3, DP4, DP5:
wyświetlacz siedmiosegmentowy
LED o podwyższonej jasności
(SC52-11SRWA, Kingbright)
Dl: 1N4148 lub odpowiednik
D2: LED prostokątna o kolorze
wyświetlaczy
IC1: 4543
IC2: ULN2003
IC3: ICL7135
IC4: 4093
IC5: LM385
ICÓ: TL081
IC7: 78LO5
Tl: BUZ11, BUZ10
TG1, TG2: BD911
Różne
CON1, CON2, CON3: ARK2 (3,5
mm)
goldpin kątowy 12 pinów
Podczas uruchamiana układu stwierdzono, że w kostkach ICL1735 produkcji firmy Texas Instruments należy ustawiać napięcie referencyjne równe 0,999V. Nie musi to dotyczyć układów innych producentów!
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.
44
Elektronika Praktyczna 11/98
Projekty Czytelników
Przedstawiamy dwa kolejne projekty urzqdzeń, które przygotowali nasi Czytelnicy: zdalnie sterowany zamek szyfrowy i interkom do motocykla. Str. 81.
Programy z płyt CD-EP >
Kończymy prezentację możliwości pakietu STó-Realizer, str. 79.
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry
Miernik o tak dużej rozdzielczości wymaga specjalnych, a przez to V Ś*Lfo1. kosztownych, źródeł napięcia odniesienia. Roz-
Łwiqzanie przedstawione przez nas w artykule na str. 39 pozwoli znacznie obniżyć koszty wykonania, podnoszqc jednocześnie temperaturę w laboratorium....
Migajqca dioda zasilana z sieci 220V
W artykule przedstawiamy oryginalny pomysł zasilania diody LED bezpośrednio z sieci 220V,str. 71 ~~
Elektroniczny generator efektów - wszystko w jednym
Popisowa konstrukcja dla elektronicznych "efekciarzy". To proste urzqdzenie potrafi odtworzyć wiele, bardzo potrzebnych w codziennym życiu, sygnałów dźwiękowych. Str. 72.
EDWin krok po kroku
W tej części "serialu" pokażemy, wjaki sposób przeprowadzić symulację konstruowanego układu elektronicznego. Str. 31. T
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi f
Na str. 63 kończymy opis konstrukcji przedwzmacnia-_ cza sterowanego mikrokontrolerem.
Zasilacz wtyczkowy "LUX"
Pomysł równie prosty, co skuteczny - ścienny zasilacz laboratoryjny pozwoli zaoszczędzić wiele miejsca na Twoim biurku. Str. 53.
Komputer panelowy firmy Advantech
Czy przemysłowy PC może mieć grubość większej ksiqżki? Jeżeli chcesz się przekonać, że tak - zajrzyj na str. 29.
Elektronika Praktyczna 11/98
Modemy radiowe Advantecha
Naszym zdaniem urzqdzenia prezen-towane w artykule sq rynkowq rewe lacjq. Czy podzielicie nasze zdanie? Str. 28.
Prezentacja firmy Schuricht..
..która wkroczą na nasz rynek na str. 27.
Uniwersalna karta wejscia-
wyjścia do PC I
i
Na str. 30 przedstawiamy interesujq-cy produkt jednej z krajowych firm elektronicznych. ^ J
Nowe podzespoły
Po raz drugi na naszych łamach goszczq półprzewodnikowe czytniki linii papilarnych firmy STMicroelectronic^.
Swiat hobby." Projekty zagranicznej
Eliminator hałasów, część Notatnik
Avrotnice głośnikowe -zapomniane ogniwo,część 2
EDWin krok po kroku, część 3............................................31
Sprzęt ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Modemy radiowe Advantecha........................................28
Komputer panelowy Advantech PPC-102......................29
Uniwersalna karta wejścia/wyjścia do PC.......................30
Procesor Surround...............................................................34
Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry.................................39
Programator układów DS1994......Ś^^p^T-.........................47
Zasilacz wtyczkowy "LUX"...................................................53
Niekonwencjonalny regulator mocy................................57
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi, część 2..............ó3
Miniprojekty ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
Migajgca dioda zasilana z sieci 220 V.............................71
Elektroniczny generator efektów......................................72
Płaskie ekrany LCD.............................................................. 17
Nowe podzespoły...............................................................73
Programy z płyt CD*EP^^^^^^^^^^^^^^^H
CSTó-Realizer w praktyce......................................................79
Projekty Czytelników
Zdalnie sterowany-^amek szyfrowy
Interkom do motocykla............,,,,,,,.,..............................",,,, S5
Forum................................................................................88
Info Świat.........................................................................89
InfoKraj............................................................................91
Kramik+Rynek................................................................93
Listy...................................................................................98
Wykaz reklamodawców............................................1
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................
Wyniki konkursów..........................................................98
Elektronika Praktyczna 11/98
PROJEKTY
Programator układów DS1994
kit AVT-470
Opisywane urządzenie jest
rozwinięciem prezentowanego
w kwietniowym numerze EP.
Główna różnica polega na
tym, że programator w nowej
wersji może obsługiwać
dodatkowe funkcje układu
DS1994 należącego do
rodziny układów iButton
firmy Dallas.
Ponieważ wiele właściwości
układów z grupy
DS1992/3/5/6 oraz DS1994
jest identycznych, ich opis
przedstawiony zostanie
w skróconej formie.
Zain tereso wani szczegółami
mogą sięgnąć do
wspomnianego wcześniej
numeru EP.
Układy firmy Dallas z grupy iButton należą do kategorii elementów zaawansowanych technologicznie, dostosowanych do współpracy z mikroprocesorami i sieciami cyfrowej transmisji danych. W odróżnieniu od układów scalonych typu wzmacniacz in.cz, nie istnieją gotowe aplikacje podpowiadające, w jaki sposób przeciętny elektronik mógłby je wykorzystać w konstruowanych przez siebie urządzeniach.
Na układy te trzeba mieć pomysł, co doskonale ilustruje kariera DS1990, który znalazł powszechne zastosowanie w samochodowych immobilizerach i alarmach jako klucz cyfrowy.
Warto więc dowiedzieć się trochę więcej o możliwościach tych elementów, a nabyta wiedza być może przyda się później podczas pracy nad konstruowaniem innych urządzeń. Z tego powodu, oprócz opisu samego elementu oraz programatora, spróbuję zasugerować obszary możliwych zastosowań układów iButton.
Zewnętrznie DS1994 nie różni się od innych układów rodziny, przypominając niewielką pastylkę o średnicy 17 i grubości 5 milimetrów.
Na rys. 1 został pokazany schemat blokowy układu DS1994, który niewiele różni się od schematu blokowego układów DS1992/ 3/6. Układ posiada interfejs umożliwiający współpracę z jednoprze-
wodową magistralą oraz unikatowy numer seryjny, podobnie jak w DS1990. Posiada także nieulot-ną pamięć RAM podtrzymywaną przez wbudowaną, miniaturową baterię litową. Pamięć podzielona jest na 16 stron (numerowanych od 0 do 15) o wymiarze 32 bajtów każda.
Układ DS1994 różni od innych zintegrowaniem zegara czasu rzeczywistego i związanych z nim rejestrów umieszczonych w osobnej stronie pamięci. Te dodatkowe rejestry pełnią funkcję zegara, stopera, licznika, rejestrów alarmowych oraz sterujące. Wprowadzenie zegara i związanych z nim rejestrów umożliwia zastosowanie układu jako kontrolera i licznika dostępu nadzorowanego urządzenia. Dodatkowo, DS1994 potrafi w przypadku zaistnienia alarmu zasygnalizować go zewnętrznym impul sem pr zer w ani a!
Dostęp do rejestrów związanych z zegarem czasu rzeczywistego jest taki sam, jak dostęp do zwykłej strony w pamięci RAM układu. Prawie wszystkie rejestry można zarówno zapisywać jak i odczytywać.
Rejestry zegara czasu rzeczywistego są umieszczone na 16 stronie pamięci, począwszy od adresu 0202H, i składają się z 5 bajtów. Zawartość najmłodszego z nich, o adresie 0202H, jest zwiększana z częstotliwością 256Hz. Po upłynięciu sekundy
Elektronika Praktyczna 11/98
47
Programator układów DS1994
Magistrala 1-prawL>dowa
UKŁADY
ODCZYTU
UNIKATOWEGO
NUMERU
B-BAJTOWY
UNIKATOWY
NUMER
UKŁADY
STERUJĄCE
PAMIĘCIĄ
RAM
3V BATTERY
32,768 Hz
OSCYLATOR
IZESAH
OBŁOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
1 BLOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
2 BLOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
3 BLOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
KOLEJNE
BLOKI PAMIĘCI RAM
REJESTRY ZEGARA
32-BAJTOWY SCRATCHPAD
Rys. 1. Schemat blokowy układu DS1994.
REJESTR STATUSU
REJESTR KONTROLNY
REJESTRY ZEGARA CZASU RZECZYWISTEGO
REJESTRY STOPERA
REJESTRY LICZNIKA
REJESTRY ALARMU ZEGARA
REJESTRY ALARMU STOPERA
REJESTRY ALARMU
LICZNIKA
0200H
0201H
0202H
0207H
020CH
0210H
0215H
021AH
rejestr zaczyna ponownie liczyć od zera, a zawartość następnego rejestru, o starszym adresie, zostaje zwiększona o 1. Kiedy ten rejestr się "przewinie", to zawartość następnego rejestru zostanie zwiększona o 1 itd. Tak więc licznik faktycznie zlicza ułamki sekund i sekundy w formacie binarnym. Jego pojemność wystarczy do zliczenia 136 lat! Jak z tego widać, liczba sekund jaką przeżyje przeciętny człowiek da się zapisać przy pomocy czterobajto-wej liczby dwójkowej.
Taki system zliczania czasu komplikuje nieco ustalenie konkretnej daty wskazywanej przez zegar. W materiałach aplikacyjnych firmy Dallas jest zamieszczona propozycja, aby zerowej liczbie sekund przypisać godzinę 12.00AM dnia 1 stycznia 1970 roku. Program kontrolera odczytujący z rejestrów zegara binarną liczbę sekund musi sam przeliczyć ją na rok, miesiąc i dzień, uwzględniając przy tym lata przestępne.
Rejestry stopera umieszczone w pamięci od adresu 0207H działają w podobny sposób, jak rejestry zegara. Różnica polega na tym, że zliczaniem czasu steruje poziom napięcia na magistrali danych dołączonej do DS1994 lub bit sterujący w specjalnym rejestrze. Pozwala to mierzyć interwały czasu, porównywać je z czasem naliczanym przez rejestry zegara i np. obliczać całkowity czas pracy kontrolowanego urządzenia lub układu.
W przypadku, gdy pracą rejestrów stopera steruje stan linii wejściowej, stoper będzie zliczał czas, gdy poziom napięcia na jednoprzewodowej magistrali danych będzie wyższy niż 2,IV. Jeżeli napięcie na magistrali osiągnie wartość niższą od podanej, stoper będzie zatrzymywany.
Trzecia grupa rejestrów tworzy 4-bajtowy licznik binarny. Licznik można zaprogramować w ten sposób, że będzie zliczał opadające zbocza na magistrali danych. Jeżeli napięcie na magistrali spad-
nie poniżej 2,IV licznik zwiększy swoją zawartość o 1. W ten sposób można zliczać liczbę załączeń kontrolowanego przez układ DS1994 urządzenia.
Z opisanymi powyżej licznikami współpracują rejestry alarmów. Jeżeli zawartość rejestrów kontrolowanego licznika zrówna się z odpowiadającym mu rejestrem alarmu, informacja o tym zdarzeniu zostanie zapisana w postaci ustawionego bitu w specjalnym rejestrze statusu. Od tego momentu może być także generowany sygnał przerwania, informujący urządzenia zewnętrzne o zaistniałym alarmie. Rejestry alarmu składają się z takiej samej liczby bajtów jak odpowiadające im rejestry zegara, stopera i licznika. Najmłodszy bajt rejestru alarmowego zegara czasu rzeczywistego znajduje się pod adresem 021OH, stopera 0215H i licznika 021AH. Oczywiście zawartość komórek alarmu w czasie pracy odpowiadających im rejestrów zegara, stopera i licznika nie ulega zmianie. Zawartość komórek alarmu może zmienić tylko operator, wpisując do nich nową wartość.
Pracą wszystkich układów związanych z zegarem sterują bity zebrane w rejestrze kontrolnym pod adresem 0201H.
Bit 4, oznaczony symbolem OSC, włącza i wyłącza zegar, włączając lub zawieszając działanie wszystkich związanych z nim rejestrów. Jeżeli jest wyzerowany, to zegar zostaje zablokowany i żaden z rejestrów nie zlicza ani nie ma sygnalizacji alarmów. Trzeba dodać , że zablokowanie generatora zegara, jeśli jego funkcje nie są wykorzystywane, przedłuża żywotność wewnętrznej baterii litowej układu.
Bit 7, oznaczony DSEL, określa opóźnienie po jakim zmiana poziomu napięcia na magistrali zostanie zliczona przez licznik i spowoduje włączenie stopera. Jeżeli bit jest jedynką, to opóźnienie wynosi 123ms ą2ms, bit wyzerowany zmienia czas opóźnienia na 3,5ms ą0,5ms. Parametr ten jest istotny, gdy układ współpracuje z zewnętrznymi przełącznikami mechanicznymi. Drgania zestyków w czasie przełączania mogłyby być fałszywie zinterpretowane, jako kolejne impulsy i w takim przy-
48
Elektronika Praktyczna 11/98
Niekonwencjonalny regulator mocy
Zasada regulacji
Schemat ideowy z rys. 1 stanie się bardziej zrozumiały, jeśli podczas jego analizy skupimy się początkowo tylko na obwodzie realizującym samą regulację mocy doprowadzanej do żarówki, z pominięciem wszystkich funkcji dodatkowych.
W tym zasadniczym torze (ujętym na schemacie w ramkę) znajdują się tranzystory Tl, T2, T3 i inwertery B4 i B5, wraz z kilkoma rezystorami i potencjometrem. Dwupołówkowo wyprostowane napięcie sieci - przez dzielnik: R4 + R5 oraz potencjometry POT i R7 - jest podawane na bramkę tranzystora P-MOS Tl. Tl i T2 tworzą przerzutnik Schmitta o niewielkiej histerezie 50mV (tę wartość ustala rezystor R12). Sygnał z kolektora T2 jest podawany na wejścia dwu równolegle połączonych inwerte-rów B4 i B5. Równoległy układ B4 + B5 służy podwojeniu wydajności prądowej i szybszemu przeładowaniu pojemności bramka - źródło MOSFET-a T3. Jest to celowe, zważywszy że pojemność ta sięga lOOOpF.
Wykonawczy MOSFET T3 kluczuje prąd żarówki. Czas przewodzenia (zwarcia klucza) ustalamy potencjometrem POT, którego jeden koniec ma stały potencjał 0,7V, narzucony spadkiem napięcia na złączu baza - emiter T4. Tym tranzystorem zajmiemy się za chwilę. Na razie wystarczy wiedzieć, że w całym zakresie regulacji T4 pozostaje nasycony, a wpływ napięciowego współczynnika termicznego złącza B-E T4 (minus 2,2mV na stopień Celsjusza) kompensuje dioda D6, włączona szeregowo z DZ2. Każda dioda Zenera o napięciu zbliżonym do 6,5V wykazuje wyśmienite parametry stało- i zmiennoprądowe (najmniejsza rezystancja dynamiczna - poniżej 20Q - i prawie zerowy dryf temperaturowy).
Im mniejszą rezystancję zadamy potencjometrem, tym większy będzie podział napięcia sieci i tym później na zboczu każdej połówki sinusoidy nastąpi odcięcie Tl, nasycenie T2 i wyłączenie T3. Teraz, jeśli rezystancja ścieżki POT osiągnie pewną wartość minimalną (dobraną R7), Tl będzie przewodził w całym okresie sieci, a przez żarówkę popłynie prąd
znamionowy. Histereza przerzut-nika zaznacza się tylko dla jasności żarówki zbliżonej do maksymalnej , kiedy wyłączenie T3 następuje w pobliżu samego eks-tremum sieci. Przebieg rzeczywistej sinusoidy sieci energetycznej jest z reguły silnie odkształcony, co powodowałoby kilkakrotne przełączenia przerzutnika i klucza T3, co z kolei, prócz generowania większych zakłóceń, byłoby przyczyną wzrostu strat mocy T3.
Może warto wspomnieć, iż T3, gdyby przełączał nieskończenie szybko, pozostawałby chłodny dla tych obciążeń. W realnych warunkach większość cieplnych strat mocy klucza powstaje podczas samego przełączania, kiedy napięcie na drenie dąży w kierunku jednego ze stabilnych poziomów. W sumie więc, o temperaturze T3 decydują mikrosekundy.
Ale powracamy do histerezy przerzutnika T2 + T3. Jej efektywna wartość wynosi 5..10V, bo wspomniane 5 0mV należy pomnożyć przez współczynnik podziału dzielnika napięcia, z którego sterowana jest bramka Tl. Dobrze to widać na oscylogramie z rys. 2, przedstawiającym pracę regulatora na niemal pełnej mocy. Między widocznymi w górnej części rysunku poziomymi liniami - kursorami pomiarowymi -oscyloskop wskazał 16V i jest to właśnie szerokość histerezy. Pomiaru dokonałem dla wartości
DI-Hdu-97 10:31:56
CH1
Cm
Gn*
R12 dwukrotnie większej od obecnie przyjętej. Gdyby zaobserwować ten sam przebieg w dziedzinie czasu (a nie amplitudy), to okaże się, że narzucona histereza nie pozwala na krótszy od lms czas wyłączenia T3. Obok mniejszych strat mocy (T3 nie potrzebuje wszak radia-tora) mamy węższe widmo zakłóceń.
Dla małych jasności, kiedy wartość nastawionej rezystancji potencjometru jest bliska maksymalnej, współczynnik podziału dzielnika jest niewielki i efektywna szerokość histerezy również nieznaczna - poniżej IV.
Kształt napięcia na żarówce dla tego przypadku pokazuje os-cylogram z rys. 3. Szybkość narastania (i opadania) napięcia w pobliżu zera sieci jest duża, dlatego większa (a nawet jakakolwiek) histereza w tym zakresie regulacji nie jest potrzebna. Amplituda szpilek na obciążeniu sięga kilkudziesięciu woltów, co przy tym kształcie przebiegu daje napięcie skuteczne na poziomie kilkunastu V. Przebieg z rys. 3 został zdjęty dla rezystora R6 o wartości 47kQ. R6 decyduje o minimalnej mocy, poprzedzającej całkowite wyłączenie T3 (stan wysoki na wyjściu Bl - PIN2). Kilkanaście woltów napięcia skutecznego pozwala ledwie jarzyć się włóknu żarówki 60-W, lub świecić już wyraźnie żarówce 15 0-W. Rezyg-
RUH fluia Cłfl G J
tli
BUL:JOMMj irtlłf G .-lut Cl HO'J,Jfl: :
L9CiiŁ*f> G .liti
U* n flHi
H_|L 11U DC
---- -----Ś drapauŁ E.00
CH1 MCiiUBCMChT s
307.G0OU pkpk 3ZBW 199. OHz
--- 3Z3.6D0U nos 3Z5U onplft 321. BU
aii 1G.DODU mc 190.91.1 ryci 9. 5
Rys. 2. Wpływ histerezy przełączania przerzutnika T2+T3 na kształt napięcia wyjściowego.
Elektronika Praktyczna 11/98
59
Niekonwencjonalny regulator mocy
nując całkowicie z wlutowania R6 osiągamy pojedyncze wolty, a przez żarówkę płynie początkowo prąd poniżej progu jej świecenia.
Jak działa obwód
zabezpieczenia
nadprądowego?
W obwodzie źródła T3 jest "umieszczony czujnik prądu R20 (0,22Q). Gdy chwilowa wartość napięcia przekroczy na nim 0,6V, to nasyci się T7 i na wejściu inwertera B3 (PIN5) wystąpi stan niski L. Na wyjściu B3 (PIN6) stan H przez rezystor R22 podtrzyma przewodzenie T7, co oznacza już stan stabilny. Wyjście B3 jest połączone z rezystorem R14 i diodami D3 i D4. Stan H przedostanie się przez R14 na B4, B5 wyłączając T3. Prąd zostanie natychmiast przerwany, co powinno ocalić T3 i mostek Ml. Poprzez diodę D3 będzie wymuszone na RIO i bazie T4 prawie pełne napięcie zasilania. Napięcie na emiterze T4 z 0,7V wzrośnie do 7V i odetnie Tl. Przez R13 popłynie prąd bazy T2, co dodatkowo "usztywni" stan H na wejściach B4 i B5. Bramka tranzystora T8 uzyska potencjał bliski napięciu źródła i otworzy się droga dla prądu diody świecącej LED MIN. Po chwili LED MIN zacznie migotać, gdyż jest kluczowana tranzystorem N-FET T9, sterowanym z kolei przebiegiem lHz z generatora zbudowanego na elementach B2, R18 i C6. Na pracę generatora pozwoli D4, spolaryzowana zaporowo. Konfiguracja T8 i T9 odpowiada funkcjonalnie bramce AND, niemożliwej do zrealizowania w równie prosty sposób na innych elementach. Aby skasować uaktywnione zabezpieczenie (spowodowane np. przepaleniem się żarówki, co często poprzedza zwarcie na krótko włókna) wystarczyłoby wyłączyć i ponownie włączyć zasilanie regulatora. Jest jednak inny sposób: trzeba gałkę potencjometru skręcić w położenie minimum. Wówczas wejście Bl (PINl) uzyska poziom niższy od połowy Uzas, a jej wyjście poziomem H wprowadzi w stan przewodzenia T6, który przez diodę Schottky'ego D5 zewrze bazę T7. T6 po prostu przerwie pętlę sprzężenia zwrotnego przerzutni-
ka B3 + T7. Dioda D5 zapewnia właściwą polaryzację kolektora T6 i uniemożliwia pracę inwersyjną tego tranzystora. Przycisk mono-stabilny STOP, równoległy do T7, pozwala bezpiecznie przetestować działanie zabezpieczenia (w układzie występują napięcia sieci i wszelkie manipulowanie pęsetą przy T7 jest niedopuszczalne).
Jak działa obwód miękkiego startu?
Zrealizowałem go na tranzystorze P-MOS T5. Wstępnie załóżmy, że przełącznik SWl znajduje się w pozycji NORMAL. Po załączeniu zasilania kondensator C3 jest rozładowany (zwierając wyprowadzenia drenu i bramki T5). W takim razie napięcie między źródłem a drenem jest równe napięciu progowemu T5, które dla BS2 50 wynosi 2,5V. Zatem na drenie mamy 7,5V-2,5V=5V. Wtórnik emiterowy T4 przenosi ten potencjał na potencjometr i powoduje odcięcie Tl, a w efekcie T3. Żarówka nie świeci. Kondensator C3 zaczyna się ładować przez rezystor R15. Proces przebiega powoli (mimo ostrej charakterystyki wejściowej T5), dzięki silnemu ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu realizowanemu przez C3. W efekcie napięcie drenu T5 (i bazy T4) obniża się płynnie, co skutkuje równie płynnym wzrostem jasności żarówki.
OI-Hdu-97 10:23:11
Jak działa obwód opóźnionego wyłączania światła?
Jest i taka, bardzo przydatna funkcja. Jak bardzo? - Niech każdy wyobrazi sobie, że po spędzeniu wieczoru przy biurku chce opuścić pokój. Żeby podchodząc do drzwi nie robić tego po omacku, musi wpierw zapalić górne światło, wrócić do stołu, zgasić lampkę i dopiero wychodząc, wyłączyć górne oświetlenie. Taka jałowa czynność, często powtarzana, może być nużąca. Opcja opóźnionego wyłączania światła powoduje, że po wciśnięciu SWl (pozycja TIMER na schemacie i płytce) przez 10 sekund nie dzieje się pozornie nic, poza migotaniem LED TIMER. Potem w ciągu kilkunastu sekund światło zostaje ściemnione do zera i T3 przechodzi w stan odcięcia, co zaobserwujemy płynnym naświetleniem diody LED MIN, która będzie przygasać w rytm błysków LED TIMER. Cały potrzebny do tego obwód to przełącznik SWl, dioda pulsująca LED TIMER, tranzystor Tli typu BF245A (indeks A oznacza mały prąd nasycenia Idss) i Rll. Te cztery elementy współpracują ze znanym już T5. SWl w pozycji TIMER zdejmuje plus z R15. C3 rozładowuje się w czasie ustalonym przez mikroskopijny prąd 200nA źródła prądowego Tli, Rll. Przeciwników stosowa-
*UH
CHI
Ś50W
ni
_M_____M
M
/***>
CHI oi noo .ja;
DC. BUL JOńUi ŚJiL.itr l?0u l#C*nt*p C .-Sił*
ttl
dl Hou.ld: il.At
ifliKl Prdh*_ń _(Hł
run
DC
HCA3URCHGHTS
BBU FrBR - -7- -
B3IJ anplA B3.2U tB.ZU cyc I 9.5
Rys. 3. Kształt napięcia na żarówce dla małych jasności świecenia.
60
Elektronika Praktyczna 11/98
Niekonwencjonalny regulator mocy
nia tranzystorów BF245 informuję, że bez Tli podobny czas rozładowania C3 wymagałby parokrotnego powiększenia Rll (do wartości nieosiągalnej w handlu). Można oczywiście, celem uzyskania dużych stałych czasowych, stosować kondensatory elektrolityczne, lecz nie zawsze jest to dopuszczalne (praca bipolarna) albo zalecane (upływności, wysychanie).
Jak działają obwody sygnalizacji poziomu jasności?
Działanie LED MIN właściwie już omówiłem przy opisie pozostałych, licznych możliwości regulatora. Tu kluczową rolę pełni druga sekcja potencjometru, przyłączona do Bl. Natomiast funkcja spełniana przez LED MAX jest czysto informacyjna i jeśli ktoś chciałby zaoszczędzić pięć elementów, może to zrobić nie wlu-towując D7, C5, R16, TlO i LED MAX (a PIN13 inwertera B6 zewrzeć kroplą cyny z PIN14 Ul). LED MAX zapala się po tym, jak C5 przestaje być doładowywany dodatnimi impulsami z kolektora T2.
Pełne otwarcie T3, czyli pełna moc, oznacza brak impulsów ujemnych na jego bramce i, oczywiście, brak dodatnich na kolektorze T2 i anodzie D7. Dopóki regulator pracuje na niepełnej mocy, impulsy te doładowują C5 i LED MAX jest wygaszony.
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
W układzie występuje kilka wartości napięć stałych, mierzonych względem PIN7 (nóżka masy) Ul. Na Cl 270V. Na C2 (plus zasilania Ul) 7,5V. Pozostałe napięcia zależą od aktualnego stanu regulatora. I tak, gdy SWl jest w pozycji NORMAL oraz żadna z diod LED nie świeci się, na katodach DZl i DZ3 mamy 20V. Kiedy świeci jedna z diod czerwonych MIN /MAX, napięcie w tym punkcie spada do ok. 17V. Dioda DZ3 jest wyłącznie po to, by pomóc w przytkaniu LED MIN /MAX w czasie przewodzenia LED TIMER. Ta ostatnia powinna być raczej koloru zielonego, ponieważ zielone pulsujące diody LED lepiej spełniają swoje zadanie przy małych prądach.
Montaż i uruchomienie
Schemat montażowy przedstawiono na rys. 4. Różni się on w paru szczegółach od układu ze zdjęcia o dobudowany w ostatniej chwili obwód opóźnionego gaszenia żarówki. Przy okazji udało się zoptymalizować przebieg ścieżek, co spowodowało wyeliminowanie wszystkich zwór.
Potencjometr POT i przełącznik SWl można wlutować w płytkę. Będzie to ostatecznie zależało od zastosowanej obudowy. Regulator nie zmieści się w ściennej puszce podtynkowej, ale nie do tego był przewidziany. Wymaga osobnej, izolowanej obudowy. Jej wysokość uwarunkuje głębokość wlutowania w płytkę diod świecących. Byłoby dobrze użyć diod o średnicy s oczewki 5mm z uwagi na większą wytrzymałość napięciową (względy bezpieczeństwa! ). Do obudowy dochodzi zwykły przewód sieciowy (zasilanie) i odchodzi drugi (obciążenie), zakończony gniazdem na wtyczkę lampki. W obudowie moż-
n a
umieścić
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
moc 0,125W (z wyjątkiem RO -
R5, R20, R24, R25)
RO: R/0,5W
Rl: 2,2kQ/0/5W
R2, R3: 47kQ/0,5W
R4, R5: 270kQ/0,25W
R6: 47kO - opcjonalnie
R7: otencjometr montażowy
10kQ, pionowy
R8, R13, R14, R19: 33kQ
R9, RIO, R22, R23: 8,2kQ
Rll: 10MO
R12: 270O
R15..R18: 1MQ
R20: 0,22Q/3W
R21: 2,2kQ
R24, R25: 1MQ/O,25W
POT: potencjometr 2x47kQ/B
(wykładniczy)
Kondensatory
Cl: 220nF/400V
C2, C3, Có: 1000nF/63V
C4: 68nF/63V
C5: 22nF/63V
C7: lnF/63V
Półprzewodniki
Ul: CD4010Ó
Tl, T5: BS250
T2: BC557
T3: IRF840
T4: BC557C
T6, T7: BC547
T8, T9, TlO: BF245 (grupa B lub C)
Tli: BF245A
Dl: 1N4007
D2, D3, D4, Dó, D7: 1N4148
D5: dioda Schottky'ego np. BAT85
DZl: Zener C13V/0,4W
DZ2, DZ3: Zener CÓV8/0,4W
Ml: mostek Graetza l/5A/400V
LED MIN /MAX: diody LED jasne,
przezroczyste (|)5mm
LED TIMER: dioda LED pulsująca,
zielona (|)5mm
Różne
SWl: przełącznik bistabilny 6PIN,
miniaturowy
gniazdo bezpiecznikowe z błyskawiczną wkładką topikową 630mA. Nie jest to jednak konieczne, bowiem w typowych warunkach szybsze i lepsze okaże się wbudowane zabezpieczenie elektroniczne.
Uruchamianie sprowadza się do wyregulowania R7 na taką
Elektronika Praktyczna 11/98
61
Niekonwencjonalny regulator mocy
wartość, by położenie suwaka potencjometru odpowiadała jasności nieco poniżej maksymalnej i - co ważne - na stabilnym poziomie.
Ustawienie R7 jest uciążliwe, bo już niewielkie zmiany rezystancji powodują znaczne przyrosty mocy. Jeśli ktoś chce, może zmierzyć ustawioną wstępnie wartość rezystancji R7 i tak dobrać opornik pomocniczy, aby poszerzyć użyteczny zakres regulacji R7.
Wszystkie stany układu szczegółowo przedstawiłem już wcześniej , dlatego nie powinno być żadnych kłopotów z usunięciem ewentualnych błędów montażo-
wych. Okazji do ich zrobienia zresztą nie ma za wiele, ponieważ w układzie brak kondensatorów polarnych, a wszystkie tranzystory montujemy zgodnie z rysunkiem obudów na płytce. Emitery tranzystorów bipolarnych są zaznaczone małym ścięciem w rogu zarysu obudowy, a dwa tranzystory p-n-p T2 i T4 odróżniają się nawet kształtem (jednak nie przypominającym ich rzeczywistego wyglądu. Tranzystory MOSFET Tl i T5 mają dodatkowo naniesione swoje oznaczenie - BS250. Rysunki diod są identyczne do stosowanych symboli na schemacie ideowym. Nie należy się nadmiernie sugerować złożonością układu, lecz spokojnie wlutować element po elemencie.
W ostatniej kolejności montujemy tranzystory polowe złączowe i mosfety. Po wstawieniu Ul w podstawkę włączyć zasilanie. Podczas uruchamiania należy zachować ostrożność. Ważne są odpowiednie nawyki i dyscyplina: włączamy napięcie, sprawdzamy działanie regulatora (jedną ręką!), dokonujemy pomiarów i wyłączamy (wtyczką!) zasilanie. Układ powinien leżeć na białej płaszczyźnie (np. kartce papieru) na przestronnym i uprzątniętym stole. Transformator separacyjny na niewiele się zda, ponieważ jego indukcyjność całkowicie dezorganizuje pracę regulatora, który z małymi dławikami radzi sobie jeszcze nie najgorzej (za dławikiem, najlepiej po jego obu stronach, trzeba dać kondensatory lOOnF /630V). Indukcyjność dławika musi być minimalna, kilka zwojów na rdzeniu ferrytowym, bo charakter pracy regulatora na dużą nie pozwala. Z moich doświadczeń wynika, że w wielu przypadkach nie będą potrzebne żadne filtry (za małe moce).
Warto mieć odseparowany od sieci przyrząd pomiarowy (oscyloskop), więc transformator separujący jednak się przyda (z braku lepszego nawet TS200/8). Jest to wymóg absolutnie bezwzględny, jeśli obudowa oscyloskopu (i masa gniazd) przyjmuje przez wtyk zasilający potencjał zera sieci.
Na koniec kilka słów o podwójnym potencjometrze POT. Przy kręceniu plastykową gałką w prawo (maksymalna rezystancja) MOSFET T3 musi zostać całkowicie odcięty. W położeniu lewym przeciwnie. W miarę dodawania mocy rezystancja ścieżki oporowej winna maleć - i to w wolniejszym tempie niż na początku. Można użyć krajowego potencjometru typu B, jednak nie jest to najodpowiedniejsza droga do osiągnięcia satysfakcjonującego rezultatu. Polecam tylko te z zaskokami (ziarniste). Mają one np. 40 pozycji i możliwa jest kontrola oporności na każdej (początkowo różnice powinny przekraczać 2 0% by na ok. 10.. 15 zaskoków przed lewym skrajem wynosić 3 do 5%). Suwak potencjometru montażowego R7 wstępnie ustawiamy na połowie. Optymalne pole robocze na osi potencjometru POT rozciąga się między 5 zaskokiem (liczonym od prawego - na schemacie dolnego - położenia i zerowej jasności), a 25..35 położeniem (pełna moc).
Te 20..30 użytecznych etapów regulacji zupełnie wystarczy. Przedostatnie położenie suwaka potencjometru (poprzedzające maksimum jasności) będzie przypadać na 18O..19OV(rms).
Wiarygodny może być tylko pomiar oscyloskopem cyfrowym lub wysokiej klasy multimetrem z TRUE RMS na zakresie stałoprą-dowym. Na tanim sprzęcie wskazania będą zaniżone o kilkadziesiąt procent.
UWAGA: nie wolno bezpośrednio włączać się końcówkami pomiarowymi na żarówkę! W pobliżu pełnej mocy występują na niej strome szpilki o amplitudzie 3OOV (co widać choćby na oscy-logramie z rys. 2), które poprzez pojemności pasożytnicze wejściowego dzielnika (lub kondensatory kompensujące) mogą uszkodzić przyrząd. Pomiar można bez obaw przeprowadzić dopiero przez szeregowy rezystor 200..300kQ, którego wartość, wobec Rwej multimetru (typowo 1O..2OMQ), nie wprowadzi znaczącego błędu. Andrzej Kowalczyk, AVT
62
Elektronika Praktyczna 11/98
PROJEKTY
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi, część 2
kit AVT-477
Kończymy opis
programowanego cyfrowo
przedwzmacniacza audio.
W drugiej części ańykułu
omówiono sposób montażu
i uruchomienia urządzenia
oraz sposób jego obsługi.
jak się okazuje, dzięki
połączeniu możliwości
cyfrowego sterownika
z analogowym sposobem
regulacji, bez trudu uzyskano
niezwykłą prostotę
i przejrzystość obsługi.
FtozpkxyR2IR3
rnny iai kji iUhmc od
rfróny litawnlal
Rys. 9. Miejsce montażu rezystorów R2 i R3.
Montaż i uruchomienie
Przedwzmacniacz jest montowany na trzech jednostronnych płytkach drukowanych, których widoki mozaiki ścieżek przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów na płytce audio przedstawiono na rys. 9, schemat montażowy zasilacza znajduje się na rys. 10, a na rys. 11 pokazano widok płytki s ter o wnika miki opr oc e s or o w ego.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania zworek, które najlepiej jest wykonać ze srebrzanki lub kynaru. Kolejność montażu podzespołów jest w zasadzie dowolna -należy kierować się przede wszystkim wygodą. To właśnie z powodu wygody montaż mechaniczny i elektryczny wyświetlacza LCD warto pozostawić na koniec.
Ponieważ - generalnie rzecz biorąc - konstrukcja elektryczna urządzenia jest niezwykle prosta, jego montaż i uruchomienie nie sprawi z pewnością żadnych trudności, pod warunkiem przestize-g ani a p oniż szych w ska zó w ek.
Uwagi wymaga wykonanie kabli łączących poszczególne moduły ze sobą. Po pierwsze, należy pamiętać o tym, aby zachować kolejność wyprowadzeń na wy-
prowadzeniu łączówek ZWS. Przed zaciśnięciem złączek na kablach należy wybrać optymalny sposób ich wyprowadzenia z płytki sterownika. Złącza kończące kable od strony płytki sterownika są typu ZWLB (zaciskane na kablu, lutowane bezpośrednio w druk). Powinny mieć możliwie niski profil, ponieważ są montowane pod wyświetlaczem LCD.
W modelu prezentowanym na zdjęciach obydwa kable wyprowadzono w górną stronę płytki ste-
Rys. 10. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.
Elektronika Praktyczna 11/98
63
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi
Rys. 11. Rozmieszczenie elementów na płytce sterownika.
Rys. 12. Rozmieszczenie elementów na płytce audio.
równika, ale - jak pokazała praktyka - jest to złe rozwiązanie, ponieważ przeszkadzają przewody łączące wyświetlacz z płytką sterownika. Znacznie lepszym jest wyprowadzenie tych kabli "w dół".
Kondensatory CIO i Cli należy przed przylutowaniem końcówek położyć na powierzchni płytki (zaznaczono obrys), ponieważ nad nimi znajduje się moduł wyświetlacza, który jest przymocowany
do płytki za pomocą czterech tulejek dystansowych. Ich wysokość należy dostosować do wymagań obudowy urządzenia.
Nieco problematyczny jest także montaż rezystorów R2 i R3 na płytce sterownika. Należy je bowiem przylutować od strony ścieżek, przez co znajdują się "pod" impulsatorem IMPl (rys. 12).
Podczas uruchamiania należy pamiętać, że metalowa część obudowy impulsatora dołączona jest do masy zasilania i stanowi fragment połączeń elektrycznych na płytce.
Uruchomienie urządzenia sprowadza się zazwyczaj do włączenia zasilania! Jeżeli zastosowane elementy są sprawne, a montaż wykonany z dużą dokładnością, przedwzmacniacz rozpocznie pracę natychmiast po włączeniu.
Ponieważ liczba błędów, mogących wystąpić podczas montażu, jest bardzo duża, trudno jest przedstawić krótką, uniwersalną receptę w jaki sposób należy postępować w razie kłopotów. Podczas diagnozowania ewentualnych uszkodzeń należy zwrócić uwagę na to, czy poprawnie jest inicjowany kontroler wyświetlacza. Jeżeli tak, to chwilę po włączeniu zasilania na wyświetlaczu pojawi się napis: "Volume: -lOdB" (przy czym wartość dB może być inna, niż podana). Wciskanie przycisku Wll powoduje przejścia do kolejnych nastaw, co jest sygnalizowane odpowiednimi komunikatami na wyświetlaczu. Kręcenie ośką impulsatora Impl powoduje z kolei zmianę wartości wyświetlanych nastaw, zawsze z krokiem 2dB.
Jeżeli przedstawione regulacje nie są możliwe do wykonania, winę ponosi procesor USl (ew. któryś z elementów jego otoczenia) lub sterownik wyświetlacza. Rozróżnienie tych dwóch przypadków umożliwi kontrola za pomocą oscyloskopu szyny szeregowej , która łączy mikrokontroler USl z procesorem audio US4. Każdorazowa zmiana położenia ośki impulsatora Impl jest kwitowana przesłaniem ramki danych z mikrokontrolera USl do procesora audio US4, co łatwo wykryć oscyloskopem (najlepiej sprawdzić sygnał zegarowy, dołączony do wejścia CLK US4).
64
Elektronika Praktyczna 11/98
Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi
= 30mV = 100mV = 300mV /
V
T =25C V=8V Wejścia: 4, 26 / l f
Wyjśt ;ia: 14 .16
\ \
*
0.8
0.6
E 0.4
0.2
0 200 400 600 800 1000 1200 Napięcie wejściowe (mV)
Rys. 13. Zależność zawartości harmonicznych od napięcia wejściowego.
20 16
m 2. 8
c 4
-12 -16 -20
.
1 Ś Ś Ś Ś i i 1 | >
>
T V*
8V 30 C, || 11
V ó" 0mV = 0. III 30 || F
|
20 100 1k
Częstotliwość (Hz)
20k
Rys. 14. Zakres regulacji tonów wysokich.
20 16 12
I 8 .2 4
I 0
i-n-8
-12 -16 -20
" ' 1 ^.
NN
- I Śi ii !i ii
- ' -z Ś
= 25 iV =a 300 m 3.0082/J
V _ = ( V
/
Ś c = c F
II mi 1 II
20
20k
100 1k
Częstotliwość {Hz}
Rys. 15. Zakres regulacji tonów niskich.
Parametry toru audio i zakresy regulacji
Układ LMC1992 został opracowany z myślą o zastosowaniu w sprzęcie audio wysokiej jakości. Dobra jakość odtwarzania dźwięku zależy w znacznym stopniu od zawartości harmonicznych, których cechą charakterystyczną jest "podbarwianie" dźwięku. Na rys. 13 przedstawiono wykres zależności pomiędzy zawartością har-
monicznych a napięciem wejściowym. Jak widać, poziom zniekształceń dla sygnałów o amplitudach powszechnie stosowanych w sprzęcie audio jest niewielki.
Na dwóch kolejnych rysunkach - rys. 14 i 15 - przedstawiono dwie charakterystyki obrazujące zakres regulacji barwy dźwięku w paśmie tonów wysokich i niskich. Pomimo prostoty klasycznego układu regulacji, jego skuteczność jest bardzo duża (ą12dB), a strojenie niezwykle proste - wystarczy jeden kondensator.
Regulacja poziomu sygnału na wyjściu ma nieco szerszy zakres: -80dB..0 (z krokiem 2dB), co pozwala pominąć konieczność osobnej implementacji funkcji Mu-te. Tłumienie kanałów stereofonicznych, które wykorzystano do regulacji ich równowagi (balansu) można regulować w zakresie: -40dB..0.
Czytelników chcących wszechstronnie przetestować tor audio przedwzmacniacza zachęcamy do wykorzystania sygnałów testowych, które znajdują się na płycie wydanej przez miesięcznik "Estrada i Studio". O szczegóły prosimy pytać w Dziale Handlowym AVT.
Obsługa przedwzmacniacza
Dzięki zastosowaniu mieszanego, cyfrowo-analog owego sposobu regulacji nastaw, obsługa przedwzmacniacza jest bardzo prosta. Na rys. 16 przedstawiono kolejność włączania nastaw. Przejście
do kolejnej nastawy odbywa się po wciśnięciu przez użytkownika przycisku Wll. Modyfikacji wartości wybranych nastaw dokonuje się przy pomocy impulsatora Impl. Domyślną nastawą jest najczęściej wykorzystywana regulacja głośności. Program sterujący pracą mikrokontrolera USl działa w taki sposób, że po czasie ok. 6,4 s od ostatniego poruszenia ośki impulsatora następuje automatyczny powrót do regulacji głośności. Dokładnie w tym samym momencie następuje zapis zmodyfikowanych nastaw do pamięci EEPROM. Tak więc wyłączenie zasilania przedwzmacniacza zaraz po zwiększeniu lub zmniejszeniu poziomu głośności spowoduje, że nowe nastawy nie zostaną zapamiętane i odtworzone po włączeniu zasilania. Takie rozwiązanie zapobiega nadmiernemu eksploatowaniu pamięci EEPROM, a jak pokazała praktyka nie przeszkadza w eksploatacji urządzenia. Piotr Zbysiński, AVT
Szczegółowe informacje o procesorach ST62T60B oraz dostępne dla nich narzędzia projektowe zamieszczono na płycie CD-EP2 (w poprzednim numerze pomyłkowo podaliśmy CD-EP4).
Sygnały testowe audio znajdują się na płycie CD wydanej przez miesięcznik "Estrada i Studio". Znajdą się one także na płycie CD-EP7, która ukaże się na początku 1999 roku.
VOLUME
TREBLe
Rys. 16. Sposób dostępu do regulacji nastaw przedwzmacniacza.
Elektronika Praktyczna 11/98
65
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Migająca dioda zasilana z sieci 220V
Z nieukrywaną
satysfakcją chciałbym
przedstawić
Czytelnikom kolejny
mikroprojekt, który
zawiera jedynie dwa
elementy
p óiprzewod nikowe,
a przy tym może
pełnić jakąś użyteczną
funkcję.
Rys. 1.
Proponowany układzik może znaleźć zastosowanie jako efektowny sygnalizator napięcia 22OVAC. Podstawowe zastosowanie narzuca się samo: można umieścić go w obudowie ściennego gniazdka lub przełącznika elektrycznego. Ułatwi
wówczas ich znalezienie w ciemnościach, lub może być po prostu efektownym "bajerkiem".Schemat elektryczny układu sygnalizatora optycznego został pokazany na rys. 1. Czy można w ogóle napisać coś sensownego na temat tak prostego układu? Spróbuję dokonać tego w jednym zdaniu:
Kondensator Cl ładuję się za pośrednictwem diody
D2 oraz rezystora Rl i w momencie powstania na nim napięcia równego napięciu przełączania diaka Ql rozładowuje się poprzez rezystor i diodę LED, powodując jej cykliczne rozbłyskiwanie.
Montaż i uruchomienie
Widok mozaiki ścieżek płytki drukowanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce. Sposób montażu nie wymaga chyba żadnego komentarza, a wzmianka, że układ nie wymaga jakiejkolwiek regulacji jest chyba zbyteczna. Pozwolę sobie jedynie zaapelować o ostrożność podczas dołączania układu do sieci i o prawidłowe zaizolowanie wszystkich połączeń. Zbigniew Raabe, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lOOka Kondensatory
Cl: 100^F/40V Półprzewodniki
Dl: dioda LED <|.5,
czerwona
D2: 1N4007 lub
odpowiednik
Ql: diak dowolnego typu
Różne
CON1: ARK2 (3,5mm)
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1216.
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 11/98
71
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Tym razem w ramach "Projektów Zagranicznych " przedstawiamy aż cztery urządzenia. Trzy z nich, ze względu na ogromną prostotę układową, zostały opisane bardzo skrótowo. Ich montaż można bez trudu przeprowadzić na płytkach uniwersalnych, lub bardzo popularną metodą "w pająku". Bardziej skomplikowany układ odwracacza sygnału wideo opisaliśmy szczegółowo, został przedstawiony także widok ścieżek na płytce drukowanej wraz z rozmieszczeniem elementów.
Sygnalizator deszczu
Rys.l przedstawia schemat ideowy prostego urządzenia sygnalizującego dźwiękiem opady atmosferyczne. Układ jest wyposażony w regulację poziomu i częstotliwości emitowanego sygnału
S1
akustycznego. Gdy czujnik wilgotności zostaje zamoczony kroplami deszczu, tranzystor Darlingtona TR1/TR2 zaczyna przewodzić. Powoduje to uruchomienie generatora astabilnego zbudowanego na
VR1
10k
Czujnik deszczu
TR1/TR2
O-Wtącznik
Czułość
R1
2k2
R2 3k3
VR2 3M Częstotliwość
C1 -
10n"
RESET +VE DISCHARGE
OUT
IC1 555
THESHOLD TRIGGER
CONTROL GND VOLTAQE
TR3 BFY51
Głośność
B1 9V
układzie 55 5 (ICl), który przez tranzystor TR3 wysterowuje niewielki głośnik. Potencjometr VR2 służy do regulacji częstotliwości drgań generatora w przedziale 18kHz - 25kHz, natomiast potencjometr VR3 - do regulacji poziomu dźwięku.
Czułość układu jest regulowana przy pomocy potencjometru VRl. Parę Darlingtona może stanowić scalony element Darlingtona TIP12 2 lub dwa pojedyncze tranzystory typu ZTX300. Sensor wilgoci wykonany został z kawałka płytki uniwersalnej, w której co drugie paski zostały połączone ze sobą, tworząc zachodzące na siebie widełki (patrz rys.l). Układ zasilany jest baterią 9V typu PP3.
Rys. 1. Schemat ideowy sygnalizatora deszczu.
Elektronika Praktyczna 2/98
13
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Tym razem w ramach "Projektów Zagranicznych " przedstawiamy aż cztery urządzenia. Trzy z nich, ze względu na ogromną prostotę układową, zostały opisane bardzo skrótowo. Ich montaż można bez trudu przeprowadzić na płytkach uniwersalnych, lub bardzo popularną metodą "w pająku". Bardziej skomplikowany układ odwracacza sygnału wideo opisaliśmy szczegółowo, został przedstawiony także widok ścieżek na płytce drukowanej wraz z rozmieszczeniem elementów.
Proste urządzenie alarmowe
Układ przedstawiony na rys.3 został opracowany z myślą
0 ochronie różnych przedmiotów przy pomocy pętli z przewodnika lub przełącznika rtęciowego. Tranzystor TRI i związane z nim elementy tworzą przełącznik, który w normalnych warunkach jest wyłączany przez zwarcie jego bazy do masy (pętla NC). Gdy pętla ta zostanie przerwana, tranzystor TRI zaczyna przewodzić
1 powoduje włączenie tyrystora CSRl. Zostaje uruchomiony generator astabilny z układem ICl (5 55), który powoduje migotanie diody LED Dl.
Następuje także wyzwolenie układ monostabilnego IC2, który generuje trwający około dwie minuty impuls, podczas którego brzę-czyk WDl emituje sygnał akustyczny. Po zakończeniu alarmu dźwiękowego dioda LED będzie
nadal zapalać się i gasnąć. Można to przerwać otwierając przełącznik Sl, wyłączający zasilanie.
Spoczynkowy pobór prądu układu jest bardzo mały, ponieważ rezystancja Rl jest bardzo duża. Zamiast pętli przewodnika można zastosować przełącznik rtę-
ciowy obchodząc się z nim z należytą ostrożnością - rtęć jest silnie toksyczna.
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
B-12V
4 8 4 B <600mA
100kl| RESET +VCC i hJ i
s 2k2| 1 ""I 1
2
+ IC1 e IC2
4.7 JF _ NE555 T NE555
S1\ Zerowanie m n R7
| -------------1 GND ]H4
+ 3 N.c KjSaoo 5 CSR1 C106O 1 I 1 znooo
k
i---1 / D1 ^
MN1604 Czerwona C2 C3
Zk2 IOuF 100uF
Rys. 3. Schemat ideowy urządzenia alarmowego.
Elektronika Praktyczna 2/98
13
MINIPROJEKTY
Elektroniczny generator efektów - wszystko w jednym
Niebywała
popularność
opisywanych
dotychczas w EP
generatorów efektów
akustycznych jest dla
nas zachętą do
kontynuowania
prezen tacji tego typ u
urządzeń.
Tym razem
przed sta wiamy
niezwykle prosty
generator dziewięciu
efektów akustycznych,
który w skrócie można
przedstawić jako
"wszystko w jednym".
Układ scalony HT2337 spełniający rolę "mózgu" generatora jest bardzo ciekawym elementem. Dzięki wbudowanej programowalnej matrycy PLA (ang. Pr ogram-mable Logic Array) - rys. 1, użytkownik może "zamówić" własne wersje układów, generujących dźwięki spełniające indywidualne wymagania. W prezentowanym opracowaniu zastosowano jedną z prepr ogram owalnych wersji układu HT2887, oznaczoną sufiksem "D". W obydwu matrycach PLA tej wersji układu zaprogramowano szereg dźwięków bardzo "przydatnych" w życiu codziennym, tzn. strzały z pistoletu maszynowego, dźwięk silnika samolotu, odgłosy ptaków itp.
VDD
Oacyltior
T
HT2887
DzUnlk
KEYZO-*
Matryca FU
Gsnantar tflktu
WziYiftcriaci
wrtfctawyLED-^ŁOa
I
1X31
Przetwornik C/A
-KiOl/T
Schemat
elektryczny urządzenia przedstawiono na rys. 2. Tranzystor Ql spełnia rolę wzmacniacza mocy, który bezpośrednio steruje głośnik dołączony do zacisków SPK. Rezystor Rl odpowiada za tempo odtwarzania dźwięków.
Układ HT2337 może być zasilany napięciem z przedziału 3..4,5V. Aby ułatwić zasilanie generatora z typowych zasilaczy (np. o napięciu wyjściowym 5V) zastosowano diodę Dl. Jeżeli urządzenie będzie zasilane napięciem niższym od 4,5V, to należy je dołączyć bezpośrednio do zacisku VDD. W obydwu przypadkach wspólnym (ujemnym) biegunem zasilania jest GND.
Generator zmontowano na płytce drukowanej, której mozaikę ścieżek przedsta-
Rys. 2.
wiono na rys. 3. Schemat montażowy przedstawiono na rys. 4. Płytka pokazana na rysunkach różni się nieco od modelu (zdjęcie), który pierwotnie był przystosowany do współpracy z przetwornikiem piezoceramicz-nym. Podczas testów okazało się, że znacznie lepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie elektromagnetycznego przetwornika dźwięku. Zapewnia on zdecydowanie większą głośność generowanego sygnału.
Ze względu na ogromną prostotę urządzenia jego uruchomienie nie sprawi trudności także mniej wprawnym amatorom. Zalecane jest stosowanie podstawki pod układ US1. KR
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: l20kO R2: lkG Półprzewodniki
USl: HT2887D
Gl: BC547 lub podobny
Dl: 1N4001 lub podobno
Różne
S1..9: mikroprzełqczniki
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AYT-1217.
? UDD
DOOOOOOC
KEV1
KEV3
O O
o o
GWD
?
KEV5 O O
dlmu
o KEY7 O o
?
KEY2
KEY4
KEYG
KEY8 ?
Rys. 3.
Rys. 4.
72
Elektronika Praktyczna 11 /9S
NOWE PODZESPOŁY
"Okienkowy" watchdog-timer firmyTEMIC
Układy U5020 i U5021 są specjalizowanymi układami watchodogów o rzadko spotykanych właSciwoSciach. Są one bowiem wyposażone w cyfrowy komparator okienkowy, który wymusza na nadzorowanym systemie cyfrowym koniecznoSć "gaszenia" watchdo-ga w SciSle okreSlonym przedziale czasu. Jeżeli nadzorowany system wygeneruje sygnał dla watchdoga poza oknem czasowym (zbyt wczeSnie lub zbyt późno), jest automatycznie zerowany.
Kolejną, bardzo interesującą właSciwoScią prezentowanych układów jest możliwoSć współpracy z mikrokontrolerami pracującymi w reżimie ograniczonego poboru mocy.
W oszczędnym trybie pracy okno czasowe jest powiększane, co pozwala na wydatne zmniejszenie częstotliwoSci taktowania rdzenia procesora. Układ U5020 jest wyposażony w szeSć wejSć wake-up, a wersja U5021 w jedno takie wejScie.
Schemat blokowy układu U5021M przedstawiono na rys. 1.
Układy U5020M są dostępne w obudowach SO-16 i mogą pracować w przedziale temperatur -4O..+85C (układy U5021M odpowiednio: SO-8 i -4O..+125C).
Przedstawicielami Temica w Polsce są firmy: EBV (teł. (0-71) 342-29-44) i Macropol (teł. (0-22) 822-43-37).
1OnF
Rys. I.
Wake-up \-\
U5021
la RC Oscillator
5 i----------------- ----> OSC
f
OSC State machinę
2 Input slgnal condltlonlng POR POR Test logie
Power-on rBset ~>
3
1 7
Enable
Bcternal swltchlng circuitry
GND
Rejestrator temperatury f irmv m= -^ik-i-* -^
Dallas nieustannie poszerza rodzinę układów służących do pomiaru temperatury. Najnowszym opracowaniem firmy jest układ DS1615, który integruje w sobie wszystkie elementy rejestratora temperatury. Schemat blokowy wnętrza układu przedstawiono na rys. 2.
Termometr wykorzystuje do pomiaru wewnętrzny czujnik temperatury. Może ją mierzyć w zakresie -4O..+85C. DokładnoSć pomiaru wynosi ą2C. Niezbędnym elementem każdego rejestratora jest zegar, ustalający podstawę czasu do pomiaru. W układzie DS1615 zintegrowano kompletny zegar z kalendarzem, który auto- xi matycznie uwzględnia rok prze- ^ stępny. We wnętrzu układu zna- M jduje się pamięć nieulotna o po-jemnoSci 2048 słów, w której zapisywane są wyniki kolejnych po- _!5
Ś A Ł 1, 1,' Ł Ś \ 0U1
miarów tworzących historię temperatury w badanym punkcie. Odstęp pomiędzy pomiarami jest programowany w zakresie 1..255 minut. Dodatkowym wyposażeniem układu DS1615 jest termostat, który ^ można wykorzystać do sterowania Rys. 2.
systemem chłodzenia lub ogrzewania.
Dostęp do rejestrów i pamięć układu jest możliwy poprzez trójprzewodowe złącze synchroniczne lub standardowy RS232.
Przedstawicielem Dallasa w Polsce jest firma WG-Electronics (teł. (0-22) 621-77-04).
SCLK
RST l/O
COUSEL Tx Rx
SERIAL INTERFACE
ą DALLAS
W SEMICONDUCTOR
MEMORY RJNCTION CONTROL
O5CILLATOH
AND
Dl VI DER
INTEHNALRTC
ANDCONTROL
REOISTERS
CONTROL
ŁOSIC
TEMPERATURĘ SENSOR
RTCANDCONTROL REGISTEHS
USER NV RAM
OPTIONAL SERIAL NUMBER
ALARM TIME 5TAMP
AND DURATION LOOOING MEMORY
HISTOGRAM MEMORY
TEMPERATURĘ LOGGING MEMORY
Elektronika Praktyczna 11/98
73
NOWE PODZESPOŁY
Przed wzmacniacz mikrofonowy z kompresorem i bramką szumu
ANALOG DEVICES
Układ SSM2165 zainteresuje z pewnoScią wszystkich fanów techniki audio. Jest to bowiem jednoukładowy "kombajn" spełniający rolę zaawansowanego przedwzmacnia-cza mikrofonowego.
Jak widać na rys. 3, w skład tego układu wchodzą wszystkie elementy niezbędne do zbudowania pełnowartościowego wzmacniacza z kompresorem i odcinaczem szumów. Przy pomocy elementów zewnętrznych można ustalić stopień kompresji (w zakresie 1:1..15:1) oraz czas reakcji kompresora.
Układ SSM2165 występuje w dwóch wersjach:
SSM2165-1, który charakteryzuje się wzmocnieniem VCA 18dB i progiem zadziałania kompresora 320mV, SSM2165-2, który charakteryzuje się wzmoc-
nieniem VCA 8dB i progiem zadziałania kompresora 250mV. Obydwie wersje układu mogą pracować w przedziale temperatur -4O..+85C. Dostępne są dwie wersje obudów: DIP8 oraz SOIC8.
Przedstawicielami Analog De-vices w Polsce są firmy: Alfine (tel. (0-61) 820-58-11) i Elbatex (tel. (0-22) 868-22-78).
W&jścle i/ audio o1|
SSM2165
GndTT
AVGCAPT5~
C3=L
>VOUT
Rys. 3.
COMPRESSION R1n HATIOSET
25k
Nietypowy czujnik temperatury firmy
EPSON
Jedną ze specjalnoSci firmy Epson są różnego typu oscylatory. Efektem prac badawczych prowadzonych w laboratoriach tej firmy jest opracowanie rezonatora - czujnika temperatury, który przetwarza jej wartoSć na podstawową częstotliwość drgań (40kHz).
Czujnik HTS-206 jest montowany w walcowej obudowie o Średnicy zaledwie 2 mm i wysokoSci 6 mm. Zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi -4O.. + 85C,
a współczynnik przetwarzania (dla podstawowej częs-totliwoSci rezonansowej) -29,6ppm/C (rys. 4). Kształt charakterystyki przetwarzania jest w dużym przybliżeniu liniowy, co ułatwia konstruktorom stosowanie tego elementu.
Przedstawicielem Epson a w Polsce jest firma Eurodis (tel. (0-71) 675-741).
LHHmj
3000 2000 1000 0 1000
-- Ś- ^-
"^Ś^ ----. k
4000
40
Rys. 4.
30 20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 BO 90 [C]
Konwerter szeregowo-równoległy firmy DALLAS
SEMICONDUCTOR
Układ DS1280 opracowano z mySlą o stosowaniu w zupełnie nietypowych aplikacjach. Spełnia on bowiem funkcję konwertera pomiędzy 3-przewodową, szeregową magistralą danych, a pamięciami lub innymi układami zapisywanymi i odczytywanymi równolegle. Schemat blokowy układu DS1280 przedstawiono na rys. 5.
Przy pomocy układu DS1280 można zaadresować do 512kB pamięci. Dzięki wbudowaniu w strukturę modułu arbitrażowego, DS1280 udostępnia takie same operacje, jak w przypadku pamięci dwuportowych. Transmisja przesyłanych danych jest sprzętowo zabezpieczona przez moduł obliczania sumy kontrolnej CRC.
Obecnie są dostępne wersje układów w obudowach PQFP44, 68 i 80. Układy są przystosowane do pracy z napięciem zasilania równym 5V.
Przedstawicielem Dallasa w Polsce jest firma WG-Electronics (tel. (0-22) 621-77-04).
Tylko w układach DS12B0O-68 DS12800-80
L DALLAS
W SEMICONDUCTOR
SERIAL/SYSTEM CONTROLMUX
CER PER WER
-\ A01-A18R
RAM ADDRESS BUS
D0R-D7R RAM DATA BUS
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 11/98
NOWE PODZESPOŁY
Układ zabezpieczający akumulatory litowo-jonowe
LI PS
firmy
Układ SAA1502A firmy Philips Semicon-ductors ma za zadanie nie dopuścić do sytuacji, w której mogłoby nastąpić uszkodzenie baterii litowo - jonowej. Jest on przeznaczony do bezpośredniego montażu w baterii.
Układ SAA1502A kontroluje prąd i zapewnia, że założona wartość natężenia prądu zarówno podczas ładowania jak i rozładowywania baterii nie zostanie przekroczona. W sytuacji gdy istnieje zagrożenie przeładowania baterii, układ SAA150 2A automatycznie odcina ją od źródła zasilania. Analogicznie układ zachowuje się w sytuacji, gdy istnieje zagrożenie rozładowania baterii poniżej napięcia progowego
B+
l---------O-
Układ SAA1502A, montowany w obudowie SO-16, składa się z kontrolera BCD PowerLo-gic i wysoko wydajnego układu MOSFET wyprodukowanego w technologii TrenchMOS*. Technologia ta, dzięki bardzo małej rezystancji kanału włączonego tranzystora (standardowo poniżej 60 mQ] i niezwykle małemu poborowi prądu przez kontroler BCD PowerLogic (podczas pracy 7|jA, podczas uśpienia 0,1 |jA] zapewnia, iż pobór mocy układu SAA1502A z baterii jest pomijalnie mały.
Schemat aplikacyjny układu SAA1502A przedstawiono na rys. 6.
Przedstawicielami Philipsa w Polsce są firmy: Eurodis {tel. {0-71} 875-741}, Spoerle (iel {0-22} 808-04-47} i Setron {tel. {0-22} 834-47-38}.
Do obciążania IrttndnnM
LHon
SAA1W2AT5
| H2 1QMQ
ST
Vhi
LF
VM
VM
PHILIPS
-C3
-C4
OT
VM
Rys. ó.
Pamięciowe nowości firmy
SIEMENS
Siemens rozpoczął produkcję miniaturowych modułów pamięciowych SDRAM o pojemność 128MB do przenośnych komputerów typu notebook. Moduły SO-DIMM mają wysokość zaledwie 1 cala, co wymusiło na producencie zastosowanie w nich najnowszych pamięci wykonywanych w technologii O,24|xm.
Kolejną "pamięciową" nowością Sie-mensa są nowe układy pamięci SGRAM (ang. Syn-chronous Graphics RAM] przystosowane do pracy w systemach taktowanych zegarem o częstotliwości o d lOOMHz do 166MHz.
W ocenie specj alistów
Elektronika Pr
związanych z producentami kart graficznych, nowe pamięci Siemensa umożliwią zbudowanie kart graficznych o wydajności co najmniej 28% wyższej niż dotychczas.
Piz ed stawi cielami Si emensa w Polsce są firmy, Elbaiex {tel. {0-22} 383-22-73} i Se-iron {iel. {0-22} 834-47-38}.
75
NOWE PODZESPOŁY
Półprzewodnikowy czytnik linii papilarnych firmy
Opublikowana w jednym z poprzednich numerów EP informacja o najnowszym produkcie firmy (wtedy jeszcze] SGS-Thomson - czytniku linii papilarnych - wywołała du-
0141"
zą sensację na rynku. Wtedy nie potrafiliśmy podać żadnych szczegółów dotyczących tego niezwykłego elementu, co teraz nadrabiamy.
Nowa seria układów
STMcrootactrorics
nosi nazwę TouchChip. Pierwszym jej reprezentantem jest STFP2015-50, którego struktura czujnikowa składa się z blisko 100000 punktów, co daje gęstość optyczną 500 punktów na cal. Działanie czujnika polega na skanowaniu powierzchni izolatora, pod którym znajdują się czujniki pojemnościowe. Matryca czujników jest skanowana z częstotliwością 10 Hz przez zintegrowany z nią, rozbudowany system przetwarzania A/C. Wyjście danych przetwornika jest równoległe, natomiast programowanie i sterowanie pracą czytnika odbywa się poprzez interfejs PC. Wymiary kompletnego czujnika
wynoszą 35 x 35 mm, jego grubość 5 mm. Na płytce nośnej zintegrowano wszystkie elementy niezbędne do pracy układu. Pole czytnika jest pokryte materiałem odpornym na udary mechaniczne, co gwarantuje jego długowieczność. Pola czytnika ma wymiary: 20 x 15 mm.
Przedstawicielami STMicroelec-tronics w Polsce są firmy; Elbatex (iel. {0-22} 383-22-73}, Eltron (iel {0-71} 343-97-55}, Eurodis (tel. {0-71} 87-57-41}, Macropol {iel. {0-22} 322-43-37}, Setron {tel. {0-22} 834-47-38} i Spoerle {iel. {0-22} 848-52-27}
76
Elektronika Praktyczna 11/98
PROGRAMY
PŁYT
C D - E P
ST6-Realizer w praktyce
czyli zostań "malarzem" programów - kontroler napięcia akumulatora samochodowego, część 2
W drugiej części artykułu
pokażemy dwa ostatnie etapy
realizacji przygotowywanego
projektu: jego symulację oraz
programowanie procesora.
W ten sposób kończymy opis -
prawda, że szybko? - pełnego
cyklu "pisania" programu dla
prostego urządzenia. Opracowanie
tego programu dowolną ze
standardowych metod wymagałoby
znacznie więcej trudu.
Rys. 7.
Rys. 8.
J l-r
Rys. 9.
B1BIBIBI Pil
W pierwszej części artykułu przedstawiliśmy trzy pierwsze etapy realizacji projektu, które kończą się kompilacją przygotowanego programu. Zgodnie z prawami Murp-hy'ego efekty uzyskane po skompilowaniu programu są rzadko zgodne z zamiarami programisty i dobrym zwyczajem jest analiza jego działania. ST6-Realizer jest standardowo wyposażony w doskonały analizator, którego sposób wykorzystania przedstawiamy w artykule. Rozpoczynamy więc!
Etap 4 - weryfikujemy sposób działania programu
Program symulatora można uruchomić bezpośrednio z paska narzędziowego ST6-Realizera (rys. 7). Po otworzeniu się okna ST6-Simulator należy wybrać w menu Filei New i wskazać plik zawierający przygotowany uprzednio schemat symulowanego projektu (rys. 8). Jest on automatycznie przekształcany do pliku z rozszerzeniem *.sef -rys. 9, w którym są przechowywane informacje o wszelkich nastawach symulacji. Program umożliwia nadanie dowolnej nazwy plikowi *.sef, ale najrozsądniejszym wyjściem jest nazwanie go w taki sam sposób, jak pliku zawierającego schemat.
Ogromną zaletą programu symulacyjnego ST6-Realizera jest jego intuicyjna obsługa. Wyobraźmy sobie standardową, laboratoryjną procedurę testowania projektowanego przez nas urządzenia - niezbędny jest jakiś zasilacz generujący regulowane napięcie oraz przyrząd umożliwiający obserwację stanów logicznych na wyjściach mikrokon troi era. Wszystkie te elementy znajdziemy w ST6-Simulatorze!
W dość "tajemniczy" sposób rozwiązali twórcy ST6-Realizera sposób dodawania do schematu generatorów sygnałów oraz urządzeń monitorujących. Ich instalację należy rozpocząć od wskazania myszką połączenia, do którego chcemy wybrany moduł dołączyć (rys. 10). Wskazane połącze-
wiono na rys. 12. Nie jest on wykorzystywany w symulacji prezentowanego projektu.
11.
/ Generator przebiegu sinusoidalnego o regulowanej amplitudzie, offsecie i częstotliwości. Zakres zmian amplitudy odpowiada 8-bitowej szynie danych. Graficzny symbol tego elementu przedstawiono na rys. 13. Obok widoczne jest okno kon-
v0n1
255
Rys. 12.
figuracyjne, przy pomocy którego można w dowolny sposób ustalić parametry przebiegu. Element ten wykorzystamy w procesie symulacji, gdzie zastąpi napięcie akumulatora.
. / Generator przebie-Igu prostokątnego p rogramowanej
Rys. 13.
Rys. 10.
nie zostaje automatycznie otoczone ramką, a na pasku narzędziowym uaktywniane są ikony (rys. 11], pozwalające umieścić na planszy schematu wybrany moduł.
Dostępne są: / 8-bitowy programator numeryczny, przy pomocy którego można ręcznie zadać dowolną wartość z przedziału 0.255, Jego symbol graficzny przed sta -
częstotliwości, wypełnieniu, amplitudzie i offsecie. Symbol graficzny tego elementu przedstawiono na rys. 14. Obok znajduje się okno konfiguracji, przy pomocy którego można dobrać parametry przebiegu wyjściowego. Maksymalna wartość generowana na wyjściu tego elementu wynosi 255, co odpowiada 8-bitowej szynie danych.
/ Tabele opisujące zmiany wartości danych na 8-bitowej szynie. Symbol graficzny tego elementu przedstawiono na rys. 15. Jest to bardzo silne narzędzie symulacyjne, ponieważ umożliwia dokładną analizę czasową układu. W prawej części okna konfiguracyjnego (rys. 15] program tworzy uproszczony wykres czasowy przebiegu zadanego przez użytkownika.
Elektronika Praktyczna 11/9S
PROGRAMY
PŁYT
C D - E P
vOnO
IM | | =1
Rys. 14.
vOnO
OOOOOOOOb
Rys. 16.
vOnO
Wszystkie dotychczas wymienione elementy służą do generacji wymuszeń (pobudzeń] dla testowanego systemu. Twórcy symulatora przewidzieli także dwa moduły umożliwiające obserwację stanów wyjść oraz stanu wejść.
Rolę standardowego wskaźnika stanu szyny danych może I spełniać sonda logiczna, której symbol graficzny oraz okno konfiguracyjne przedstawiono na rys. 16. Możliwe jest wyświetlanie wskazań w jednym z czte-
rech systemów liczbowych, a sonda automatycznie dopasowuje liczbę linii wejściowych (1 ..8] w zależności od szerokości moni-torowanej szyny danych.
Drugim modułem wykorzystywanym do monitorowania stanu linii danych jest oscyloskop, którego symbol graficzny oraz okno konfiguracyjne przedstawiono na rys.
17. Oscyloskop może pracować w sposób zadany przez użytkownika - jednoprzebiegowo, w sposób ciągły oraz wyzwalany przez wskazane zbocze wybranego sygnału pojawiającego się na szynie danych. Możliwe jest także ustalenie czułości oscyloskopu, co pozwala na precyzyjne śledzenie niewielkich oscylacji wokół stałej wartości na szynie danych. Obydwa opisane elementy monitorujące zastosowano do analizy projektowanego układu (sche- Rys. 18. mat przedstawiono na
rys. 18). Na rys. 19 pokazane zostały efekty pracy monitora napięcia akumulatora samochodowego widoczne na ekranach "oscyloskopów" dołączonych do wejścia i wyjść mikro kontrolera.
ADC IN
MII III
E
GREEN LED
Ś0)
LED RED
Rys. 19.
Etap 5 - abstrakcja ciałem się staje
Jeżeli analiza pracy układu wypadła pomyślnie, to możemy przejść do przedostatniego etapu realizacji projektu - tzn. zaprogramowania mikrokontrolera. Najtań-
17
Rys. 20.
szym sposobem jest wykorzystanie kitu AVT-363 (ew. z adapterem AVT-363A] oraz oprogramowania znajdującego się na płycie CD-EP2 (pomyłkowo podaliśmy w EP10/98, że jest to płyta CD-EP4). W katalogu \sgs_thom.st6\sk.622xal znajduje się instalacyjna wersja oprogramowania do obsługi programatora. Wystarczy uruchomić program setup.exe, który podpowie kolejne kroki.
Po zainstalowaniu programu należy podłączyć programator do wybranego złącza LPT (1 lub 2] i skopiować do katalogu z zainstalowanym programem plik kii&22x.de_, zmieniając jego nazwę na kit&22x.dev. Oryginalny plik konfiguracyj-ny zostanie w ten sposób usunięty, ale nie będzie on już potrzebny.
Następnie uruchamiamy program si622x.bat, który automatycznie inicjuje sterowniki niezbędne do działania właściwego programu. Oprogramowanie pracuje zarówno w DOS, jak i z Windows 3,lx/95/9B. W niektórych przypadkach (dotyczy Windows 95/ 98] należy w pliku config.sys dopisać linię switches = fc, co likwiduje możliwość błędnej pracy programu.
Po uruchomieniu programu st622x.bat wybieramy w menu typ procesora, dla którego przygotowano projekt (rys. 20]. Przy pomocy opcji Iopw górnym menu ustalamy, do którego z portów LPT dołączono programator. Następnie należy załadować do bufora program w postaci pliku HEX (powstaje on w wyniku pracy ST6-Realizera] i zainicjować programowanie procesora (opcja Próg). Programowanie kończy komunikat o poprawnym lub błędnym wyniku programowania. W pierwszym przypadku -możemy przejść do ostatniego etapu projektu, tj. montażu i uruchomienia monitora.
Piotr Zbysiński, AVT
Program STS-Realizer oraz komplet narzędzi i danych katalogowych do mikrokont-rolerów ST&2 znajdują się na płycie CD-EP2.
Uwaga! Prosimy o nadsyłanie pomysłów, które chcielibyście zrealizować przy pomocy STS-Realizera. Wybrane najciekawsze propozycje przedstawimy na łamach EP.
Komplet plików wchodzących w skład projektu TESTER znajduje się w Iniernecie pod adresem; www.avt.com.pl/avt/ep/ftp.
80
Elektronika Praktyczna 11 /9S
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych ukfadów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 200,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Zdalnie sterowany zamek szyfrowy
Proponowany układ
zaprojektowano jako
zainek elektroniczny
sterowany podczerwienią,
uniemożliwiający na
przykład uruchomienie
samochodu (immobiliser).
Nic nie stoi na
przeszkodzie, aby
prezentowany układ
zastosować do zdalnego
sterowanie innymi
obiektami.
Projekt
053
Prezentowany w artykule układ zamka elektronicznego jest sterowany promieniowaniem podczerwonym, z protokołem transmisji RC5. Jako nadajnika użyto typowego "pilota" zdalnego
sterowania do obsługi TV, z układem scalonym SAA3010. Do odbioru promieniowania zastosowano diodę SFH505A, a jako dekoder i układ
sterowania jednoukładowy mi kr o kontroler AT39C2051.
Nadajnik
Dążąc do zminimalizowania kosztów i nakładów pracy, wykorzystano gotowy nadajnik zdalnego sterowania do odbiornika TV pracu-
jący w kodzie RC5, posiadający klawiaturę cyfrową 0-9 i klawisz włącz/wyłącz. Najprostszy model jest dostępny za około 15 zł.
Najlepiej opisanym układem nadajnika, pracującym w kodzie RC5, jest układ scalony SAA3010 firmy Philips. Układ ten realizuje wszystkie funkcje nadajnika, ma możliwość wygenerowania 2048 różnych słów i pracuje w szerokim przedziale napięć zasilających (od 2V do 7V). Na rys. 1 został przedstawiony schemat klawiatury układu SA-A3010 jako nadajnika IR.
Doprowadzenie jednego z sygnałów wyjściowych DR0..DR7 do któregoś z wejść X0..X7, spowoduje wygenerowanie jednego z 64 rozkazów. Formowanie adresu urządzenia odbywa się
TP1 TP2
za
Zf
za
X7 HB XE X4
X2
XI
-DC SAA301 0 17
_______ZQ
f
i
0 *-
A ^-
1
27 Tfl
24 23 22 21 -r -* -* 111 1* 13
^- i------------- -* 11 10
-* -*Ś 0
1 V
t 7 14
DH0 DR1 DR2 IHO DH4 DRB
om
DR7
xo
X1
X2
#23
X3
X4
X6
XB
X7
zo
Z1
Z2
Z3
i
1T 10 15 13 12 11 10 0 21
22
24 25
26 27
SAA3010
20 19 18
Rys. 1.
DATAMDATAS3H TP1 TP5 OSC
Elektronika Praktyczna 11/9S
S1
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
start
czas potwierdzania detekcja bity wciśnięcia klawisza kodu startu
Rys. 2.
bit sterowania
przez zwarcie jednego z czterech wejść adresowych Z0..Z3 z odpowiednim wyjściem DR0..DR7. Można wygenerować do 32 adresów urządzeń. Równoczesne zwarcie kilku przycisków powoduje zatrzymanie pracy układu.
Na wyprowadzeniu 7 układu scalonego pojawia się kompletne słowo, zawierające adres urządzenia i numer rozkazu, zakodowany bi-fazowo. Kodowanie bifazowe polega na zmianie fazy sygnału na przeciwny w połowie bitu. Zero logiczne jest reprezentowane przez zmianę sygnału ze stanu wysokiego do niskiego, natomiast logiczna jedynka przez zmianę
numer polecenia
stanu sygnału z niskiego na wysoki.
Naciśnięcie dowolnego przycisku spowoduje wygenerowanie 14-bitowego słowa, schematycznie pokazanego na rys. 2. Liczba powtórzeń wysyłanych słów zależy od czasu trzymania przycisku.
Znaczenie bitów w słowie jest następujące:
- dwa bity startu "S", które są przeważnie jedynką;
- jeden bit kontrolny "T", który zmienia się po każdorazowym naciśnięciu i zwolnieniu przycisku;
- pięciu bitów adresu "A0..A4", służących do adresowania 32 różnych urządzeń;
- sześciu bitów rozkazu, służących do generacji 64 rozkazów. Więcej szczegółów
0 układzie SAA3010 można znaleźć w [1].
Zasada działania
Po włączeniu zasilania układ pozostaje w stanie czuwania i po przyjęciu kodu użytkownika przechodzi do wykonania głównego zadania, załączenia w odpowiedniej kombinacji dwóch przekaźników wykonawczych. Kod użytkownika skład się z sześciu cyfr
1 znaku końca wprowadzania. Po trzykrotnej próbie błędnego wprowadzenia kodów, układ blokuje się i nie reaguje na polecenia z pilota.
W stanie czuwania, czyli po włączeniu zasilania, przekaźniki wykonawcze mogą być ustawione programowo dowolnie, to znaczy włączone lub wyłączone zależnie od potrzeby. Każde
poprawnie przyjęte i zdeko-dowane słowo jest potwierdzane krótkim sygnałem dźwiękowym.
Po włączeniu zasilania układ zamka zgłasza się krótkim sygnałem dźwiękowym i błyśnięciem diodą LED. Dalsze działanie jest następujące:
1. Odebrane słowo i zaakceptowane przez procesor (poprawny format i właściwy adres) jest akceptowane sygnałem dźwiękowym.
2. Właściwa kombinacja sześciu rozkazów (lub cyfr) i rozkazu nr 12 (zazwyczaj wł./wył.) uruchamia przekaźniki.
3. Włączone urządzenie można wyłączyć trzykrotnie naciskając klawisz z rozkazem nr 12.
4. Trzykrotne wprowadzenie błędnego kodu powoduje: blokadę zamka (układ nie reaguje na polecenia wydawane z pilota), wyzwolenie sygnału dźwiękowe-
VGG
Rys. 3.
82
Elektronika Praktyczna 11/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Listing 1.
i PROGRAM MODYFIKOWANY NA AT2051 - ZAMEK ELEKTRONICZNY IR i NADAJNIK SAA3010 Z KWARCEM 432kHZ
WIDTH 2 50 i L S H TO HIGH EIT
PGLEN 2 50 i H S L TO LOW EIT
ORG 00H i R5 ADRES
JMP START i R4 DANA
ORG 03H
JMP START iPRZERl .... jUWAGAlll DANE NA Pl ZANEGOWANE PRZEZ ODBIORNIK IR
ORG OEH iPRZER. OD TO RC55 : NOP
JMP START ;PRZER2 PETLi MOV R6, #00H i255xl4Usek
ORG 013H COUNTi MOV C, IRE
JMP START iPRZER.OD Tl JNC PETL iERAK SYGNAŁU RC5
ORG 2 3H MUL AE
JMP START MUL AE ; PĘTLA 16-TU CYKLI
ORG 2EH MUL AE
JMP START MUL AE
DJNZ R6.COUNT
IRE EQU P3.7 iODEIORNIK JEST GOTOWY DO DEKODOWANIA KODU
EUZ EQU P1.0 iLICZONE JEST 13 EITOW Z POMINECIEM PIERWSZEGO STARTOWEGO EITU
LED EQU Pl.l WORD! MOV R7,#13 ,PĘTLE 111,223,221
WY1 EQU P1.5 MOV R5 , # 0 OH
WY 2 EQU P1.6 MOV R4 , # 0 OH
EUF1 EQU 10H ; 8 EAJTOW ;H NA L PIERWSZY POL EIT START
EUF2 EQU 1SH ;8 EAJTOW ZMNi JE IRE.ZMN ;CZEKA NA ZMIANĘ
EUF3 EQU OSH ;8 EAJTOW MOV A, #111 iCZAS 1/4EITU
XLI EQU 0F6H ; PRĘDKOŚĆ PRACY RS 4800 FT 18,432 F6 CALL CZAS
;EUF3+2 ILOSC POWTURZEN MOV A,#223 iCZAS 1/2 EITU
ORG 2FH CALL CZAS
.............................................. NEKEIT:
START: MOV C,IRE
S ET E P 3 . 2 RLC A jMASKA Pl.0
S ET E P 3 . 5 MOV R6,A
S ET E P 3 . 3 MOV A,#223 iCZAS 1/2 EITU
MOV SP,#30H iSTOS CALL CZAS
MOV IE,# 00H MOV C,IRE
MOV IP,# 00H RLC A
CLR TCON.4 iSTOP ZEGARA CLR C
CLR TCON.5 i FLAGA PRZERWANIA ZEGARA ; PORÓWNANIE 112 POLOWY EITU
S ET E I E . 1 SUEE A, R6
CLR IP . 1 JZ PETL
MOV TMOD, tłOOlOOOOlE iUSTAWIENIE TO W MODZIE 1 CZASOMIERZ, MOV A, R4
;T1 MOD 1 LICZNIK RLC A
CLR TCON.6 iSTOP Tl MOV R4,A
MOV TH1,#XL1 iZEROWANIE Tl MOV A,R5
MOV T LI,# 0 OH RLC A
MOV TH0,#0FDH ; ZAŁADOWANIE ZEGARA STAŁA FFFF-10.000US MOV R5,A
MOV TLO, tłOFFH MOV A,#221 iCZEKAJ 1/2 EITU
CLR A iZEROWANIE RAM CALL CZAS
MOV RO,A DJNZ R7.NEKEIT ;NASTEPNY EIT LUE KONIEC SŁOWA
PPOi MOV @R0,A MOV R7, #2
INC RO SHIFTi MOV A, R4
CJNE RO,#2FH, PPO RLC A
MOV Rl, #EUF2 MOV R4,A
MOV RO, #EUF1 MOV A,R5
CLR PSW.4 RLC A
CLR PSW.5 MOV R5,A
SETĘ TCON.4 ; START ZEGARA DJNZ R7,SHIFT
CALL RS232A ; INICJACJA RS232 MOV A, R4
SETĘ SCON.l RR A
MOV EUF3+1,#EUF1 ; INICJACJA ZAPISU DO EUFORA RR A
MOV EUF3,#06H ; INICJACJA ZAPISU MOV R4,A
SETĘ WY1 i ELOKADA WYJŚCIA i-POROWNANIE CONTROL EITU (EIT 5 W REJESTRZE ADR CZYLI R5)
SETĘ WY2 CTRL! MOV A, R5
CLR EUZ ; Zerowanie syg. dzwiek. ANL A, #20H
MOV EUF3+2,#3 ;ILOSC POWTÓRZEŃ 3 ELEDU MOV E,A
CALL SZYFR ; WPROWADZENIE HASŁA XRL A,R3
CLR LED MOV R3 , E
MOV E, # 2 5 5 JZ PETL iJEZELI ZERO TO SŁOWO TO SAMO
CALL SYG1 RET i KONIEC PROCEDURY R5 ADR ,R4 DANA
JMP NIESK ...... SYGNAŁ DŹWIĘKOWY
SZYFR! i USTAWIENIE HASŁA "1,2,3,4,5,6" S YGN : MOV E, # 10 0
MOV EUF2, #01H SYG1 : NOP
MOV EUF2+1, #02H CPL EUZ
MOV EUF2+2,#03H CALL CZAS
MOV EUF2+3, #04H DJNZ E,SYG1
MOV EUF2 + 4, #05H CLR EUZ
MOV EUF2+5,#06H RET
RET ........ ZEROWANIE EUF1
ZEROWi CLR A
NIESK: NOP MOV RO,#EUF1
CLR IE . 7 ZEi MOV @R0, A
CALL RC55 ; PROCEDURA CZYTANIA IR INC RO
CALL PORADR iPOROWNANIE ADR. CJNE RO,#EUFl+7,ZE
CJNE A,E,NIESK iSKOK GDY ROŻNE RET
SETĘ LED ........
CALL SYGN CZASi NOP i ( (ACC X 6)+4)X0.65us
CLR LED NOP
CJNE R4 , #0CH, ZAPIS iJESLI NIE 12 TO DANA NOP
CALL POR iSKOK DO PORÓWNANIA NOP
MOV EUF3+1, #EUF1 DJNZ ACC,CZAS
CALL ZEROW i SKOK DO ZEROWANIA EUFORA DANYCH WEJ. RET
JMP NIESK PRZER1! JMP NIESK
..... ZAPIS DANYCH DO EUF1 ** i PROCEDURA PORÓWNANIA
ZAPISi iPROCEDURA ZAPISU DO EUFORA PORÓWNUJĄCEGO PORi MOV RO, #EUF1
MOV RO,EUF3+1 ;EUF3+1 ZNACZNIK POZYCJI DANEJ MOV Rl,#EUF2
CJNE R0,#16H,ZAP2 iWARUNEK NA WIELKOŚĆ TAEL.EUF1 MOV E,# 0 6
MOV RO,#EUF1 POROi MOV A, @R0
ZAP2 ! MOV A,R4 ; DANA DO ACC CLR C
MOV @R0,A SUEE A,*R1
INC RO JNZ ELOND jNIESK
MOV EUF3+1,RO INC RO
DJNZ EUF3.ZAP1 INC Rl
MOV EUF3,#06H DJNZ E,PORO
ZAP1 ! CALL WYKON ;REALIZACJA PO PRAWIDŁOWYM KODZIE
CALL RS232 ;Wyslanle ODCZYTANYCH DANYCH RET
CLR LED ELOND!
JMP NIESK DJNZ EUF3+2.KON
SETĘ WY1
;*****INICJALIZACJA LACZA RS SETĘ WY2
RS2 32A! CALL RS232
NOP JMP KONI
MOV SCON,#01000010E KONi RET
ANL TMOD, tłOOlOllllE WYKON! i PROCEDURA OTWARCIA
ORL TMOD,#00100000E CLR WY1
MOV TH1 , #XL1 CLR WY2
MOV T LI,# 0 OH SETĘ LED
SETĘ TCON.6 ; START LICZNIKA RET
RET .....PORÓWNANIE ADR.--.
PORADR!
MOV A,R5
RS 2 32 ! NOP ANL A, #00011HlE
JNE SCON.1,RS23E MOV E,A
ORL PSW,#08H iDRUGI EANK REJ. MOV A,P.3
MOV RO, #EUF1 i test ANL A,#00 ;00110000E
SWAP A
RS23i CJNE RO, #EUFl+7, RS RET
ANL PSW, tłllllOlllE iPRZEL NA PIERWSZY KONI ! NOP iPROCEDURA BLOKOWANIA
RS23E : RET CALL SYGN
RSi JNE SCON.l,RS SETĘ LED
MOV SEUF, @R0 CALL CZAS
CLR SCON . 1 CALL CZAS
INC RO CLR LED
JMP RS23 CALL CZAS
JMP KONI
..... IR .....
i program czytania kodu RC5 KWARC 18.432MHZ END
Elektronika Praktyczna 11/98
83
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
go. Z tego stanu można wyprowadzić układ przez wyłączenie zasilania, lub przez zerowanie procesora.
5. Włączony zamek można wyłączyć trzykrotnie naciskając klawisz z rozkazem nr 12, układ zachowa się jak wyżej.
Schemat zamka jest pokazany na rys. 3. Wysłane przez nadajnik słowo trafia do odbiornika SHF505 i po zdemodulowaniu jest przesłane do wejścia P3.7 mik-rokontrolera AT89C2051, gdzie jest sprawdzany format słowa i adres urządzenia. Jeżeli słowo jest poprawne to mikrokontroler informuje o tym krótkim sygnałem. Po przyjęciu poprawnego hasła procesor ustawia odpowiednio wyjścia Pl.5, Pl.6 i Pl.3. Wyjścia Pl.5 i Pl.6 sterują przekaźnikami lub innymi odbiornikami. Na wyjściu Pl.3 jest wskaźnikowa dioda LED.
Na schemacie jest pokazana pamięć EEROM 24C02, która może służyć do przechowywania hasła. W wersji opisywanej nie jest używana.
Mikrokontroler poprzez wejścia P3.4 i P3.5 odczytuje ustawiony adres urządzenia (są to dwa najmłodsze bity adresu) i porównuje go z przychodzącym słowem. Zwarcie pinów P3.4 i P3.5 do masy oznacza ustawienie adresu cztery (binarnie). Należy zwrócić uwagę, że ustawione adresy nadajnika i odbiornika muszą być zgodne. Zastosowany nadajnik należy dopasować do odbiornika, typowy nadajnik od odbiornika TV wysyła rozkazy z adresem "0".
Opis działania programu
Program rozpoczyna się częścią inicjującą rejestry specjalne i stałe używane w dalszej jego części (list. 1). Program główny NIESK, jest pętlą, w której procesor działa po włączeniu zasilania, aż do momentu użycia trzykrotnie rozkazu o kodzie 12 (koniec wprowadzania).
Początek programu to procedura RC55 - czytanie kodu RC5. Poprawnie odczytane słowo (z właściwym adresem, sprawdzonym w procedurze PO-
RAD R) powoduje uruchomienie procedury SYGN. Procedura ta uruchamia sygnał informujący o poprawnie przyjętym słowie. W następnym kroku programu słowo jest sprawdzane czy nie jest to rozkaz nr 12. Jeśli nie, to kod rozkazu jest wprowadzany do bufora BUFl w kolejności przyjmowania, maksymalnie sześć rozkazów. Jeżeli odebrany będzie rozkaz nr 12 to procesor zinterpretuje to jako koniec wprowadzania i uruchomi się dalsza część programu. Procedura POR porównuje wprowadzone dane, zapisane w tablicy BUFl, z hasłem znajdującym się w tablicy BUF2. Hasło do tablicy BUF2 jest zapisywane podczas inicjalizacji procesora procedurą SZYFR. Hasło jest dowolne (np.: 1, 2, 3, 4, 5, 6) i powinno być zmienione przed kompilacją.
Jeżeli wprowadzone dane są zgodne z hasłem, program przechodzi do procedury WYKON, która uruchamia przekaźniki i włącza diodę LED. Jeżeli hasło jest wprowadzone błędne, to program skacze do procedury BLOND. W tej procedurze jest sprawdzana liczba popełnionych błędów. Jeżeli limit nie został przekroczony, to program wraca do pętli NIESK, oczekując na nowe dane. Jeżeli limit błędów został przekroczony, to wywołana zostanie procedura KONI. W tej procedurze przekaźniki zostają ustawione w stan początkowy i program pozostanie w miejscu do zerowania lub wyłączenia zasilania.
Należy wspomnieć także o procedurze RS232. Jest to pozostałość po procesie uruchamiania programu. Procedura ta umożliwia wysłanie zawartości tablicy BUFl łączem RS na zewnątrz. Parametry transmisji: 4800 bodów, 8 bitów, jeden znak stopu. Istnieje możliwość wykorzystania tej procedury w innych częściach programu.
Procedura czytania danych RC55 sprawdza bit wejścia P3.7 i czeka do pierwszej zmiany stanu wysokiego na niski. Następnie przychodzące bity są porównywane z protoko-
łem RC5 (dokładnie opisany w [3]). Ponieważ synchronizacja odbywa się na drodze programowej, zmiana kwarcu w procesorze pociągnie za sobą zmianę czasu realizacji procedury CZAS, i należy zmienić parametr wywołania tej procedury, znajdujący się w akumulatorze. Zmiany takiej należy dokonać i wówczas, gdy kwarc w nadajniku IR będzie różny niż 432 kHz. Przy wykorzystaniu innych rezonatorów kwarcowych, należy brać pod uwagę, że jedno wywołanie procedury CZAS wyraża się wzorem: (ACCx6)+4 cykli rozkazowych, a długość jednego bitu w transmisji RC5 to 1,778 ms (z rezonatorem 43 2 kHz). Parametry wyjściowe procedury RC55 to w rejestrze R5 adres urządzenia i R4 numer rozka-
Uruchomienie
Uruchomienie, krok po kroku, powinno przebiegać w następujący sposób.
- Sprawdzić poprawność przepisanego programu i skompilować program dowolnym kompilatorem dla procesora 8051.
- Zaprogramować procesor (usługę taką wykonują firmy programujące EPROM-y za lzł).
- Włożyć do płytki zamka, procesor w podstawkę i włączyć zasilanie.
- Wprowadzić z pilota kod i nacisnąć klawisz wł./ wył., (po każdym naciśnięciu klawisza powinien być słyszalny sygnał dźwiękowy), układ powinien się włączyć (przekaźniki w pozycji wł.) dioda LED świeci.
W razie kłopotów z poprawnym działaniem układu należy: nacisnąć dowolny klawisz w pilocie zdalnego sterowania i sprawdzić czy procesor na tę czynność zareagował sygnałem dźwiękowym. Jeżeli nie, to należy sprawdzić oscyloskopem czy pracuje poprawnie oscylator mikrokontroler a, oraz sprawdzić czy poprawnie działa pilot zdalnego sterowania (ustawienie adresu urządzenia)
- na wyprowadzeniu 11 (P3.7) mikrokontroler a powinny pojawiać się impulsy po naciśnięciu dowolne-
go klawisza w pilocie zdalnego sterowania.
Brak impulsów oznacza uszkodzenie toru nadajnik -odbiornik. Ponowić próby z dowolnym pilotem zdalnego sterowania, jeżeli impulsy się pojawią, to oznacza, że poprzedni nadajnik IR był niesprawny. Jeśli impulsów brak, to oznacza niesprawność odbiornika.
Procesor akceptuje przychodzące słowa sygnałem dźwiękowym, ale zamek się nie włącza, prawdopodobnie użyty rozkaz końca wprowadzania ma kod różny od 12.
Modyfikacje programu można wykonać na płytce uniwersalnej z procesorem 80C51, posługując się emu-latorem pamięci EPROM. Tak powstał opisany program. Jeżeli dołączymy interfejs RS232 do procesora z jednej strony, a do komputera PC z drugiej, to przy wykorzystaniu programu TERM95, na ekranie komputera będą widoczne odbierane przez mikroprocesor znaki. Witold Trzebiński
Literatura:
1. L. Jednać - Nadawanie sygnałów zdalnej regulacji, Serwis Elektroniki 6/96.
2. Internet: http//www.phi-lips.com
3. K.D.Gens - Odbiornik sygnałów podczerwieni (RC5) dla komputera 8OC32, Elektor 4/94.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R5: 10kQ
Ró, R7: 470Q
R8: 270Q
Kondensatory
Cl: 10^F/10V
C2, C3: 30pF
C4:
C5:
Półprzewodniki
D1..D3: 1N401/50
D4: LED
Ul: AT89C251
(zaprogramowany)
U2: 24C02 (opcja)
U3: 74HC04
U5: SFH505
U4: LM7805
Różne
Ql, Q2: BD135
Pl, P2: przekaźniki 12V
buzer: miniaturowy
przetwornik piezoceramiczny
84
Elektronika Praktyczna 11/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Interkom do motocykla
Zaprojektowanie uHadu
ułatwiającego koniaki
kierowcy inoiocykla
z pasażerem oraz ze
świaiein poprzez
radioielefon CB było
spowodowane prośbami
znajomych
" m otorom a n i oków ".
Należało zbudować
układ prosiy w obsłudze
i iani. Pomysł był świetny,
trudno bowiem wyobrazić
sobie rozmowę
z pasażerem podczas
jazdy na motocyklu. A już
nie wyobrażam sobie
bezpiecznego prowadzenia
motocykla podczas
rozmowy przez radio CB
lub jakikolwiek inny
radiotelefon. Prostym
rozwiązaniem tego
problemu jest zastosowanie
prezentowanego układu.
Budowa interkomu
Interkom umieściłem w obudowie plastykowej z dwoma uchwytami. Na obudowie znajdują się dwa gniazda typu duży jack do podłączenia zestawów mik-rofonowo - słuchawkowych kierowcy i pasażera. Znajdują się tam również wyłącznik zasilania i wyłącznik układu VOXa. Z obudowy wyprowadzone są następujące przewody:
- przewód zasilający z bezpiecznikiem;
- przewód ekranowany z wtyczką do gniazda dodatkowego wyjścia głośnika radia CB (wtyczka jack mono);
- przewód płaski sześcioży-łowy do gniazda mikrofonowego radia CB (bez wtyczki - należy ją dobrać zależnie od typu radiotelefonu).
Układ składa się z następujących zasadniczych bloków (rys. 1):
X
o mi
UKŁAD VOK
1E ROZMOWY
NEROWCT
TOR
ROZMOWNY PASAŻERA
ZASILACZ
m
+1W
Rys. I.
- zasilacza;
- układu VOX (sterowanie radiotelefonem);
- toru rozmownego kierowcy;
- toru rozmownego pasażera.
Dostępne są dwa tryby pracy interkomu:
- rozmowa między kierowcą a pasażerem;
- rozmowa kierowcy przez radiotelefon i z pasaże-
Opis działania
Schemat elektryczny interkomu przedstawiono na rys. 2. Sygnał z mikrofonu umieszczonego w kasku kierowcy jest doprowadzony do wzmacniacza toru rozmownego. Mikrofon w kasku jest połączony za pomocą przewodu z tą częścią interkomu. Sygnał z mikrofonu kierowcy jest wzmacniany we wzmacniaczu zbudowanym na układzie LM336 (US2). Poziom sygnału wejściowego we wzmacniaczu US2 reguluje się za pomocą potencjometru POT2 o rezystancji lOkTl Wzmocniony sygnał jest skierowany do słuchawek zestawu rozmownego pasażera.
Sygnał z zestawu mikro-fonowo - słuchawkowego pasażera jest wzmacniany we wzmacniaczu zbudowanym również na układzie LM336 (US3). Wyjście
Projekt
054
wzmacniacza jest połączone ze słuchawkami w kasku kierowcy. Identycznie jak w US2, poziom sygnału wejściowego reguluje się za pomocą potencjometru POT3 o rezystancji lOkTl Takie połączenie dwóch oddzielnych wzmacniaczy pozwala na realizację rozmowy dupleksowej pomiędzy pasażerem a kierowcą motocykla.
Do sterowania pracą radiotelefonu w czasie jazdy służy układ VOX. Wykonany jest przy użyciu również układu scalonego LM3S6 (US1). Układ VOX jest sterowany sygnałem pochodzącym z mikrofonu kierowcy. Sygnał ten po wzmocnieniu w USl jest doprowadzone do zasadniczej części VOX-a oraz poprzez styki przekaźnika Pl do wejścia mikrofonowego radiotelefonu.
Przekaźnik Pl jest przekaźnikiem o sześciu sprężynach stykowych. Przy jego pomocy możemy dostosować interkom do sterowania radiotelefonami różnych typów (rys. 3). Czułość zadziałania VOX-a jest regulowana przy pomocy potencjometru POTl o rezystancji lOkTi. Opóźnienie układu VOX realizuje się przy zastosowaniu kondensatora C6, który jest włączony równolegle z cewką przekaźnika Pl. Im większa pojemność kondensatora C6, tym większa jest zwłoka przy przyciąganiu i zwalnianiu części ruchomej (kotwicy) przekaźnika Pl. Wartość pojemności kondensatora C6 dobrałem eksperymentalnie. W układzie modelowym C6 wynosi 470flF.
Ze względu na wymiary obudowy użytej do budowy interkomu, przekaźnik Pl został zamontowany na płytce drukowanej w pozycji leżącej.
Elementami układu wykonawczego VOX są tranzystory Tl (BC107) i T2 (BD135),
Elektronika Praktyczna 11/9S
85
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
+12VO
Do
zestawu
mic
kierowcy
Rys. 2.
tworzące układ Darlingtona sterujący pracą przekaźnika Pl. Zasilanie układu moto-rinterkomu jest realizowane z instalacji elektrycznej motoru 12V lub z oddzielnego akumulatora. Układ może być zasilany z tej samej baterii co radiotelefon. Pobór prądu w czasie rozmowy kierowca - pasażer (przy napięciu 12V) wynosi 25mA. W czasie rozmowy przez radiotelefon pobór prądu się zwiększa, ze względu na konieczność zasilania przekaźnika Pl i wynosi 45mA. Podczas jazdy motocyklem, kiedy nie rozmawiamy przez radiotelefon, możemy wyłączyć część wykonawczą układu VOX wyłącznikiem W2. Odcina on zasilanie cewki przekaźnika Pl. Tor rozmowny kierowcy, tor rozmowny pasażera oraz wzmacniacz wstępny układu VOX są zasilane napięciem 10V poprzez stabilizator scalony US4 7810. Układ wykonawczy VOX-a jest bezpośrednio zasilany napięciem 12V.
W celu zabezpieczenia motorinterkomu przed ewentualnym odwrotnym dołączeniem zasilania, zastosowano diodę D3. Jest ona włączona między masę a plus zasilania. Dodatkowo, w dodatnim przewodzie zasilającym umieściłem bezpiecznik Bl o wartości 0,2 5 A. Celem uniknięcia ewentualnych zakłóceń ze strony układu zapłonowego motocykla, umieściłem przed stabilizatorem scalonym filtr przeciwzakłóceniowy typu n złożony z dławika Li o wartości indukcyjności IliH i dwóch kondensatorów Cl i C2 o pojemności 150nF każdy. Włączenie i wyłączenie zasilania układu jest realizowane wyłącznikiem Wl.
Montaż układu
Montaż jest dość prosty i nie powinien stwarzać kłopotów.
Do wejścia
mikrofonowego
rtlf
Najistotniejsze jest to, aby zamontować interkom w takim miejscu motocykla, aby nie stwarzał problemów przy eksploatacji. Należy zwrócić uwagę na długość kabli:
- zasilającego;
- kabli połączeniowych do radiotelefonu;
- przewodów od zestawów mikrofonowo-słuchawko-wych kierowcy i pasażera.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R3: 10Q
R4: 4,7kQ
R5: 2,2Q
POT1..3: 10Q
POT4: Ó8Q
Kondensatory
Cl, C2, C4, Có, C14, C19:
150nF
C3, Có: 470^F/25V
C5: 4,7nF
C7, C15, C21, C24: 10^F/
25V
C8, C13, C20: 47^F/25V
CIO, C12, C17: 2,2^F/25V
Cli, Cló, C18: 47nF
C23, C22: 220nF
Półprzewodniki
US1..3: LM386
US4: 7810
Tl: BC107
T2: BD135
Dl, D2: BAVP17
D3: 1N4148
Różne
Pl: MT-6
LI: l^H
Oprócz tego ważna jest również łatwość łączenia tych zestawów z zasadniczą częścią interkomu. Blokowy schemat połączeń przedstawiony jest na rys. 4.
Najwięcej kłopotów przy budowie motorinterkomu może sprawić wykonanie zestawu mikrofonowo-słu-chawkowego według schematu rys. 5 i umieszczenie go w kasku. Powinniśmy użyć mikrofonu dynamicznego - najlepiej do tego celu wykorzystać wkładkę telefoniczną lub jakąkolwiek inną słuchawkę, np. ze starych słuchawek od walkmana. Można użyć również gotowych zestawów mikrofono-
SPOSÓB PODŁĄCZENIA MOTORINTERKOMU DO RADIOTELEFONU MARK2 GNIAZDO SPIN
3 1
_M 7M
z interitomu
----- a 3>S=^,4
5
SPOSÓB PODŁĄCZENIA MOTORINTERKDMU DO RADIOTELEFONU FM54SSX GNIAZDO 4 PIN
86
Elektronika Praktyczna 11/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
ANTRtlf.
Zestawy mlkrotoncwo słuchawkowe
kierowcy I pasażera
T T
Radiotelefon
MOTORINTERKOM
Do wejścia mikrofonowego rtlf.
Do wyjścia dodatkowego głośnika rtlf.
Rys. 4.
wo - słuchawkowych dostępnych w sklepach komputerowych i z akcesoriami do telefonów komórkowych. W kasku cały zestaw umieszczamy tak, aby nie przeszkadzał w czasie jazdy i nie powodował ugniatania w głowę. Na rys. 6 przedstawiono zalecany sposób dołączenia zestawu rozmownego do wtyczki jack (lewa część rysunku) oraz sposób dołączenia dodatkowego wyjścia głośnikowego radiotelefonu (prawa część rys. 6).
Słuchawka
Rys. 5.
ą Przewód wspólny
B1 0,25A
Ó 12V
Uruchomienie układu
Po zmontowaniu układu i podłączeniu zasilania oraz zestawów mikrofonowo-słu-chawkowych możemy przystąpić do regulacji motorin-terkomu. Regulacji dokonujemy w czterech punktach za pomocą potencjometrów POT1..4.
Przy pomocy POTl ustawiamy czułość zadziałania VOX-a. Regulacji należy dokonać z uwzględnieniem tła akustycznego, tzn. czułość VOX-a ustawić tak, aby hałas pracującego motoru nie włączał radiotelefonu.
Poziom sygnału skierowanego do wejścia mikrofonowego jest regulowany za pomocą potencjometru POT4. Tę regulację można przeprowadzić w sposób bardzo pros-
Mikrofon dynamiczny
ty za pomocą drugiego radiotelefonu. Przy tej regulacji suwak potencjometru ustawić w pozycję do masy i mówić do mikrofonu zestawu mikrofo-nowo-słuchawkowego kierowcy. Przesuwać suwak POT4 monitorując jednocześnie sygnał przy RyS pomocy drugiego radiotelefonu, tak aby nie było żadnych zniekształceń w sygnale. W przypadku wystąpienia sprzężeń podczas uruchamiania i regulacji należy sprawdzić poprawność połączeń interkomu z radiotelefonem, co może być przyczyną wadliwej pracy motorinterkomu. Do regulacji poziomów w torach rozmownych kierowcy i pasażera służą potencjometry POT2 i 3. Ustawiamy słyszalność kierowcy i pasażera według własnego uznania, tak jednak, aby praca silnika nie zagłuszała rozmowy między nimi. Jest to regulacja na "ucho", dość prymitywna, ale pozwala wyregulować układ bez użycia jakichkolwiek mierników.
Ostatnią regulacją po zmontowaniu układu i zamontowaniu urządzenia na motorze jest odpowiednie ustawienie poziomu sygnału wychodzącego z głośnika dodatkowego radiotelefonu. Regulujemy pokrętłem głośności radiotelefonu i ustawiamy odpowiedni poziom otwarcia blokady szumów.
W celu zabezpieczenia powierzchni płytki drukowanej przed wilgocią pokryłem druk roztworem kalafonii w spirytusie.
Konstrukcja motorinter-komu jest nieskomplikowana i może być wykonana nawet przez początkującego "motoromaniaka" elektronika. Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne nie są ostateczne. Na przykład w celu zmniejszenia wymiarów możemy zastosować inny przekaźnik o sześciu sprężynach lub też inne gniazda do zestawów mikro-fonowo - słuchawkowych. Motor interkom współpracował z radiotelefonem CB Midland CTE 77/102.
Każdy, kto się zdecyduje na wykonanie tego układu będzie miał pole do popisu przy umieszczeniu w kasku zestawów mikrofonowo-słu-chawkowych. Interkom używany przez kolegów do rozmowy przez radiotelefon CB lub jakikolwiek inny spisywał się w czasie jazdy motorem znakomicie. Krzysztof Górski, S02GCL
Elektronika Praktyczna 11/98
87
FORUM ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^M
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania I uwagi Czytelników FP, w której chcemy pomagać w rozwiązywaniu problemów powstałych podczas uruchamiania oferowany chprzeznas kitów, a także Innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum" jest korekta błędów, które pojawiły się w publikowanych przeznas artykułach. Pytania do "Forum" można zgłaszać listownie na adres redakcji lub poprzez internetowa listę dyskusyjną Elektroniki Praktycznej. Szczegółowe informacje na temat tej listy można znaleźć pod adresem:
http://www.jm. com.pl/klub-ep
DYSKUSYJNA
IIKA
6/98
Muzykalny gadżet kitAVT-1184
Wzór płytki drukowanej zawiera niewielki błąd - brakuje połączenia elektrycznego pomiędzy katodami diod D2..4 a rezystorem Rl.
Na rys. 1 przedstawiona została poprawna wersja płytki do kitu AYT-1184. RVS
Wielkogabarytowy wyświetlacz 7-segmentowy kitAVT-1186 MROK" 7/98
Na płytce drukowanej odwrotnie opisano układy ICl iIC2. Wejścia BI (pin 7) oraz PH (pin 6) układu ICl należy
podłączyć do masy zgodnie ze schematem elektrycznym urządzenia. Na płytce drukowanej tych połączeń nie ma.
Modułowy komputer edukacyjny - płytka wyświetlaczy i klawiatury kitAVT-399/2 BflflBW!1" 1/98
W wykazie elementów pomylono wartości rezystorów R1..8 z R9..16. Tak więc rezystory R1..8 powinny mieć rezystancję z przedziału 120..240H, a rezystory R9..16 ok. 5,6..7,5kn. Korekty w wy-
kazie elementów wymaga także C7 - powinien on być typu MKT i mieć pojemność 1jj.F, a nie 680nF jak podano.
Błędy te nie występują na schemacie elektrycznym urządzenia.
Wzmacniacz multimedialny
do PC
kitAVT-325 &SH3H!1" 2/97
Na płytce drukowanej wzmacniacza multimedialnego nie została zaznaczona zworka łącząca dodatnie wyprowadzenie kondensatora C24 z resztą
układu. Połączenie to jest niezbędne dla poprawnej pracy wzmacniacza, należy więc na nie zwrócić szczególną uwagę podczas montażu.
Wahadełko do zegara pseudoanalogowego kitAVT-1204
Na płytce drukowanej urządzenia nie podłączono kolektora tranzystora Tl (połączonego z plusem zasilania przez rezystor R2) z wejściem
8/98
D układu IC2. Najprostszym sposobem usunięcia tej wady jest wykonanie od spodu płytki mostka ze srebrzanki lub kawałka kynaru.
Elektroniczna perkusja kitAVT-1203 BflHBH!1" 8/98
Na płytce drukowanej urządzenia brakuje ścieżki łączącej końcówki mikro prze-
łączników z masą zasilania. Na rys. 2 przedstawiono poprawioną wersję mozaiki ścieżek płytki.
Rys. 2.
88
Elektronika Praktyczna 11/98
771230 352986 12>
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Wskaźnik rozładowania akumulatora
Prezentujemy układ
wskaźnika stanu
akumulatorów, o znikomym
poborze mocy. Nadaje się on
do wbudowania w dowolne
uradzenie, a dzięki optycznej
sygnalizacji stanu
monitorowanego akumulatora
można go stosować także
w zdalnych kontrolerach
napięcia.
Niniejszy projekl powstał jako uzupełnienie konstrukcji monitora sianu akumulatora zasilającego układ "poprawiacza nastroju", kló-ry został przedstawiony w jednym z poprzednich numerów. Ponieważ użytkownikowi może być trudno zorienlować sie natychmiast, czy poprawtacz nastroju działa, sygnalizacja rozładowania akumulatora jest bardzo istolna. Jednak zwykłe układy wskaźników z dioda LED, która pozostaje włączona powyżej napięcia progowego, sa oczywiście nie do zaakceptowania, ponieważ pobierają więcej energii niż główny układ.
Znikomy pobór mocy
Poszukiwanie rozwiązania uktadu sygnalizacji zakończyło się opracowaniem przestawianego poniżej układu. Dopiero wtedy okazało sie. że dzięki swemu bardzo niskiemu poborowi mocy i dużemu zakresowi monilorowanych napięć zasilania, układ może być wykorzystany także w wielu innych urządzeniach. Dlatego toż ten układ sygnalizacji prezentujemy niezależnie. Użycie do jego wykonania płytki uniwersalnej sprawia, że jesl tani i można go wstawić w wolne miejsce prawie zawsze obecne w obudowie innego dowolnego urządzenia. Układ może zostać dostosowany do współpracy z niemal wszystkimi akumulatorami.
Podczas użytkowania układu po jego wła.czeniu, dioda LED zostaje w!i(c;zona na kilka sekund, co sygnalizuje obecność akumulatora, który jest poprawnie nalado-
Rys. 1. Schemat ideowy wskaźnika rozładowania akumulatora. Rezystor R3 należy dobierać zgodnie z tab. 1.
wany. Jeśli następnie napięcie akumulatora spadnie poniżej wartości progowej, zazwyczaj wynoszącej dwie trzecie napięcia nominalnego akumulatora, dioda dawać będzie krótkie błyski w odstępach 5-sekundowych.
To impulsowe wykorzystywanie diody LED oraz użycie układów CMOS sprawia, że pobór pnidu przez układ nie przekracza 50mA w przypadku większości napięć zasilających, a więc jest znacznie niższy niż w przypadku innych wskaźników stanu akumulatora.
Opis układu
Układ sygnalizatora rozładowania akumulatora przedstawiony został na rys. 1. Część układu zbudowana wokół dwóch bramek NAND ICla i IClb stanowi generator o okresie drgań około pięciu sekund.
Sygnał wyjściowy lego generatora jest podany przez układ różniczkujący z kondensatorem C2 i-rezystorem R6 na wyprowadzenie 13 bramki ICld. na którym pojawiają się stany wysokie o czasie trwania około lOOms. Sygnał wyjściowy generatora podawany jtssl także przez dzielnik oporowy z elementami VR1. K3 i R4 na bazę tranzystora TRI.
Dopóty, dopóki napięcie na. bazie lego tranzystora przekraczać będzie około 0,6V. tranzystor TRl będzie nasycony, a na jego kolek-lorze występować będzie niskie napięcie. Kolektor len jesl połączony z wyprowadzeniem 12 bramki ICld. dzięki czemu na wejściu tej bramki panuje stan niski tak długo, jak długo napięcie zasilającego akumulatora przekracza ustaloną progowa, wartość, odpowiadającą stanowi rozładowania.
Gdy jednak napięcie akumulatora spadnie poniżej tej wartości progowej, tranzystor TRI przestanie przewodzić i na jego kolektorze, a więc i na wejściu 12 bramki ICld pojawi się stan wysoki, W takiej sytuacji każdemu impul-
Elektronjka Praktyczna 12/98
13
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Tabela 1. Wartości rezystorów i napięć progowych
Napięcie nominalne Napięcie progowe Rezystancja R3
3 2 2.Zkn
4"5 3 2.2kO
6 4 15W1
9 6 47K1
12 9 IDOkn
sowi będącemu wynikiem różniczkowania sygnału z generatora towarzyszyć będą impulsy na wyjściu ICld. Wyjście 11 bramki ICld jest połączone z wejściem 9 bramki IClc. Na drugim wejściu tej bramki panuje stan wysoki, ponieważ kondensator C3 jes! utrzymywany przez rezystor R7 w stanie naładowania. W efekcie na wyjściu bramki IClc przy poprawnym zasilaniu występuje stan niski, a w sytuacji spadku napięcia zasilania występują na nim dodatnie impulsy. Impulsy le są podawane na stopień wyjściowy, sterujący pracą diody LED.
Po włączeniu zasilania rozpoczyna się proces ładowania kondensatora C3, trwający kilka sekund. W tym czasie na wyprowadzeniu 9 bramki Itllc panuje stan niski, wobec czego na jej wyjściu występuje stan wysoki, powodujący wspomniane już pojedyncze, długie świecenie diody. Oznacza ono, że w układzie znajduje się akumulator i jest on przyzwoicie naładowany.
Dioda LED Dl jest sterowana przez układ o stałej wydajności prądowej, zbudowany na tranzystorach TR2 i TR3. Rozwiązanie takie zastosowano w celu zapewnienia stałej jasności świecenia diody LED dla szerokiego zakresu napięć zasilania i uniknięcia konieczności zmiany wartości rezystancji występujących w tej części układu przy zmianie wartości napięcia zasilania. Rozwiązanie to jest skuteczne także przy najniższych napięciach zasilania, wynoszących około 2V. Niestety, układ ten może być wówczas niestabilny. Podczas prac nad prototypem okazało się. że występowały w nim oscylacje o częstotliwości około 60MHz, które po dodaniu do układu kondensatora C4 znik-nęły.
Podczas pierwszych testów można w punktach TPl i TP2 wy-
musić stany wysokie łącząc je bezpośrednio z zasilaniem. Spowoduje to zablokowanie generatora z bramkami ICla-IClb oraz wymusi stan wysoki na wyprowadzeniu 13 bramki ICld. Dioda LED będzie w takiej sytuacji świecić, gdy tranzystor TRl będzie zatkany, a gasnąć, gdy będzie TRl przewodził.
Jeśli napięcie zasilania zostanie ustawione na poziomie odpowiadającym napięciu rozładowanego akumulatora, można łatwo tak dobrać ustawienie potencjometru VR1, by było ono bliskie zapewniającemu włączenie diody LED. Wartość rezystancji R3 należy wybrać zgodnie z tab. 1.
Niewielką wadę rozwiązania opartego na sterowaniu złącza baza-emiter stanowi dryft cieplny napięcia tego złącza, wynoszący 2mV/l"C. Jeśli przedział temperatur roboczych układu ma wynosić od 0"C do 35"C, zmiana napięcia złącza E-B wyniesie 70mV. Jest to oczywiście przedział temperatur znacznie szerszy od spotykanego w przeciętnych zastosowaniach. Napięcie progowe przewodzenia tranzystora w temperaturze pokojowej wynosi około 550mV, a więc zmiana względna wyniesie ok. 13%. Jeśli urządzenie zostanie ustawione w środkowej temperaturze tego zakresu, maksymalny błąd wyniesie ą6,5%.
feśli rozważania te odnieść do akumulatora o napięciu nominalnym 9V, a za odpowiadające rozładowaniu przyjąć napięcie GV, błąd wyniesie ą380mV. W praktyce urządzenie będzie funkcjonować w węższym zakresie temperatur i błędy będą mniejsze - z punktu widzenia prostych zastosowań w pełni do przyjęcia.
pod szkłem powiększającym, by upewnić się, że zostały prawid- Ś łowo wykonane.
W układzie zastosowano 14 zworek, klóre są na tyle krótkie, że można je wykonać używając pocynowanego drutu. Układ ICl należy umieścić na podstawce, co ułatwi uruchomienie całości w razie wystąpienia jakichkolwiek kłopotów.
Rezystory należy montować poziomo, dobierając wartość R3 zgodnie z tab. 1. Układ można zasilać napięciami od 3V do 12V, przy wartościach napięć progowych (tj. odpowiadających rozładowaniu) odpowiednio ok. 2V i 9V.
Jako VRl należy zastosować potencjometr wieloobrotowy. W prototypie był to potencjometr 18-obrotowy, wybrany przede wszystkim ze względu na jego małe wymiary. Punkt doprowadzenia napięcia zasilania i punkty testowe ułatwiają uruchomienie i wykonanie połączeń zewnętrznych.
Uruchomienie
Uruchomienie najwygodniej jest przeprowadzić wykorzystując regulowany zasilacz laboratoryjny, najlepiej w przeciętnej temperaturze eksploatacji układu. Punkty testowe TPl i TP2 należy zewrzeć z zasilaniem, ustawić napięcie zasilania na poziomie odpowiadają-
Dl
Spłaszczenie
TH1
TB3
zasilanie -V
3O0OO0O00*0000 *
O O O O
O O O O O O i
Qoipoo o o o o
Wykonanie
Aby uniknąć konieczności wykonywania bądź naby- K wania płytki drukowanej, J urządzenie wykonuje się na h kawałku płytki uniwersał- nej, o wymiarach 11 pas- e ków po 22 otwory (0,1"). Schemat rozmieszczenia ele- a mentów oraz sposób prze- A cięcia ścieżek przedstawio- RyS.2. Schemat rozmieszczenia no na rys. 2. Przecięcia (w elementów na płytce, położenie zworek liczbie 19) należy obejrzeć I sposób wykonanie przecięć ścieżek.
OłO O OłOOOOOOOłO
p*Q**OOOOOQQOOO
i O O P O O
14
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
c.ym rozładowanemu a kum u la torowi, ii następnie dobrać odpowiednio ustawienie suwaka polencjo-mntru VRl. Obról polencjomelru w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara obniża próg zadziałania układu, natomiast ub-rót w kierunku przeciwnym - podnosi próg [dioda 131 zostanie włączona przy wyższym napięciu zasilania). l'o ustaleniu położenia suwaka polencjomnlni nałoży usunąć połączenia punklów TPl i TP2 z zasilaniem i przeprowadzić końcowi] próbę działania układu.
Próba końcowa
Podnieść napięcie zasilania do numinalnej wartości. Fo doprowa-clzeniu tego napięcia do układu dioda Dl powinna zostać właczo-na na około 2 sekundy. Przy obniżaniu wartości napięcia zasilaniu, po przekroczeniu wartości progowej powinny pojawić się rozbłyski diody LED.
Spadek napięcia na standardowej czerwonej diodzie LED wynosi około 1.5..2V. Może wiec okazać się, że układ nie Ijędzie działa! przy napięciu zasilania 2V i konieczne okazu się podniesienie wartości progowej w przypadku akumulatora 3V do okoio 2.25V. W przypadku większości zastosowań nie powinno to mieć większego znaczenia.
Problem stanowić mogii zakłócenia elektryczne generowane przez układ, a konkretnie przez generator. Mogą. być one ilokucz-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(0.6W, metalizowane warstwowe) Rl: \0Mil R2. R7: 4.7MH R3: patrz tekst Rd: lOkiJ R5: lOOklJ R6. IMiJ R8: 4,7kij R9: 1501i
VR1: 100ki2, 18-obrotowy. cermetowy, poziomy Kondensatory
Cl, C3: 470nF. ceramiczny 5C2: lOOnF, ceramiczny C4; lnF. ceramiczny Półprzewodniki Dl: LED, czerwona, 2mA TRI, TR2. TR3: BC184L ICI. 4011 Różne
kawatek płytki uniwersalnej 11 pasków x 22 otworów, podstawka 14-nóżkowa, przewód zasilania, cyna. kolki lutownicze
liwe w przypadku współpracy ukiadu z odbiornikiem radiowym. W przypadku większości innych układów, zwłaszcza o bardzo niskim poborze prąciu, wskaźnik rozładowania akumulatora będzie bardzo użytecznym uzupełnieniem. Andy Flind, EPE
Arlykul publikujemy na podstawia umowy z redukcją miesięcznika "Everydoy Practicai Electronics".
Elektronika Praktyczna 12/98
15
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Eliminator hałasów, część 2
Kończymy prezentację
konstrukcji elektronicznego
eliminatora hałasów.
W drugiej części artykułu
przedstawiono sposób
montażu, omówiono także
eksploatację urządzenia.
Wykonanie
Oba kanały eliminatora zakłóceń mieszczą, się na kawntku płytki uniwersalnej o wymiarach 29 pasków x 62 olwory. Rozmieszczenie elementów, okablowanie oraz sposób przecięcia ścieżek przedstawia rys. 5.
Po wykonaniu przecięć należy wywiercić dwa olwory (3,2mm) do przymocowania płytki do obudowy. Do jej przymocowania należy użyć kołków dystansowych i śrub (M3 lub 6BA}.
Żaden z użytych układów scalonych nie jest wrażliwy na ładunki elektrostatyczne, tym niemniej dobrze jest umieścić je na podstawkach. Dotyczy lo zwłaszcza układów IC1 i IC5, czyli wzmacniaczy TLE2O37CP, które nie należą do najtańszych. Użycie w ich miejsce tańszych wzmacniaczy z pewnością znacznie pogorszy stosunek sygnał/szum układu.
Montaż układu nitJ należy dii skomplikowanych, trzeba jednak zadbać o prawidłowe wstawienie układów w podstawki, a także pamiętać o zworkach. W przypadku dłuższych zworek dobrze jest założyć na nie koszulki, co pozwoli uniknąć przypadkowych zwarć. Zaproponowany sposób rozmieszczenia elementów narzuca użycie miniaturowych kondensatorów elektrolitycznych. Także kondensatory C5 i Cl6 powinny być miniaturowe, z odstępem miedzy wyprowadzeniami 5 mm.
W punktach policzeń z gniazdami i elementami regulacyjnymi należy wlutować kołki. Kondensatory elektrolityczne C8 i C19 są lutowane bezpośrednio do elementów regulacyjnych, nie zaś na płytce (uwaga na polaryzacje).
Montaż
Szerokość płytki oraz liczba elementów regulacyjnych uniemożliwiają użycie bardzo małej obudowy. Całość może jednak pozostać nieduża, jeśli użyje sie płaskiej obudowy.
Ze względu na brak miejsca na płycie czołowej znajdują się tylko elementy regulacyjne, natomiast gniazda zostały umieszczone na
płycie tylnej obudowy. Szczegóły rozwiązania nie są krytyczne.
Sposób okablowania urządzenia przedstawiony został na rys. 5. Najlepiej jest rozpocząć od przy-lulowania do elementów regulacyjnych kondensatorów elektrolitycznych C8 i C19 oraz połączeń miedzy tymi elementami. Wyprowadzenia kondensatorów należy przyciąć, a następnie przylutować do potencjometrów VR3 i VR4. Dodatnie wyprowadzenia kondensatorów należy połączyć izolowanym przewodem z gniazdami SKl i SK2. Użycie przewodu ekranowanego nie jest niezbędne, obniży jednak poziom indukowanych w układzie zakłóceń,
Słuchawki
Niektóre typy słuchawek lepiej niż inne nadają się do wykorzystania w prezentowanym urządzeniu - powinny to być słuchawki lekkie, z regulacja położenia na pałąku. Słuchawki zaproponowane w wykazie elementów są dość tanie i w swej klasie cenowej prawdopodobnie najlepsze do omawianego zastosowania. Oczywiście można podjąć próbę wykorzystania innych słuchawek, ale autor projektu przetestował urządzenie tylko ze słuchawkami podanymi w wykazie elementów i nie gwarantuje dobrego funkcjonowania całości z innymi słuchawkami.
Analogicznie, urządzenie zostało przetestowane tylko z mikrofonami podanymi w wykazie elementów i jego autor nie gwarantuje dobrego funkcjonowania z innymi mikrofonami. Mikrofon podany w wykazie elementów jako element zastępczy funkcjonował dobrze z wcześniejszą wersją eliminatora zakłóceń, a także spisał się całkiem dobrze z wersją przedstawianą obecnie. Może więc być użyty w wariancie oszczędnym, należy jednak sie spodziewać nieco gorszych parametrów całości.
Jeśli zamierzamy użyć podanych mikrofonów nie skracając ich kabli i nie zmieniając wtyków, gniazda SKl i SK2 należy zastąpić gniazdami jack 6,5mm. W takim przypadku nie należy montować elementów Rl. R2, R3, R20, R21,
Elektronika Praktyczna 12/98
19
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
1 2 3 4 5 6 7 a 9 10 11 "V* 15 IŁ 7 19 20 21 23 24 25 29 JO 31 3* 33 34 35 Ab 37 33 40 39 41 42 43 44 ** s 60 51 56 57 5H 59 61 H2
Ś o * o M G o o o o o o Cl o o * 0 o o o o * ooo * o 0 o 0 * o * o * o o o o 0 ooo a t 0 ooo o o 0 o o o o 0
3B o o o c O o o Q o o ooo c o o II o o o ooo o * CJ o o o o o ooo O o o o o i- o o * a o o 0 o o o o
/ o o o c "o" u CJ o o o ooo CJ 0 o T * o o O o T o o o o o a o o o o > o ooo o o o ooo u z o o o o a o CJ o o o o c
Y X J o o o 2. o o o o -*. *- o * o 0 u o o o o u o 0 o o -i- o o o fl o u 0 0 * * -i o 0 o * CJ o o -i. Ś=Ś o o o o o o o
w V J o Cł u CJ o u o o o o o o o 4 o o o o o o o o L u o o o i- - o CJ t CJ u CJ * o CJ CJ CJ CJ u a
u J o o o G o o o o o o ooo o o o o o o o o o ? o ooo o o o o o o 0 0 u * ooo o o o ooo o < u o ooo o o o o o o u o
T 3 o o o c o o o o * o ooo 0 Ś * o o HJ ? L> CJ CJ OOO o CJ CJ o u u o rj o o * o o O O Ci o o o o o o o
s 3 o o D c o o o o o o ooo o Q o o CJ u u o u o ooo CJ CJ * o o B o CJ o ooo o o ooo o o o ooo o o o o o o o a
h i 0 o o c o o o 0 0 ooo * o o * 0 CJ o o o o o ooo o o o o o o o o o o o * o * o o o c o o ooo o * o o o o o o
u o o 0 0 CJ o o o O ODO o o o o o o o o o o o ooo o o o o o o o o o o ooo o o ooo o ( o u ODO CJ o CJ CJ u o o o
p o o o 0 o o o o ooo o o o o o o o o o o o ooo o o o o o o o o o o O o 0 o o o ooo o o a ODO CJ o o o o o o
o J CJ o o c 44 o o o o ooo o c o o o o o o o o o ooo o o o (J o o o o o o ooo o o o ooo c CJ o o c CJ Ol: o u o c
N J CJ> o o t o o o o o o ooo o c o o o o o o o o o ooo o o CJ CJ o o o o CJ ooo u u fj o o o ł; o o o o c CJ o u o o o o c
M J o o o t o o o o o o ooo o G o o o 0 o o o o u o o a o CJ c_ CJ CJ o Ł> Ł> o y ooo u o o ooo c c o o o o c o o CJ u o u o L * o o 4 o o o o o * o o c o o 0 o o o o * ooo * o CJ CJ CJ CJ * o * o o o CJ o o o c CJ o ooo o o o o o o o G
h 3 o o o c o o o o o o ooo Ś c * o o [] o * * CJ o ol lo o * V o o o D o ooo o o oto a 1 o o o*o o o 0 o o o c
Ś 1 B * o o c 0 * o o D o o * o o G o o o o o o o o ooo o o o * Ś o o o D o ooo o 1 n o o o Ś CJ CJ CJ
1 J o o o G o o o o o o ooo o o o o o o CJ * CJ Ś o o o o o CJ o CJ CJ CJ CJ ooo o o o ooo H fi CJ o o o G o o o o o o o a 0 o o o u o o CJ Ś * o * o o o 41 o u o o Śi * o -1 o o O' o o t o .*. o .*- o o o o o o G
F F 3 CJ CJ CJ L o u CJ o o CJ * o o o o CJ u o o o o o * o * o L o o o 0 o o Ś CJ T o 0 O' o u t CJ CJ * o * o o o u CJ CJ u o CJ
U O o CJ o CJ o o o o o o ooo o o o o o o o o o o o ooo u o o CJ o o o o CJ ooo o o o ooo o i o CJ ooo o o o o o o o 0
c o u o c 0 o o o * o ooo CJ * * o EJ o o o o o o ooo u o o o o u o o o 0 O o o o 0 ' CJ < o Ś ooo CJ o * o o o CJ 'J
H o o o c o CJ CJ o o o ooo o o o o o o o o o * o ooo o o Ś o o 6 o u u ooo o o ooo CJ c o o ooo o o o o o o o u
A <ł o u o CJ o o o ooo o o o o o o o o o ooo o Ś o 0 Ś o o B1 +v
I -V
S5
34 __38__3a __ i > i .'I _46 _*B _ W _ 52_.S4
45 47 48 51 63 i i K
S3
w
VR4
SKS
5K1
SK2
SK4
TO B1 -V
VR1
SKS
Rys. 5. Sposób wykonania przecięć pasków płytki, schemat rozmieszczenia elementów oraz okablowanie elementów montowanych poza płytkq,
20
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
R22, C2 oraz C13. Elementów tych nie montuje się także w przypadku zastosowania mikrofonów drugiego typu.
Jeśli używamy zaproponowanego zestawu sluchawki-mikrofon, kable mikrofonów powinny,zostać przycięte na długość zgodną z długością kabli słuchawkowych (ok. l,2m) i zakończone wtykami jack 3,5mm.
Montaż mikrofonów
Mikrofony są sprzedawane razem z klipsami, przy pomocy których można je przymocować do słuchawek. Mikrofony te mają bezkierunkowe charakterystyki, niemniej jednak ich czułość w przypadku dźwięków dochodzących z przodu jest nieco wyższa niż przy innych usytuowaniach źródeł dźwięku. Ich właściwe ustawienie może więc być nieco kłopotliwe. Zakładając jednak, że źródła zakłóceń znajdują się przed słuchającym, lepiej jest zamocować mikrofony tak, by byty skierowane do przodu.
Podczas eksperymentów z ustawieniem mikrofonów nie należy ich mocować na stale, a używać np. Blu-Tack formy Bostik. Optymalnym z punktu widzenia odbioru zakłóceń jest umieszczenie mikrofonów na bokach słuchawek, ale może wtedy wystąpić sprzężenie akustyczne. Konieczne może okazać się przesunięcie mikrofonów na paląk.
Eksploatacja
Podczas pierwszych prób dobrze jest użyć odbiornika radiowego jako źródła zakłóceń. Należy rozpocząć z wyłączonym przesuw-nikiem fazowym i inwerterem. Przy pomocy potencjometru regulacji poziomu doprowadzić do minimalizacji poziomu zakłóceń pochodzących z Tadia.
Jeśli regulacje te nie przynoszą spodziewanych efektów, należy włączyć w lor sygnału inwertery. Nie jest wykluczone, że w jednym z kanałów przyniesie to ograniczenie poziomu zakłóceń, w drugim zaś nie. Należy oczywiście odpowiednio skonfigurować oba tory, tj. włączyć inwerter lub nie.
Dobre wyniki można uzyskać jedynie wtedy, gdy oba potencjometry poziomu są precyzyjnie ustawione tak, by poziom zakłócenia
i "antydźwięku" były dokładnie takie same. jeśli tak nie będzie, odniesiemy wrażenie, że zakłócenie pochodzi ze słuchawek (zbyt wysoki poziom "antydźwięku") lub z pierwotnego źródła (poziom "antydźwięku" zbyt niski).
Stopień ograniczenia zakłóceń w dolnej części środka pasma akustycznego powinien być dość wysoki, a poziom słyszalnego w słuchawkach dźwięku - znacznie obniżony. Oczywiście dźwięk ten będzie miał wyższą zawartość tonów wysokich. Zmiana nastawy inwertera (S2 i S4) powinna spowodować znaczny wzrost poziomu dźwięku w słuchawkach.
Po włączeniu w tor sygnału przesuwników fazowych (Sl i S3) powinno być możliwe osiągnięcie bardzo wysokiego tiumienia zakłóceń. Może się przy tym okazać niezbędna zmiana konfiguracji toru, tj. włączenie bądź wyłączenie inwerterów.
Jeśli chcemy wyeliminować zakłócenia niskoczęstotliwościowe, należy zwiększyć wartości pojemności kondensatorów C5 i C16 do lOOnF. Obniżenie tych wartości pojemności do lOnF przyniesie lepsze rezultaty przy eliminacji zakłóceń o wyższych częstotliwościach. Jednak uzyskanie wysokiego tłumienia zakłóceń w górnej części pasma akustycznego może być bardzo trudne, a urządzenie będzie się znacznie lepiej sprawiać w dolnej i środkowej części tego pasma.
Sprzężenie akustyczne
Jeśli w naszym układzie słuchaw-ki-mikrofony występuje silne sprzężenie akustyczne, bardzo szybko stanie się to widoczne - urządzenie będzie się wzbudzać z częstotliwością
z górnej części środka pasma akustycznego. Słabsze sprzężenie będzie się manifestować w postaci nadmiernego wzrostu poziomu szumów przy wyższych nastawach wzmocnienia, a pasmo szumu będzie obejmować przede wszystkim górną część środka pasma akustycznego. Nie uniemożliwi to wykorzystywania urządzenia, ale uczyni je znacznie mniej skutecznym. Jeśli więc odnosimy wrażenie, że w układzie występuje sprzężenie akustyczne, należy odsunąć mikrofony od słuchawek.
Po znalezieniu odpowiedniego położenia mikrofonów można je przykleić. Wadą takiego sposobu mocowania jest możliwość wystąpienia silniejszego sprzężenia akustycznego i może pojawić się sprzężenie, które nie pojawiało się podczas prób. Robert Penfold, EPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics ".
Elektronika Praktyczna 12/98
21
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Programator procesorów 89S8252
Przedstawiamy konstrukcję
najprostszego z możliwych
programatora mikrokontrolerów
AT89S8252 firmy Ałmel.
Dzięki wbudowaniu w te
układy interfejsu ISP,
umożliwiającego
programowanie mikrokontrolera
w działającym systemie, caie
urządzenie składa się tylko
z odpowiedniego złącza!
Programator jest oparty na uk-ladzie AT89S8252. pochodnym 8052, z wbudowaną pamięcią "flash" o pojemności 8kB i pamięcią danych EEPROM o pojemności 2kB. Pamięć ROM może być programowana ponad 1000 razy, a pamięć danych EEPROM nawet 100000 razy.
Programowanie procesora odbywa się poprzez cztery linie portu Centronics. Jest to możliwe, ponieważ interfejs wykorzystuje standardowe poziomy TTL. W celu zapewnienia niezawodnego działania, przewody łączące procesor z komputerem nic powinny być dłuższe niż l,5m.
Aby zapobiec powstawaniu pozornego zasilania pomiędzy układem scalonym a portem Centronics, programator powinien być dołączany do komputera PC, gdy obydwa urządzenia są włączone.
Oprogramowanie sterujące dla DOS-a (pod nazwą CISP) zostało zaprojektowane specjalnie do pro-
C3
ni
RZl 10k
35
EA/VP
TXD
NT1 TO
RO
Pl.O
P1.1 P12
P1.3 P1.4 P1S
P1.7 RESET
PSEN
P0.O P0.1 P02 PO3 PO.A PO5 P0.6
IC1 89 S8! -12JC
no
P21 922. P2.3 P2.4 P25 PŁ8 P2.7
ALBP X2
xi
P.
Rys. 1.
gramowania układów scalonych. Program uruchamia się za pomocą pliku wsadowego (batch) z parametrami (odnośnie dostępnych opcji patrz pomoc programu CISP /?) lub własnego menu (start z CISP.EXE).
Oprogramowanie to może programować wewnętrzną pamięć procesora. Może również posłużyć do ustawienia dwu bitów zabezpieczających. Zarówno pliki wejściowe, jak i wyjściowe mają format Intel hex.
Oprogramowanie jest napisane w języku C, a plik źródłowy jesl dostępny wraz z kodem EXE na dyskietce 3,5" (Nr katalogowy 986023-1).
Urządzenie, którego schemat przedstawiono na rys. 1 umożliwia sprawdzenie oprogramowania na wczesnym etapie jego tworzenia. Gdy oprogramowanie jest zapisywane do portu lub jest weryfikowana zawartość jednego lub więcej rejestrów, to w fazie testowania do pamięci EEPROM jest zapisywany adres tymczasowy. Wartość tego adresu może być względnie łatwo odczytywana i, w miarę potrzeby, modyfikowana.
Kupując mikrokontroler 89S8252 wybierz wersje z przyrostkiem nazwy H (lub wyższym), ponieważ wersje wcześniejsze wykazują pewne błędy protokołu programowania.
Układ scalony przedstawiony na schemacie jest 44-końcówkową wersja w obudowie PLCC. Jest również dostępny w 40-końców-kowej obudowie DIL, ale pamiętaj, że rozkłady wyprowadzeń tych wersji są różne. H. Bonekamp, EE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Elektor Electronics".
Editoriał i tenis appearing on page 23 are the copyright pro-perty of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which resenres all rights.
Elektronika Praktyczna 12/98
23
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Tym razem w ramach "Projektów Zagranicznych " przedstawiamy aż cztery urządzenia. Trzy z nich, ze względu na ogromną prostotę układową, zostały opisane bardzo skrótowo. Ich montaż można bez trudu przeprowadzić na płytkach uniwersalnych, lub bardzo popularną metodą "w pająku". Bardziej skomplikowany układ odwracacza sygnału wideo opisaliśmy szczegółowo, został przedstawiony także widok ścieżek na płytce drukowanej wraz z rozmieszczeniem elementów.
Proste urządzenie alarmowe
Układ przedstawiony na rys.3 został opracowany z myślą
0 ochronie różnych przedmiotów przy pomocy pętli z przewodnika lub przełącznika rtęciowego. Tranzystor TRI i związane z nim elementy tworzą przełącznik, który w normalnych warunkach jest wyłączany przez zwarcie jego bazy do masy (pętla NC). Gdy pętla ta zostanie przerwana, tranzystor TRI zaczyna przewodzić
1 powoduje włączenie tyrystora CSRl. Zostaje uruchomiony generator astabilny z układem ICl (5 55), który powoduje migotanie diody LED Dl.
Następuje także wyzwolenie układ monostabilnego IC2, który generuje trwający około dwie minuty impuls, podczas którego brzę-czyk WDl emituje sygnał akustyczny. Po zakończeniu alarmu dźwiękowego dioda LED będzie
nadal zapalać się i gasnąć. Można to przerwać otwierając przełącznik Sl, wyłączający zasilanie.
Spoczynkowy pobór prądu układu jest bardzo mały, ponieważ rezystancja Rl jest bardzo duża. Zamiast pętli przewodnika można zastosować przełącznik rtę-
ciowy obchodząc się z nim z należytą ostrożnością - rtęć jest silnie toksyczna.
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
B-12V
4 8 4 B <600mA
100kl| RESET +VCC i hJ i
s 2k2| 1 ""I 1
2
+ IC1 e IC2
4.7 JF _ NE555 T NE555
S1\ Zerowanie m n R7
| -------------1 GND ]H4
+ 3 N.c KjSaoo 5 CSR1 C106O 1 I 1 znooo
k
i---1 / D1 ^
MN1604 Czerwona C2 C3
Zk2 IOuF 100uF
Rys. 3. Schemat ideowy urządzenia alarmowego.
Elektronika Praktyczna 2/98
13
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Tani system rozwojowy dla mikrokontrolerów PIC
Urządzenie, którego
konstrukcję przedstawiamy
w artykule umożliwi Ci
bardzo szybkie wykonanie
dowolnego projektu na
mikrokontrolerze PIC, nie
nadwerężając przy tym
zbytnio kieszeni.
oooooooooe
::::::::::::
000000000000
000000000000
oooooooocaao
Nie ma żadnych wątpliwości, że układy PIC firmy Microchip uzyskały powszechne uznanie w przemyśle elektronicznym i nie-zmierna popularność wśród hobbystów.
W artykule przedstawiamy system, który nie rozbije Twojego "banku", umożliwiając przy tym szybkie budowanie systemów opartych na mikrokontrolerach PIC. Ponadto, system ten umożliwi testowanie działania układu PIC. Do przeprowadzenia takich testów często jest niezbędne dołączenie do różnych linii portu PIC prostych urządzeń wejścia/ wyjścia, takich jak diody LED i przełączniki. W prezentowanym urządzeniu jest to jak najbardziej możliwe dzięki zastosowaniu prototypowego pola na płytce drukowanej, która stanowi bazę systemu. Przewidziano również dołączanie do ukfadu PIC zegara zewnętrznego, zegara kwarcowego lub regulowanego zegara z obwodem RC.
Pierwsza opcja jest szczególnie przydatna, jeśli chcesz spowolnić wykonywanie programu do szybkości, przy której staje się możliwa weryfikacja wykonywania poszczególnych instrukcji.
System rozwojowy ma własny zasilacz 5V oparty na całkowicie oswojonym stabilizatorze 7805. Napięcie wejściowe (niestabilizowane, doprowadzone do Kl) nie powinno przekraczać około 12V, a stabilizator < może wymagać ra- diatora, zależnie o od prądu pobiera-
00=00000000 dzenia
ooaooooooooo . _,
oooooooooooa do K3,
OOOODOOOOOOO
Pys. 1,
dołączone wskaźniki
- W polu
prototypowym.
Blok Sl przełą- cznikow DIP służy do wybierania jed- neg0 ze wspomnia-
nych powyżej źródeł zegara układu PIC. W miarę potrzeby, zewnętrzny sygnał zegarowy należy dołączyć do K2. Dioda LED D4 służy do wizualizacji aktywności bardzo wolnego zegara (impulsów pojedynczych kroków).
Za pośrednictwem punklów lutowniczych wokół układu PIC wybrana linia lub wszystkie linie portu mogą. być połączone z polem prototypowym do dołączenia diod LED, przełączników itp. stosowanych dla symulacji urządzeń wejścia/wyjścia. Złącza K3 i K4 są przeznaczone dia innych projektów rozwijanych przez autora. Wreszcie złącze K5 udostępnia urządzeniom zewnętrznym napięcie 5V z zasilacza na płytce. R. Weber, EE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on page 24 are the cnpyright pro-perty of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all ńghts.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl:
R2:
R3, R4: 1,5kQ
R5: 4.7kLl
Pl: 1 OOkfi, potencjometr
montażowy stojqcy
Kondensatory
Cl: J0On/lóV
C2; 47ji/16V
G3, C4: 47pF
C5, C7, C8: lOOnF
Cć; ÓSOnF
Półprzewodniki
Dl, DA: niskoprqdowe diody LED
D2: 1N4001
D3: 1N4148
IC1: 7605 ' .
IC2: PIC1ÓC84
Różne
Sl: prze(qcznlk DIP4
K1..K5: dwudrożny blok końcówek
do druku, rozstaw 5mm
Xl: kwarc 4MHz
24
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Programator PIC16C84 dla portu Centronics
W artykule przedstawiamy
jeden z najprostszych
programatorów dla
mikrokontrolerów PIC firmy
Microchip. Oprogramowanie
sterujące pracą
prezentowanego urządzenia
dostępne jest w Internecie.
Jednym z najbardziej popularnych programów shareware (symbolicznie płatnych) do programowania PIC16G84 jest PIP02 firmy Silicon Studios. Przedstawiony tu układ również wykorzystuje PIP02, ale w połączeniu ze specjalnym sterownikiem napisanym przez Dave Taiła. Slerownik ten, DTAIT.EXE, umożliwia programowi PIP02 komunikowanie się ze sprzętem programatora za pośrednictwem równoległego portu drukarki ("Centronics").
Schemat elektryczny programatora przedstawiono na rys. 1. Sprzęt ten - jak widać - nie zawiera zbyt wielu elementów i jest również tani. Złącze szufladowe typu Centronics do druku jest prawdopodobnie najdroższą częścią! W celu umożliwienia portowi Centronics i programowanemu układowi PIC komunikacji ze sobą, zastosowano układ 74LSO6 (sześciokrotny inwerter z wyjściem typu "otwarty kolektor").
Trzy linie danych portu Centronics DO, Dl i D3 są negowane, a następnie doprowadzone do programowanego układu PIC. Sygnał DO dostarcza danych, Dl impulsów zegarowych, a D3 impulsów programujących. Informacja zwracana przez układ PIC do komputera PC jest wstępnie negowana przez bramkę IClb, a naslepnie podawana na linię BUSY złącza Cenlronics.
Programowany mi-krokontroler PIC jesl dołączony następująco:
- K3 DATA do RB7 (wyprowadzenie 13),
- K3 CLOCK do RB6 (wyprowadzenie 12),
- K4 MCLR do #MCLR\ (wyprowadzenie 4),
- K2 +5V do VDD (wyprowadzenie 14),
- K2 GROUND do VSS (wyprowadzenie 5).
Końcówka +Vin K4 jesl połączona z zewnętrznym zasilaczem napięcia programującego
12V. Dioda LED D2 świeci, gdy są podawane impulsy programujące. Dioda Zenera Dl zabezpiecza bazę Tl przed napięciem programującym. Programator wymaga dwu zewnętrznych napięć zasilania: 12V (napięcie programujące PIC} i 5V (napięcie zasilania układu 74LSO6 i diody LED).
Dwa programy, które są potrzebne, by korzystać z programatora, można uzyskać w Internecie pod adresem:
hltp ://www. sistudio.com/sistu-dio/download/html.
Program DTAIT.EXE jest "od-zipowany" z "PINAPI Drivers DOS Pack 1". Po załadowaniu tych programów, wszystko co należy zrobić, to wpisać następujący plik poleceń systemowych (batch):
DTfiIT.EXE 7406
PIP02.EXE
DTAIT.EXE REMOVE
i uruchomić go spod DOS-a. R. Weber, EE
Artykuł publikujemy na pod-. stawie umowy z redakcją miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial i tenis appearing on
page 25 are the copyright pro-perty of fC) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which resewes all rights.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1, R2: lkll
R3. 100kQ
R4. Rć: 470Si
R5: lOkn
Kondensatory
Cl. C2 lOOnF
Półprzewodniki
Dl. dioda Zenera 12V/0,4W
D2: dioda LED
Tl: 8C547
tCl: 74LS0Ó
Różne
Kl- gniazdo Centronics do druku
K2, K3. K4. dwudrożny blok
końcówek śrubowych ARK do
druku, rozstaw 5mm
Elektronika Praktyczna 12/98
25
PODZESPOŁY
Zabezpieczanie portów 1/0 przed wyładowaniami elektrostatycznymi, część 1
Treść niniejszej notki jest
oparto na informacjach
pochodzących od producentów
w przemyśle elektrycznym
i elektronicznym lub ich
przedstawicieli i nie
wykorzystano doświadczeń
współpracowników pisma
Elektor Elektronik lub jego
konsultantów.
System elektroniczny może doznać wyładowania eleklroslaiycznego (ESD) lakźo wtedy, gdy ktoś przełącza kanio lub dotknie portu wejścia/wyjścia. Wylądowania towarzyszące tym rutynowym czynnościom mogą zablokować port, uszkadzając jeden lub więcej jego układów scalonych.
Uszkodzenia takie mogii być również kosztowne - podnoszą koszty napraw gwarancyjnych i zarazem obniżają jakość wyrobu. Te i jeszcze inne czynniki, w połączeniu z rosnąca ilością komunikacji elektrycznej pomiędzy komputerami i związanym z nimi sprzętem, uwydatniają polrzebę rozumienia mechanizmu ESD przez inżynierów.
Generowanie ESD
Wyładowanie elektrostatyczne pojawia się, gdy dwa różne materiały stykając się przenoszą ładunek i po rozdzieleniu wywołują napięcie pomiędzy nimi. Na przykład, chodzenie po dywanie w skórzanym obuwiu może indukować napięcie nawet do 25kV. Poziom indukowanego napięcia elektrostatycznego zależy od względnego podobieństwa ładunków pomiędzy dywanem a skórzanymi podeszwami, wilgotności i innych czynników.
Metody testowania ESD
Do testowania podatności uktadow scalonych na ESD powszechnie stosuje się dwie metody. Najstarsza, nosząca nazwę MIL-STD-833 Method 3015.7 została opracowana jako pomoc do zastosowania środków ostrożności niezbędnych przy pakowaniu i manipulowaniu układami scalonymi. Metoda ta testuje każde z wyprowadzeń obudowy względem innych grup wyprowadzeń i klasyfikuje układ odpowiednio do najniższego napięcia, przy którym następuje uszkodzenie.
Sygnał przykładany w tym teście jest przebiegiem prądowym pochodzącym z układu zwanego modelem ciała ludzkiego [patrz rys. 1), symulującego pojemność i impe-dancję ciała ludzkiego. Fizyczna struktura układu jest krytyczna, ponieważ rzeczywisty przebieg przyłożony do układu scalonego zależy również od indukcyjnoś-ci i pojemności pasożytniczych związanych z doprowadzeniami
r, ,n_ią Ś - .- _.ir pomiarowymi i płytki) drukowa-
Rys. 1. Podstawienie rożnych wartość p Wypadkowy przebieg pra-
elementow doje obwody wyładowania dawy odpowiada ESD. które
znane jako model ciało ludzkiego, model wystąpi, gdy człowiek dotknie maszyny lub model IEC 1000-4-2 (człowieka obiektu' takiego jak układ sca-trzymajqcego metalowy przedmiot). lony.
Crujnl
Mc*M ludzttogo ckk itlHOD MiŁ7) UodMimzyny IIC-131. EUU) IEC 1000-4-2
HIUU tM-IDM IM 50M-1C0M
1SOO-1% aa 330
CI(pF) 100110* !00jS% 150
Inna metoda, różniąca się od powyższej tylko wartościami R i C. została opracowana przez Elactronic Industries Associalion of Japan (fcllAJ). Nazwano ją IC-121, a oparto na układzie zwanym modelem maszyny. Podaje przebieg podobny do powstającego, gdy ukiad scalany wchodzi w kontakt z manipulującym nim mechanizmem. Naśladując przypadki ESD spowodowane przez ładunki gromadzące się na ruchomych częściach maszyny, przebieg symuluje wyładowania elektrostatyczne obserwowane w trakcie monla-żu mechanicznego.
Obydwie me ludy są komplementarne, a więc nie musisz wybierać jednej albo drugiej. Ponieważ udaru ESD układ scalony może doznać w irakcie produkcji, podczas montażu płytki drukowanej i gdy końcowy wyrób znajdzie się w serwisie. Io test oparły na modelu ciała ludzkiego razem z modelem maszyny zapewnia odpowiednie bezpieczeństwo odnośnie tolerancji układu scalonego na narażenia w produkcji i montażu.
Niektóre układy scalone, których wyprowadzenia są wystawione na świat zewnętrzny poprzez złącza, mogą być narażone na ESD nawet po zamontowaniu na płytce drukowanej umieszczonej w obudowie. Tu narażenie ESD jest odmienne, niż dla innych wyprowadzeń, dołączonych do obwodów na płytce. Tej klasie układów scalonych metoda testu (jak 3015.7 - testująca kombinacje wyprowadzeń) nie zapewnia odpowiedniej reprezentacji podatności na ESD wyprowadzeń wejścia/wyjścia. Obydwie oferują klasyfikację odpowiednio do najniższego napięcia powodującego uszkodzenie na dowolnym wyprowadzeniu - podejście, które nie uzasadnia podwyższania poziomów wewnętrznego zabezpieczenia przed ESD, wymaganego przez wyprowadzenia wejścia/wyjścia (i zapewnianego przez niektórych producentów). Układ może mieć wyprowadzenia wejścia/wyjścia wytrzymujące na przykład ą15kV i inne wyprowadzenia uszkadzające się przy ą2kV. Przyjęte metody określiłyby klasę ESD układu jako niższą niż ą2kV. Na szczęście jednak są dziś dostępne lepsze metody klasyfikowania wejścia/wyjścia. EE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorsai items appearing on page 26 are the copyńght property of (Cj Segment B.V., ihe Nelhcrlands, 1998 w nich re$erves alt rights.
26
Elektronika Praktyczna 12/98
M Y
Katalogi na, cztery nogi
Do niedawna podstawową
bolączką, jaka dotykała
konstruktorów urządzeń
elektronicznych w 1'olscu, hyl
kompletny bruk materiałów
informacyjnych i katalogowych.
Sytutwja uległa pewnej poprawia
po wkroczeniu na nasz rynek
dużych firm dystrybucyjnych.
Ogromną rolą odgrywają także
nieprzebrane zasoby Internelu.
W artykule przedstawiamy
katalogi dwóch firm
dystrybucyjnych działających
w Polsce, które przygotowały
bardzo atrakcyjne CD-ROMy dla
swoich klientów. Na czym polega
ich atrakcyjność? Otóż obydwa sa
dlii elektroników prawdziwymi
kopalniami rzetelnej wiedzy!
Szczegóły przedstawiamy
w artykule.
Rys. 1.
Obydwu prezentowano w artykule katalogi zostały przygotowano pud kulom jak najlepszego poinformowania klientów firmy o jej ofercie handlowej. "Handlowo" podejście tym raznm nit: zaszkodziło stronic merytorycznej opracowań - uprócz podstawowych informacji handlowych ubydwti katalogi za-wiorajći doskonale opracowano bazy danych zawierające nuty kalalngowe większości podzcsputńw,
Sposoby prozcniiKiji informaiiji w przypadku katalogów firm Stitron i Sdiuriulit s;| inljniiHino. lecz wysto-pitjiici! różnici! - z punktu widzotiia użytkownika - słi nudo isloliui. Po-nioważ zaJoży nam przecie wszystkim
na przybliżeniu mery I orycznej za-
wnrtości kalalo^ów. pominiemy
szc/.i-góly l)i!Z])ośridnio
7. zaknpi;in pudzo.spotńw
nych prziiz firmy, sy^riiiliziijac tylko.
żi! obydwa katalogi pozwalają Iwo-
rzyi': poliidwarlościnwo zainówiitnia.
VVyniiij;aiiia sprzijinwii in.slalo-wania katalogów sn do siebie zbliżono. Musi !o być komputor z jirocosi)-rom Iupszyin niż 4ttli!)X. min. KiMII RAM. czytnikiem CD-KOM, twardym dyskiem (wiecuj niż 5UMII wolnnj;o miojsca) i zainstalowanym syslemem Winduws 3.1 x luli !)5/!-)B/NT.
]Jrzeuln)d/iiiiv wiec do prezentacji zawartości katalogów.
"Razem osiągniemy sukces",
czyli jak to zrobił AVNET-Setron
Rys, 2,
Katalog firmy AVNET-Sotron zosta! wydany nn niezwykle efektownie upakowanej płycie CD-ROM, do której 1'oiiuzas instalacji możliwe jesl wybranie wersji języka woj menu {clustęp-iii! sii wersjo: nimninckn i angielska). Można tiikżi: zninst;iltnv;s[': komplrl ma-turiiiliiw mi Iwardym dysku. i:o zajto-biogii konieczności póżniejszegu ko-rzyslanin Ś/. czytnika CD-ROM. Wadn. tego rcjzwiit/.nuin jesi ogroinua ilnSC: zaj-uyo \H7.f.v. kalaluf> miujsca luk.
Elektronika Praktyczna 12/98
27
PROGRAMY
670MB). atu - jak pokazała praktyka -jesl lo rozwiązanie bardzo wygodnn. Ilość zajmowanego miejsca w stosunku do ilości zawartych malorialów jest nif-wielka, ponieważ pliki zawierające dokumentacje skompresowano przy pomory programu LZH.
Podczas instalacji pakietu zadaji? on pytanie o hasło, przy czym wprowadzenie dowolnego ciągu znaków [rys. t)
l'o uruchomianiu programu -katalogu pojawia się bardzo fifok-townn graficznin (rys. .1 - \tc.h ta walka n klianlii!) okno. z puzio-inu którego można się poruszać po wszystkich JBgn zakamarkach. Podzespoły zuslaiy pogrupowane w witflu kategoriach (także alfabetycznie], co ulalwia poszukiwania właściwego clnmenlu nso-
Rys. 3.
warioSci katalogu, na końcu klóroj możliwy jiist dostęp do nuty kalalogowoj wybranego podzospolu. Oprócz dostępu do szczegółowych danych katalogowych program oferuje pudlimi skrótowych opisów wybranych podzespołów. Można także obejrzeć obudowę elementu fz wymiarami, lut) biiz). Wszystkie dane katalogowe s a zapisane w loriiiacii) popularnego Ac-robai Kosdera. który - jako
l i I . l
SCS-THOMSON stbttio-stutis
ST62T20.E20-ST82T2S.E2S
B-BTT OTP/EPROM HCMOS MCUi WITH HO COWERTEn
w pełni zaspokaja jago źndaniu. pozwalając na poprawną instalacji} całości. Po zainstalowaniu oprogramowania w jego folderze są dostępne Irzy ikony (rys. 2). odpowiadające: katalogowi, systemowi aktualizacji indywidualnej bazy danych klienta (mało interesujące z punktu widzenia elektronika żadnego wiedzy techniczno!) araz ~ c" bardzo cenne - sprawnie działającego deins-talatora.
bom niezdecy-d o w a n y m . W program katalogowy wbudowano oczywiście zaawansowaną wyszukiwarkę.
która dodatkowo ułatwia posługiwanie sie programom.
Na rys. 4 przedstawiono jedną z możliwych ścieżek przeglądania za-
nipzhedno uzupełnianie zawartości katalogu - znajilujt: się na płycio [wersje tfi i 32-bitowa). s
28
Elektronika Praktyczna 12/98
PROGRAMY
Efektowna kompetencja,
czyli skarbnica wiedzy w wydaniu firmy Schuricht Elektronik
Schurichl lilektronik josl na naszym rynku nowa firmą, ale jak się okazuje, dość dobrze przygotowaną do dzialal-
nycżi w polskich złotych, co pozwala na szybki) orientacji; w atrakcyjności oferly i oszacowanie kosztów zumówic-nia. Wybór jednostki walutowej i odpowiedniego zestawu cen, w zależności od kraju, z którego pochodzi użytkow-
dać sj!Ml;i graficzna katalogu jest bardzo efektowna, a przy lym nie angażująca wielkich zasubfrw mocy komputera.
Podobnie jak w katalogu firmy AV-NliT-Selroii, dokunieiHai:j;i katalogowa zapisana jest w poslad plików Acrobal Ruadcra, Autorzy programu przewidzieli możliwość aktualizacji katalogu poprzez In lornet, co wymaga zainstalowania "większej" wersji katalogu na twardym dysku. Niestety, nic; josl możliwo zninstalowanie całego kalalogu na dysku, ca zmusza do kur/yslania l napędu CD-ROM podczas prmgladania zawartości.
Bardzo atrakcyjnym uzupełnieniem
Rys. 5.
ności w Polsce. Dowodem na to jest prezentacja w języku polskim krajowego oddziału Schurichta [rys. 5), a Inkżn zamieszczeniu na płycie cen wyrażo-
nik programu, umożliwia okno dialogowe, którego widok pokajano na rys. 6. Po zainstalowaniu oprogramowania w jogo folderze są dostępne dwie ikony umożliwiajnne uruchominnin katalogu i jego dninslalację ora/, trzy ikony wskazujące pliki [akslowi;, w który uli omówiono najważniejsze zagadnienia dotyczące katalogu (rys. 7).
Nn rys. 8 przedstawiono "mapo" prezent u jącu sposób poruszania się po najciekawszych kamarkach programu. Jak wi-
Rys. 7,
zawartości piyly jest oprogramowaniu użytkowe i demonstracyjne do produktów oferowanych przez Schurichta. Sa wśród nich m.in: program do projektowania stabilizatorów impulsowych Sitn-p!e Switchar [znajduje się on także na CD-EI'1) oraz program do obliczania rezystorów udninsinnia dla scalonego termostatu TMP01 firmy Analog Devices. . Katalog Schurichla ma jeszcze jedna, cechę wartą wspomnienia w dobie maksymalizacji "przyjaznońci" komputera - samoczynnie podgląda datę w pokładowym kalendarzu i co miesiąc wy-świBlIa na ekranie początkowym odpowiedni do pory roku obrazek...
Rys. 7.
Elektronika PraMyczna 12/98
29
RYNEK
Bez wymówek,
czyli nowy program Motoroli
leżeli stosowałeś dotychczas mikrokontrolery firm innych niż Motorola, to jest to artykuł dla
Ciebie.
leżeli już wykorzystujesz
w swoich projektach 8-bitowce
Motóróli. to tdkże~'zdch'ęvańiy~ 3ó
nowy program dostaw Motoroli,
który znacznie ułatwi orientację
w ofercie firmy, ułatwi dostęp do
tanich nur/.edzi projektowych.
zagwarantuje takżo szybkie
dostawy wybranej grupy
mikrokantrolcrów.
Fot. I.
Fol. 2.
Mikrokont roi ery firmy Motorola ciesz;) Kif,1 na na.s/.yni rynku od lal dużą popularności;}, która - i:(i praw-da - nit! dorównuje |3<>|inlariiośi:i '51. ale jest lo efekt dotychczasowej mało agresywnej polityki producenta- Niebagatelnym pruIiIiMiurm hyfy także kłopoty z zakupem pewnych grup 'mikrokonlrolerów w wersjach OTP, co na polskim stosunkowo skromnym rynku uniemożliwiało sio; rwanie tych interesujących ukladi w.
----Magii^ma-r^ka-wolaugu r>'ttiu wy-
imisila liii Mcituruli weryfikacje dotychczasowej polityki, cn zaowoco-wato powstaniem programu ..No i'.v-cuses". kióry slancjwi bardzo istotny krok w kierunku wymagań klientów procliikujqcych urządzeniu elektroniczne w .stosunkowo krótkich sodach.
Istoii) programu ..No excuses" jest skupionio uwagi "rlbiorców i producenta ii;i wąskiej. li;r:z roprezental\ w Ś noj grupie mikiokontrolerów rod/i-ny HCoó oraz narządzi do nich. I'ro-CBSory /.iilnranc jirzoz Mntrmilg w ra-mai:h pnigmniti promocyjn^gu jirzisd-stawinmi w skrócie w tab. 1.
Doiychr.zas najtańszym ZBstawami narzędziowymi wsporn.-i}>aji)cym pru-jtikKiwHiiic systemów 7. mikrokimiiolt!-ranii Mulomli były zestawy ICS (any. In Cin:uil Simulainr] z prostym oprogramowaniem illa DOS. ldi u doskonalono wersje stano iv Li liikżi' pndstawę progriimu ,.\'Znacznie silniejsze narzędzia programowe! sa zawartn w zestawie MM-EVS Ifot. 2). Przy ich pomocy możliwa jcsl umulaqa pracy procesora w czasie rzeczywistym z zaawansowanym sterowaniem pracq i:mu!alora [np. możliwe jest zainsla-lowiinie do Ii4 break|iointóvv], jiod-glądcm rejestrów i bieżących stanów
portów l/C). Zestawy MM-liV.S s;t zbudowane z dwóch modułów: liazowe-go, który jest identyczny dla wszystkich wersji, oraz rozszerzenia, które decyduje o typie emtilowanego procesora. Sugerowana cena zestawów MM-EVS wynosi 'J50USD.
Najsilniejszymi narzędziami promowanymi w ramach projektu "No e.\-Clises" są pakiety MMUK (fol. 3). Oprócz emulacji w czasie rzeczywistym umożliwiają one bardzo zaawansowana analizę pracy procesora. Dostępne sa 111.in: pamięć śladu u4xHk. tilUO punktów wyzwalania "przed" i "po". <) trybów wyzwalania oraz 32-biiowe czasu rzeczywistego. Kon-ivów MMDS jest koncep-
strukcja ZIM lii
ra sie na ply;
cyjnte zbliżo ia do MM-liVS. tzn. opiu-
:in bazowej, na której są
montowane jnridnly adaplujarn urządzenie na polrzi'by limulnwnuBgii procesora. Całość tworzy doskonali; projektowe, za dość - niestety - profesjonalna ceni} ok. 350MISD.
Zestawy MM-EVS i MMDS sa sterowane oprogramowaniem nowej generacji, które nosi nazwo MCUnZ (fot. 4). Oprogramowanie wykorzystuje graficzny system sterowania pracą urządzeń dołączonych do komputera. MCUeZ integruje "pod skrzydłami" Windows kompilalor asemhlera (>zA.S'iU. linkur c/.l.iiik, dultuger ezDc-biiii uraz, doskounly program konfigu-i'iii:yjny ry.CuiiIi^. za pomocą którego możliwe jsl >-.(ł|>niifkltJWHrii(! j-nterfoj-su jiakietu rlo indywidualnych wymagań użytkownika.
uji|<:c iłoilalki
Ponieważ bardzo wielu projektantów zainwestowało wcześniej w zestawy JICS dedykowane mikrokonl-rolennn OHIK17O5J1 A. Motorola przygotowała zestaw "ratunkowy", który
Elektronika Praktyczna 12/98
31
RYNEK
Rys. d.
pozwala na jego prostu adaptacje na potrzeby jednego ze swoich najmłodszych dzieci - mikrokontrolera 68HC705KJ1.
Zostaw oznaczony symbolem MSSADPKJ1 (fot. 5) pozwala wiór: wykorzystać ilolvchczas oferowane
przez Mntorole. hardzo popularne narzędzia dla zbliżonych koncepcyjnie procesorów, co z pewnością ucieszy ich miłośników. Zwłaszcza, że cena takiego zesiawu wynosi za-ledwie ok. iillUSl)!
Ostatnim -jak na razie - elementom propagowanym przuz Motorote w ramach programu ..No cxrusas" są bardzo In nie (poniżej 1001 !SD) programatory - użylkownik dostaje od ___ _
razu komplet elementów niezbędnych do natychmiastowego rozpoczęcia pracy. PlotrZbysiński.AVT
Dyslrybutorumi firmy Motorola tr Polsce sq:
Ś E2WH)-Setron. lol. 111-221 634-47-.W.
Ś EltV. tel. (0-711 342-29-Śi-i.
Fułun;. ml. 10-221 6tH-Rys. 5.
toacw*
Pamm! prooramu
Modri Porty Wbudowany Otodwt
PWM ttaegme HnwnUiLCtl
IkB! iBI Ibitfthl [bfttiil
68HC70SKJ1 1.2 64 10 MFT. RT1 - Ś DIP/S0IC16
68HC705B16 15 352+255 EEPROM 32 + 2*0 16-bltowy 8/8 8/2 SCI Ś PLCCS2/0FP64
68HC705C8A a 304 24 + 7x1 16-bltowy Ś SPI/SCI IOIP40/PLCC44/SDIP42/ 0FP44
68HC705C9A ' 16 1 352 31 16-bltowy Ś SPI/SCI DIP40/PLCC44/SD1P42/ 0FP44
68HC70SJ1A 1.2 64 14 HFT, RTI I - DIP20/S0IC20
6BHC705L16 16 512 16 + 3x1 *15xO 16-bltowy - - StOP 156segmeiitaw OFP80
68HC705P6A 4 176 21 16-bltowy 8/4 S10P DIP28/S01C28
32
Elektronika Praktyczna 12/98
PROGRAMY
EDWin krok
po kroku, część 4
W ostatniej - przynajmniej
chwilowo - części prezentacji na
nasY.yc.h lamach pakietu CAD
EDWin. przedstawiamy jego
najbardziej złożony moduł, czyli
symulator EDSpice. /ego
możliwości s<( przeogromne, więc
ich dokładne przedstawienie
wymagałoby napisania nie
artvku!u. a grubej książki!
Ze względu na "kompaktowe"
(pomimo powiększenia objętości
EP <> stron! rozmiary pisma,
przedstawiamy poniżej skrótową
prezentację symulacyjnego
"giganta", godnego następcę
DOSowego Spicea - EDSpicea.
Ryj. I.
Rys. 3.
Rys. 4.
BE3 ?
Wykorzystani!1 do końcowej analizy pru-ry projektowanego urzarljumiii EDSpir.na wymaga od [irujcklan-Ui dużej dyscypliny luli cierpliwości, Ubydwiu Ifi ctiuliy wynikają z Taktu. 7.c liibliuluki ij npisy mo elekt-
deli elumu ruitic:^]ivrh nic $n zin-tugrowanc w standardowych u i bli u tekach KDWino. Tak więc pod-nstas rysuwunia scho-jiiiitu fllRklrycznu^o luijlupsKym wrjścjum JBist korzystaniu y. nli!-m c ii t (i w Ś symbol) (Irurlni) jest późniuf wy-koilat: plyli? drukowa-Ui|) luli przypisaniu U[ii-sciw liil)]iot(!cziiyc:h dci symboli graficznych pu narysowaniu scheniiitu.
się y. paska menu. wskazując; Si-mtiltititin. następnie EDSpice Sim u I ni ar (rys. 1]. Po uruchomianiu .symulatora przeprowadza on aulomu-tycjzny analizę elainun-tow i symbuli zastosn-wanyrh na planszy schematu. genorujqc raport z informacjami o przypisanych do nich modelach (rys. 2). Iiifurmacje te iicdii przydatni; podc/HS rocznego dotiiezania opisów rio symboli,
Oknu cdylorn KDS-pice jest wyglądem' zhliżonu do edylnra schHmatciw (rys. 3). Ko-dobna jest lakżs filozo-Fiu jego obsługi. 1'ast/k narzł.'dziuwv z [fw^j Strony okna zapewnia dostęp do wszyslkirh funkcji niezbędnych do poprawnego skonfigurowania schemalii.
Jeżeli prugratmi go schcmal elektryczny pojawi sis komunikat o braku odniesienia do biblioteki mn-duli należy ręcznie ..powiązać" ze sol)3 1e elementy. Na rys. 4 okazano przycisk pasku narzędziowego, który UJnoźliwia przeprowadzenie tej operacji. Na rys. 5 widać otwarte
raporcie
Elektronika Praktyczna 12/98
33
PROGRAMY
!*Ś,Ś
Rys 6
okrta konfiguracji łinkowanegti modelu. Elastyczność KDSpicea potwierdza możliwość
dopisania dowolnego modelu rfo każdego symbolu na schemacie, pod warunkiem, że zgadzać sio ^m_ 4tf \j bodzie ilość i opis
wyprnwa-dzisń. Możliwe j r s I w i c c
sprawdzenie działania np. wzmacniacza audio z różnymi 1 y p a m i wzmacniaczy
fj* Ś a P^i *!ŚŚ
8
operacyjnych lub tranzystorów, bez konieczności prowadzenia rio-świadnzeń na modelu fizycznym! W przypadku konieczniiSci zmo-
rów okroi łouych w opi- l?vs sie modułu luli zadania warunków początkowych, KIJK[ju:i: liikże to iimcjzliwiii, cf) pr7pcislawitjiL0 na rys. 6 [Len sani przycisk na pasku narzudniowym], (Iza-sami mczbudim jsl wskazJinio HH.Spinpowi linii odniesienia, uo umożliwia przycisk 7,na-jdujący sil) nn pasku narzeditiowym u jodno ,,piętro" niżfij.
Kolejnym i:l;ipcm konfigurucji pro|ekiu jcsl okroślonin paraniu li 6w nlemsnlów, które zamierza mv Słodzić podczas s\niulacji. Do
lugo celu służy przycisk pokazu ny Jia rys. 7. Pokazany symbolicznie u a tym rysunku Hlpiricnl. jcsl faktycznie dowolnym elfi-
tty s '-
mentem zh.i In suwany ni iih schemaciu Spice umożliwia wy Uczeniu punktu clemenlów czynnych, co także stuslatu okazani' na rys. 7 (laliela w 6rndki>-wvm oknie).
Po s k o n f i g u r o w a n i u elementów schematu można rozpticza.ć definiowanie parnniiHrów zadawanych testów. Na rys. ft przedstawiono "otarlę" EDSpiceu, ]ak widać fpsl z czogo wybierać, ale wykorzystanie możliwości programu wiażu siy z dość żmudnym jego konkurowaniem. Przykład wyglądu okna ke-nfignracyjnego przedstawiono mi rys. i) (dotyczy ono ma-losygnaiowej analizy zmiennopriido-wej u rządzeń i u). Po przebrnięciu przuz trudy konfiguracji można włączyć sy-mnlarje. wskazując myszką Run/wy-brana_symulacja [zgodnie z rys. 8].
ED-
Efokly przykładowej analizy fJC przy Slalej temperalurze otoczenia pokazano na rys. 10.
Z konieczności pre/pnlacjy EDSpicrta ograniczyliśmy do minimum. Należy jednak stwierdzić, że jusl lo najsilniejszy i najtrudniejszy w obsłudze modui całego pakietu KDWin. Możliwości EDSpicea sa jntlnuk niezwykle zwłaszcza, ze jest on kompatybilny ze starszymi wersjami programu Spi-cii. Aby zwiększyć s/ybkuść działania symulatora hiUSpicu wykorzystuje bard/o za-awansowaną Icclinologie obsiugi modułów - każdy z nich jest zapisany w postaci pliku programu Dl.l.. jednego z najbardziej iialii-ralnych foimatów (iln Windows. iilJSpico ma wbudowany mudul wspomagajiicy Iwn-rzrnio plików 1)1.1. przez użytknwnika, co joclnak wyrna^a jjosiarlaniii kom p i latom C. Możliwe jest oczywiście wykorzystywanie opisów zawartych w standardowych plikach CIR oraz SBC.
Plolr Zbysiński. AVT
Pakiet EDWin w wersji DL-i udostępniła redakcji firma RK-SysU-.m.
Wnrsja ewaluacyjiiu pakietu F.DWin znajduje się nn piytńe CO-EP4 I pni ni o-cyjtiy kupon zamawiania znajdują sii; na wklejce kartonowej).
10
34
Elektronika Praktyczna 12/98
SPRZĘT
Dłuższe znaczy lepsze
Nowe - "długie" - LOGO! oraz kilka innych nowości
W połowie zeszłego roku
poświęciliśmy dość dużo miejsca
prezentacji sterownika LOGO!,
który - co można było łatwo
przewidzieć zrobił furrorę wśród
instalatorów.
Teraz ponownie wracamy do
tematu LOGO! W artykule
przedstawiamy nową. tzw. "długą"
wersję LOGO! oraz kilka
gadżetów, które znacznie ułatwią
prace instalacyjne i uproszczą
korzystanie ze sterownika.
Generator
s\
Kofnparalar
0-7
1,1 - -jlli
Isoc
n
swt
sur
3 W
Rys. 1
..Długie" LOGO! różni się z zewnątrz od swojego poprzednika przede wszystkim wymiarami. W dalszym ciągu obudowa sterownika jesl przystosowana do montażu na szynie D1N (zajmuje szerokość 7 standardowych modułów). Powiększenie szerokości obudowy wyniknęło z wyposażenia nowego LOGO! w aż 12 wejść i 8 wyjść, co w stosunku do zasobów poprzednika (6 wejść/4 wyjścia) jest znacznym postępem.
Drugą ważna, nowością w "długim" LOGO! są trzy zupełnie nowe funkcje (rys. 1). Pierwszą z nich jest zegar czasu pracy, kolejną nio-nostabilny generator generujący na
wyjściu impuis o zadanym czasie. krótszy od impulsu wyzwalającego, h ostatnią programowany komparator (detektor) częstotliwości. Specjalnie z myślą o lej ostatniej funkcji LOGO! 24Lxx zostało wyposażone w wejście sygnałów o dużej częstotliwości (112. do 150H/.). dzięki czemu możliwa jest kontrola praktycznie dowolnego, typowego procesu sterowania.
Trzecia nowość jest istotna dla użytkowników, których aplikacje wymagają nieco większej rozdzielczości pomiarów. W miejsce dotychczasowego licznika 4-cyfrowe-go, w nowym LOGO! zastosowano licznik 6-cyfrowy.
Tah. 1.
Parametr LOGO! 24 L LOGO! 24RL LOGO! 230RL LOGO1 230RCL L0G0!24LB11 LOGCH24RLB11 L0G0!230RLB11
Liczba wejść 12 12 12 12 12 12 12
Liczba wejść ASI - Ś Ś - 4 A 4
Prąd wejściowy 5mA 5mA 2mA 2mA 5mA 5mA 2mA
Liczba wyjść 8 8 e 8 8 8 8
Liczba wyjść ASi - Ś Ś - 4 4 4
Prąd wyjściowy 300 mA 10A(obc.R}/ 3A(obc. RLC} 10A(obc. R)t 3 A (obc. RLC) 10A(obc.R)/ 3 A (obc. RLC) 300 mA tO A (obc. R)/ 3 A (obc. RLC) 10A(obc.R)/ 3A(ooc.RLC)
Zabezpieczenie przeciwzwarclowe Wbudowane ok. 1 A Należy stosować zewn. Należy stosować zewn. Należy sto sować zewn. Wbudowane ok. 1A Należy stosować zewn. Należy stosować zewn.
Częstotliwość kluczowania wyjść 10 Hz 2 Hz/O.S Hz 2H2/0.5HZ 2 Hz/0,5 Hz 10 Hz 2 Hz/0,5 Hz 2 Hz/0,5 Hz
Napijcie zasilania 24VDC 24VDC B5..2S4 VAC S5..264 VAC 24VDC 24V0C 85.-264 VAC
Pobór mocy 2.3 W 2.1 W 4,4 W 4.4 W 2.3 W 2.1 W 4.5 W
LOGO! we wszystkich wymienionych wersjach mogą pracować w zakresie temperatur O..+55C.
Elektronika Praktyczna 12/98
35
SPRZĘT
Czwartą nowością jest możliwość współpracy nowego LOGO! z Irze-ma typami modułów pamięciowych: niebieskim, żółtym i czerwonym (fot. 1). Moilul niebieski jest prostym "przenośnikiem" programów i spełnia zadania takie, jak dotychczas oferowane moduły w kolorze czarnym. Moduły żółto umożliwiają każdorazowo odtworzenie stanu sterownika po włóczeniu zasilania. Dotyczy to także stanu wszystkich przerzutników, wyjść, liczników itp. Moduły czerwone są ponadto wyposażono w system zabezpieczający przed nieuprawnionym kopiowaniem zawartości pamięci.
Ostatnią, piątą nowością są sterowniki wyposażone w interfejs sieciowy ASi. Dzięki niemu LOGO! może być włączany w duże systemy sterowania, współpracując ze sterownikami S1MATIC S7-200 lub podobnymi.
Zestawienie wszystkich nowych wersji LOGO! znajduje się w tab. 1.
Sfe*
FOt 1
Wyposażenie dodatkowe
Siemens rozwijając linię LOCO! przygotował dwa dodatkowo elementy systemów slerowania, których samodzielne dohranie sprawia dość często kłopoty instalatorom. Są to: zasilacze i przekażniki-stycz-niki.
Dostępne są dwie wersje zasilaczy:
- LOGO! Power 1.3. Napięcie na wejściu zasilacza może się zmieniać w przedziale 85..264V, a częstotliwość 47..fi3Hz. Napie-cie wyjściowe wynosi 24VDC, a maksymalny prąd wyjściowy
1.3A (zabezpieczenie przeciw-zwarciowu włącza się przy 1.35A).
- LOGO! Power 2.5. Jest to zasilacz elektrycznie, od Strony sieci zasilającej, identyczny z LOGO! Power 1,3. Charakteryzuje się większą wydajnością prądowa, która wynosi 2.5A i nieco szerszą obudowa DIN.
W obudowach węższych niż zasila c ze są montowane przeznaczone dla LOGO! aprzekaź-niki. Dostępne są ich dwie wersje:
- LOGO! Conlact 24. Cewka tego stycznika jest przystosowana do zasilania napięciem stałym 24V. Od strony wyjścia są dostępne trzy styki o obciążalności do 20A (przy napięciu 23(1 VAC).
- LOGO! Gontact 230, który różni się od LOCO! Contact 24 tylko rodzajem zastosowanej cewki. Może ona bowiem pracować przy napięciu zasilania
Tak więc obecnie fani sterowników LOCO! mają możliwość wybrania urządzenia idealnie dopasowanego do wymagań aplikacji. Jedynym - zdaniem autora - dotychczas nierozwiązanym przez Siemensa problemem jest brak podświetlenia wyświetlacza LCD, co czasami utrudnia korzystanie z LOGO! Nie jest to oczywiście duża wada, ale gorąco polecamy len problem uwadze konstruktorów LOGO!... Piotr Zbysiński, AVT
Urządzenie do testów udostępniła redakcji firma Siemens Polsku Sp. z o.o.
SPRZĘT
Cyfrowy termometr na
Zestaw uruchomieniowy firmy Cypress
Interfejs USB fang. Universal
Serial liusj bardzo powoli
zdobywa komputerowy rynek, ale
coraz łatwiej spotkać urządzenie
wyposażone w to nowoczesne
złącze.
Na wzrost popularności USB
będzie miało z pewnością
pojawienie się systemu Windows
98. który traktuje USB jako
"naturalne" urządzenie wejścia-
wyjścia, podobne do RS232 lub
Centronicsa.
W artykule przedstawiamy
przykład nietypowego
wykorzystania USB, co było
możliwe przede wszystkim dzięki
niezwykłym mikrokontrolerom
firmy Cypress, dla których USB
jest także czymś zupełnie
naturalnym.
Prezentowany zestaw jest spektakularnym przykładem możliwości współczesnej elektroniki: wystarczają dwa niewielkie układy scalone, aby zbudować dokładny termo-
sora portu USB znacznie ułatwia jego wykorzystanie w praktycznych aplikacjach. W dokumentacji dołączonej do zestawu przedstawiono sposób wykonania (wraz ze szczo-
W skład zestawu CY3640-220V wcho'
j płytka demonstracyjna elektronicznego
termometru (DS1623 + CY7C63001); / trzy układy CY7C63001, w tym dwa w wersji
EPROM, Jeden EPROM OTP; / kabel USB *VB; / dokumentacja książkowa; / dokumentacja I oprooramowanle
na CD-ROM;
/ programator procesorów CY7C6300X; s kabel RS232; ,' dyskietka z o pro Bramowaniem sterującym
pracą programatora; / zasilacz sieciowy.
Rys. 1.
metr cyfrowy, współpracujący z komputerem PC. Wymiana informacji pomiędzy mi kro kontrolerem, a komputerem odbywa się poprzez 4-przewodowy kabel USB, który jednocześnie dostarcza zasilanie do termometru.
Za obsługę interfejsu USB w pełni odpowiada niewielki (rozmiarami) procesor CY7C63001, którego architektura została zoptymalizowana pod kątem takich właśnie aplikacji - jego integralną częścią jest bowiem kompletny port USB! Rdzeń procesora jest typu RISC, a dostępnych instrukcji sterujących jest 35.
Wbudowanie w strukturę proce-
gółami oprogramowania) myszy oraz joysticka, współpracującego z komputerem poprzez USB. Aplikacje te, pomimo prostoty, doskonale obrazują sposób wymiany informacji oraz zasady sterowania i synchronizacji przesyłanych pakietów danych.
Ze względu na prostotę architektury procesorów CY7C6300x i oczywiście bardzo niska cenę prezentowanego zestawu, jedynym narzędziem wspomagającym pisanie programów jest kompilator asemblera, bez możliwości linko-wania. Dokumentacja kompilatora oraz zestawu, a także kompletny katalog firmy Cypress znajduje się na płycie w postaci plików PDF. Przeglądarka do nich - Acrobat Reader - występuje na płycie w postaci instalacyjnej dla Win-
Elektronika Praktyczna 12/98
39
SPRZĘT
dows 3.1x/95/98 oraz kilku odmian Unixa.
Niezwykle atrakcyjnym składnikiem prezentowanego zestawu jesl programator dla mikrokontrolerów USB firmy Cyprcss. który przygotowała firma HiLo Systems - pro-ducenl dobrze znanych w naszym kraju programatorów serii AI,L. Programator JHSi sterowany za pomocą prostego programu dla Windows, który można uruchamiać bezpośrednio z dyskietki, ponieważ nie wymaga instalowania. Programator jesl dołączany do PC poprzez złącze szeregowe RS232. kabel którego wchodzi w skład zestawu.
Obserwacje wyników pomiaru temperatury umożliwia prosty w obsłudze program, który także wchodzi w skład zestawu. Kolejne okna tego programu przedstawiono
na rys. 1. Czerwone strzałki pokazują kolejność i sposób i di wywoływania.
Ponieważ cyfrowy termometr nie jest standardowym USB. do jego poprawnej pracy niezbędny jest program - driver, który oczywiście znajduje się na płycie CD-ROM. Aby jego instalacja przebiegła pomyślnie należy postępować /.godnie ze szczegółowym opisem w instrukcji zestawu. Jak pokazała praktyka, warto stosować się do uwag w niuj zawartych, ponieważ instalacja trwa wtedy bardzo krótko i nie powoduje żadnych "zawirowań" systemu.
Uwagi te dotyczą Windows 95 OSR2 z nakładką USB. W przypadku Windows 98 kłopoty powinny być nieco mniejsze.
Podsumowując, zestaw CY:ifi40-
220V jest rewelacyjna, (pod względem użytkowym i cenowym) propozycja dla tych konstruktorów, którzy zamierzają wykorzystać w swoich opracowaniach urządzenia z interfejsem US13. Mikrokont-rolery firmy Cypress znacznie ułatwia budowanie inteligentnych tur-miiiiili USB. o możliwościach ograniczonych tylko wyobraźnia użytkownika i rozmiarem dostępnej pamięci (2..8kB).
Dzięki takim układom interfejs: USB staniu się wkrótce czymś tak popularnym, jak jest teraz RS232. Zobaczycie! Piotr Zbysiński, AVT
Zastaw CY3640-220Y udostępniła redakcji firma Futuru, te!. (0-22) 618-92-02.
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY
Wzmacniacz do aktywnej kolumny
kit AVT-485
Tym razem chciałbym
zaproponować Czytelnikom
budowę aktywnej kolumny
głośnikowej, a właściwie
zespołu przedwzmacniaczy
i wzmacniaczy zasilających
taką kolumnę.
PROJEKT Z OKŁADKI
Idea budowy aktywnych zespołów głośnikowych ma tyle samo zwolenników co zażartych przeciwników. Największe emocje budzą aspekty ekonomiczne takiego przedsięwzięcia, ponieważ techniczne zalety aktywnych zespołów głośnikowych są raczej bezsporne. Pierwszym argumentem używanym przez przeciwników tych układów, argumentem, który w zasadzie trudno odeprzeć, jest najczęściej konieczność samodzielnej budowy kolumn głośnikowych, co jest zadaniem dość trudnym i wymagającym sporych umiejętności z zakresu stolarstwa. Drugim argumentem jest konieczność dublowania wzmacniaczy mocy w większości domowych instalacji nagłaśniających. Kiedy przystępujemy do budowy kolumn aktywnych zwykle posiadamy już w domu jakiś wzmacniacz akustyczny przyzwoitej klasy, klóry po zastosowaniu aktywnych zespołów głośnikowych pozostanie zwykle nie wykorzystany.
Aktywne kolumny głośnikowe maja oczywiście szereg zalet w porównaniu z biernym zespołom głośnikowym. Główne zalety aktywnego zespołu głośnikowego polegają na tym, że nie są potrzebne ani specjalne przewody doprowadzające sygnał akustyczny, ani bierne filtry rozdzielające (zwrot-
nice prądowe). Brak specjalnych kabli głośnikowych wiąże się także z pewnymi oszczędnościami, ponieważ lakie kable dobrej jakości są bardzo drogie. W elementach filtrów biernych [dławikach i kondensatorach) traci sie energię, co powoduje pewne pogorszenie- jakości odtwarzanego dźwięku. Filtr aktywny nie zawiera dławików, a kondensatory mają znacznie mniejsze pojemności, mogą więc być lepszej jakości, nie podnosząc przy tym kosztów budowy urządzenia (dobrej jakości kondensatory o dużych pojemnościach, stosowane w filtrach biernych są dość kosztowne). Nie bez znaczenia jest też łatwość kształtowania charakterystyki filtrów aktywnych. Przez prostą wymianę kilku tanich elementów takich jak kondensatory czy rezystory możemy dostosować charakterystykę filtrów do posiadanych głośników i obudowy kolumny głośnikowej. Ma to szczególne znaczenie przy projektowaniu toru tonów niskich.
Proponowany układ jest stosunkowo prosty i nie wymaga dużych nakładów finansowych. Koszt wykonania urządzenia to w zasadzie koszt zakupu odpowiedniego transformatom sieciowego i scalonych wzmacniaczy mocv.
42
Elektronika Praktyczna 12/98
Wzmacniacz do aktywnej kolumny
Rys. 1. Schemat elektryczny bloku filtrów aktywnych.
Opis działania układu
Na rys. 1 pokazano schemat elektryczny zespołu filtrów aktywnych, których zadaniem jest rozdzielenie sygnału audio na trzy pasma częstotliwości: tonów wysokich, średnich i niskich. Rys. 2 przedstawia natomiast schemat trzech stopni mocy zasilających głośniki wbudowane w kolumnę aktywną. Opis działania urządzenia rozpoczniemy od układu filtrów aktywnych.
Układ umożliwia stosowanie aktywnych filtrów rozdzielających o rożnych parametrach, a tym samym dopasowanie jego charakterystyki do posiadanej lub budowanej kolumny głośnikowej. Sygnał audio (np. z przedwzmacnia-cza) jest doprowadzony przez stopień buforujący (zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym IC1B), zabezpieczający iródło sygnału przed niewłaściwym obciążaniem, do trzech filtrów: basów, tonów średnich i wysokich. Każdy z filtrów może charakteryzować się nachyleniem zbocza obcinającego od 6 do ok. 18dB/okl., zależnie
od doboru wartości niektórych elementów. W torze tonów niskich za filtrem dolnoprzepusto-wym znajduje się obwód korekcji basów. Zastosowano w nim układ Linkwitza, który jest szczególnie użyteczny do obniżania początkowego zakresu charakterystyki głośnika niskotonowego umieszczonego w obudowie zamkniętej. I tu właśnie możemy zauważyć, jakie korzyści odnosimy z zastosowania filtrów aktywnych. W celu zmiany charakterystyki filtru nie musimy już mozolnie przewijać cewek wchodzących w sktad filtrów pasywnych, iecz wystarczy wymienić jeden lub kilka elementów.
Sygnał z wyjścia IClB jest rozprowadzony do IClA, IC2A i IC3B. Każdy z tych układów tworzy filtr trzeciego rzędu, który przy pominięciu niektórych elementów może zostać zmieniony w fillr drugiego lub pierwszego rzędu. Tor tonów średnich składa się z dwóch filtrów o częstotliwościach podziału zarówno od strony tonów niskich, jak i od
strony tonów wysokich. Wynoszą one odpowiednio 500Hz i 5kHz. Charakterystyka tych filtrów jest typu Butterwortha.
Opcjonalny obwód korekcyjny w torze lonów niskich, zrealizowany na wzmacniaczu operacyjnym IC3A, dopasowuje charakterystykę częstotliwościową zespołu do częstotliwości granicznej obudowy. Stosując ten dodatkowy filtr można poszerzyć pasmo przenoszenia o oktawę w dół. Jest to jednak możliwe jedynie wtedy, gdy są znane parametry QIC i fc obudowy. Obliczenia wartości elementów tego obwodu są podane poniżej.
Aby dokonać potrzebnych obliczeń musimy znać dwa parametry:
- współczynnik Q posiadanego głośnika niskotonowego pracującego w zamkniętej obudowie;
- częstotliwość rezonansową f,. tego głośnika.
Nowy współczynnik Q!t; oraz nową częstotliwość rezonansową F(i. z dodatkowym obwodem korekcyjnym należy obliczyć.
Elektronika Praktyczna 12/98
43
Wzmacniacz do aktywnej kolumny
Na rys. 3 pnkazano uproszczony schemat filtru, którego wartoś-ci mamy obliczyć, a poniżej wzory, z których musimy skorzystać. Inną, znacznie łatwiejszą melodii policzenia wartości tych elementów jesl wykorzystanie programu FILTER CAD, klóry znajduje się na płycie CD-EP1.
Jeżeti nie stosuje się układu korekcyjnego, to wszystkie elementy wokół IC3A opatrzone gwiazdka powinny zostać pominięte, z wyjątkiem R7 i RIO, których wartości należy zmienić na lOkii, Nalomiasl rezyslor R6 i kondensator C7 należy zastąpić zwo-rami.
Zajmijmy się teraz druga częścią układu, czyli modułem zawierającym Irzy wzmacniacze mocy zrealizowane z wykorzystaniem czterech popularnych i stosunkowo tanich scalonych wzmacniaczy mocy typu TDA1514. Rozkład mocy w widmie dźwiękowym jest taki, że w zespole wielodrożnym głośnik niskotonowy wymaga co najmniej tyle mocy ile pozostałe tory razem. Dlatego też zaprojektowano wzmacniacze pasma średniego i wysokiego o mocy ok. 30..40W i wzmacniacz tonów niskich o mocy 60..80W. Drugim powodem zwiększenia mocy wzmacniacza przenoszącego najniższą część pasma akustycznego jest fakt, że ludzkie ucho jest mniej czułe na niskie częstotliwości.
Układy ICl i IC2 pracują w zupełnie typowej, zalecanej przez producenta konfiguracji, której nie trzeba szczegółowo opisywać. Należy wspomnieć, że układ TDA1514 posiada wszystkie typowe dla tego rodzaju scalonych akustycznych wzmacniaczy mocy zabezpieczenia, w tym układ eliminujący efekty występowania stanów nieustalonych po włączeniu i wyłączeniu zasilania. Zbędne jest więc stosowanie jakichkolwiek układów przekaźnikowych zabezpieczających głośniki.
W zasadzie moc stopnia wyjściowego wzmacniającego tony wysokie mogłaby być znacznie mniejsza. Zastosowanie "za mocnej" końcówki mocy podyktowane zostato chęcią zunifikowania podzespołów potrzebnych do budowy wzmacniacza i oczywiście w niczym nie zakłóca jego pracy.
Rys. 2, Schemat elektryczny końcówek mocy.
44
Elektronika Praktyczna 12/98
Wzmacniacz do aktywnej kolumny
fil
C2
R1
WefSae
o-
R2
R3
cz
R3
i Cl
Wyjśdfl
Śo
!C3
GND
Rys. 3. Schemat filtru aktywnego,
Z kolejnych dwóch układów typu TDA1514 - IC3 i IC4 zbudowano wzmacniacz pracujący w układzie BTL, czyli mostkowym. Jest to także typowa, zalecane przez producenta aplikacja układu TDA1514, zapewniająca znaczne zwiększenie mocy wyjściowej tak skonfigurowanego wzmacniacza.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 4 i 5 zostały pokazane schematy montażowe płytek drukowanych, wykonanych na laminacie jednostronnym. Mozaiki ścieżek przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru.
Montaż urządzenia rozpoczynamy od łatwiejszej do wykonania części pracy - płytki z układem filtrów aktywnych. Montaż wyko-
-o
IN
l. -mm
LQ
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej filtrów.
nujemy w typowy sposób, rozpoczynając od wlutowania w płytkę rezystorów i podstawek pod ukta-dy scalone a kończąc na elementach o największych gabarytach -kondensatorach elektrolitycznych i stabilizatorach napięcia.
Większa płytka, na której zlokalizowano zespoły wzmacniaczy mocy, wymaga nieco więcej staranności podczas montażu. Najpierw, zgodnie z przyjętymi zasadami, lutujemy wszystkie elementy z wyjątkiem scalonych wzmacniaczy mocy. Kolejna czynnością będzie dobranie odpowiedniego radiatora i wykonanie w nim otworów do przykręcenia końcówek mocy. W lym momencie właśnie musimy wykazać sie wyjątkową starannością i dokładnością. Musimy zaznaczyć i wywiercić te otwory z dużą precyzją, ponieważ będziemy musieli wlutować w płytkę aż 36 wyprowadzeń stopni mocy, a najmniejsza niedokładność w zamocowaniu łych elementów na radiatorze spowoduje w najlepszym razie niezbyt estetyczny wygląd wykonanego urządzenia.
Pod układy wzmacniaczy mocy nie musimy w większości przypadków stosować podkładek izolacyjnych. Musimy jednak pamiętać, że po włączeniu zasilania radiator znajdzie się na ujemnym potencjale, a nie na potencjale masy. Po przykręceniu układów scalonych do radiatora lutujemy ich wyprowadzenia do punktów lutowniczych na płytce. Niestety, płytka wraz z zamocowanymi na niej elementami jest dość ciężka i pozostawienie jej "wiszącej" na wyprowadzeniach układów scalonych mogłoby doprowadzić do ich uszkodzenia. Dlatego też musimy wykonać odpowiednie
WYKAZ ELEMENTÓW
filtry aktywne Rezystory
Pl, P2. P3; potencjometr
obrotowy 5kll
Rl. R4: 71.5kO/0.5%
R2. R5: 10.5kO/0.5%
R3, R6: 4,12kII/0.S%
R7. R8, l, RIO. Rll. R12:
0.5%
R19: 47kSI
R13. C13. R14. C14. R15. C15.
R16. R17. C17. R18: według opisu
w tekście
Kondensatory
Cl. C2. C3: 2.2nF
CA. C5. C6: 22nF
Cl: SÓOpF
C8: lOnF
C9: 3.9nF
CIO: 5.6nF
Cli. C20, C21, C22. C23: 100nF
Cl2: 39nF
C18. C19: 1000nf/16V
C24. C25: T00(iF/25V
C26: 470nF
Półprzewodniki
ICt. iC2. IC3: LM358
IC4: 7812
IC5: 7912
Różne
CONI, CON3, CON4. CON5:
ARK2 (3imm)
CON2: ARK3 (3.5mm)
stopnie mocy Rezystory
Rl. R3. R7. R8. R12. R14. R18.
R20: 20kIi
R2, R13. R19; 680U
R4, R9. R15, R21: 3,3G
R5. RIO. R16. R22: 150O
R6. Rll. RI7. R23: 82
R24. R25. R26: lOkil
R27, R28, R29, R30; 470kU
R31: 100n
Kondensatory
Cl. C3. Có, C8. Cli. C13, C16,
C18: 4.7ł.F/25V
C2, C7. C12. C17: 220pF
C4. C9, C14. C19: 22nF
C5. CIO, C15. C20: 220JIF/25
C2I. C21A, C22, C228; 4700pF/
50V
C23. C24.C25: 470nF
Półprzewodniki
IC1, IC2, IC3, IC4: TDA1514
BR1A. BRlB: XXXX!!llllłll!ll
Różne
CONI; ARK3
CON2, CON3, CON4. CON5.
CON6, CON7: ARK2
Elektronika Praktyczna 12/98
45
Wzmacniacz do aktywnej kolumny
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej końcówki mocy.
wsporniki z blachy, dodalkowo stabilizująco położenie plylki wobec radiatora (rys. 6).
Układ stopni mocy powinien być zasilany napięciem przemiennym, pobieranym z symetrycznych uzwojeń wtórnych fransformalora o właściwej mocy, np. TST200/ 2x24. Natomiast symetryczni; zasilanie płytki z fikrami aktywnymi możemy doprowadzić z płytki slopni wyjściowych.
Układ wykonany starannie i ze sprawdzonych elementów działa
natychmiast poprawnie i nic wymaga jakiejkolwiek regulacji, z wy-jalkiem ewentualnego dobrania wartości elementów wchodzących w skład dodatkowego korektora basów. Zbigniew Raabe, AVT
Przypominamy, że do obliczenia wartości elementów filtrów aktywnych można wykorzystać program FILTEB CAD, który znajduje się nn płycie CD-El'2, dostępnej w AVT.
Scalone wzmacniacze] mocy j Płytka z elementami
i
u
Rys. ó. Sposób przy mo co wonią płytki do radiatora.
PROJEKTY
Programator regulatorów temperatury DS1821
kit AVT-484
Regulator temperatury,
nazywany dla uproszczenia
termostatem, to ukiad, którego
zadaniem jest utrzymanie
temperatury danego obiektu
w określonym przedziale
wartości. Gdyby spytać
przeciętnego elektronika jakich
elementów trzeba użyć do
budowy takiego układu, to
zapewne wymieniłby
następujące części składowe:
czujnik (np. termistor), układy
komparatorów, logikę
sterujqcq, układy wyjściowe.
Tymczasem niemal wszystkie
te elementy zawiera w sobie
mały układ scalony firmy
DALLAS, Może on pełnić rolę
scalonego układu
stabilizującego temperaturę
(termostatuj w przedziale od
-55"C do +125"C.
Magiczny układ DS1821
Termostat DS1821 jesl dostępny w dwóch wersjach obudowy z trzema wyprowadzeniami. Obudowa PK35 przypomina "wyrośnięty" tranzystor małej mocy, natomiast TO-220 jesl zgodnie z oznaczeniem odpowiednikiem obudowy tranzystorów mocy przykręcanych do radiatora. Trzy wyprowadzenia to masa (GND), zasilanie od +2,7V do +5V (VDD) oraz wejście/wyjście sterujące i programujące jednocześnie (DQ). Obudowy oraz rozkład wyprowadzeń pokazano na rys. 1. Oprócz tego układ występuje także w 8-wyprowadzeniowej obudowie SMD.
Na rys. 2 przedstawiono sche-mal blokowy układu DS1821. Z wyprowadzeniami zewnętrznymi komunikuje się bezpośrednio blok logiki sterującej oraz układ detekcji napięcia zasilającego VDD. Konwersją wartości temperatury otoczenia na impulsy elektryczne zajmuje się układ sensora temperatury. Rejestry TH i TL przechowują wartości temperatur granicznych określających zakres stabilizacji.
Cyfrowy komparator porównuje odczytaną wartość temperatury z wartościami zapisanymi w rejestrach i wynik swojego działa-
nia przekazuje do bloku logiki. Układ może pracować w dwóch trybach. W trybie termostatu pracuje jako przełącznik dwustanowy, którego stan jest zależny od temperatury. Gdy temperatura przekroczy ustalony poziom, DS1821 włączy sie i może uru-chamić zewnętrzne urządzenie wykonawcze (klimaty za tor, wiatrak ilp.). Gdy temperatura obniży się, to spowoduje to wyłączenie urządzeń wykonawczych. W drugim trybie pracy możliwe jest programowanie parametrów układu i bezpośredni odczyt mierzonej temperatury. Wtedy układ może pracować jak elektroniczny termometr. Układy opuszczają fabrykę ustawione w tym właśnie trybie pracy.
Programowanie DS1821
Do programowania układu jest wykorzystywane wyprowadzenie sterujące DQ, które zmienia swą funkcję. W trybie programowania DQ pełni role jednoprzewodowej, dwukierunkowej magistrali danych (1-Wire Bus). Do wymiany danych lą magistralą pomiędzy programatorem a termostatem DS1821 używany jest identyczny protokół transmisji jak w przypadku pozostałych układów DAL-LASa wyposażonych w interfejs
Elektronika Praktyczna 12/98
47
Programator regulatorów temperatury DS1821
DftLLAS DS1821
!& DALL AS
*W SEMICONDUCTGR
Rys. 1. Wyprowadzenia ukiadów 051821.
1-Wire Bus. Bity informacji 1 i 0 rozróżniane są poprzez różny czas trwania impulsów ujemnych wysyłanych magistralą. Dla 0 czas ten wynosi od 60 do 120us, a dla 1 od 1 do 15us. Przed rozpoczęciem każdej transmisji programator generuje impuls Resetu 480..960U a termostat odpowiada impulsem potwierdzenia o długości od 60 do 240us.
Ponieważ układy DS1821 przewidziane są do pracy autonomicznej, to w odróżnieniu od innych układów, np. typu i-Buttons, nie mają nadanych unikalnych numerów seryjnych, co upraszcza sposób ich programowania.
Programowanie sprowadza się do wysłania 1-bajtowego kodu rozkazu. Następnie, zależnie od sytuacji, programator może wysłać do DS1821 dodatkowy bajt parametru lub taki bajt odczytać z układu. W sumie DS1821 reaguje na 9 rozkazów. Ich kody (zapisane szesnastkowo) oraz znaczenie są następujące:
Olh-Write TH. Rozkaz zapisu górnej temperatury, po przekroczeniu której termostat się włączy. Po tym rozkazie transmitowana jest 8-bitowa wartość temperatury. Wartość ta jest zapisywana do wspomnianego już wcześniej rejestru porównań TH. Ponieważ rejestr ten znajduje się w wewnętrznej pamięci EEPROM termostatu, wartość temperatury jest przechowywana nawet w cza-
sie zaniku napięcia zasilania. Temperatura jest zapisywana w formacie 8-bitowym, a bit najstarszy pełni funkcje znaku. Przykłady pokazują format zapisu (kod uzupełnieniowy do 2) dla temperatur skrajnych oraz 0"C i -
+125-C 01111101
-55"C 11001001
0"C 00000000
Ś1C 11111111
Alh-Read TH. Po wysłaniu tego rozkazu programator może odczytać z termostatu wartość temperatury zapisanej w rejestrze TH.
02h-Write TL. Rozkaz zapisu dolnej temperatury. Jeżeli zewnętrzna temperatura opadnie poniżej tej wartości, termostat wyłączy się. Rejestr TL pozwala tworzyć pętlę histerezy, czyli swego rodzaju zatrzasku. Bez tego mechanizmu termostat znalazłszy się na granicy przełączania mógłby zacząć generować nieprzyjemną serię włączeń i wyłączeń, co w przypadku układów wykonawczych dużej mocy mogłoby doprowadzić do awarii. Obniżenie progu wyłączania (czyli histereza) właśnie temu zapobiega. Uwaga jednak! Jeżeli wartość rejestru TL będzie większa od wartości zapisanej w TH, a temperatura zacznie opadać przed osiągnięciem wartości TL, termostat po włączeniu nigdy się nie wyłączy.
A2h-Read TL. Odczyt temperatury z rejestru TL.
EEh-Start Convert. Start jednorazowej lub ciągłej konwersji temperatury. Ten rozkaz nie wymaga dodatkowego parametru.
22h-Stop Convert. Zatrzymanie ciągłej konwersji temperatury. Rozkaz bezparamet-rowy.
A A h Ś R e a d Temperaturę. Ten rozkaz powoduje odczytanie z układu wartości zmierzonej temperatury. Termostat może pełnić rolę elektronicznego termometru, r
ACh-Read Sta- * +J tus. Pobranie war- I
loćci rejestru sta-
OCh-Write Status. Zapis nowej wartości do rejestru statusu.
Bity rejestru statusu dodatkowo określają sposób funkcjonowania układu. Każdy bil może być ustawiony jako 1 lub 0. Rejestr statusu składa się z 8 bitów, których znaczenie, zaczynając od bitu najstarszego, jest następujące:
Bit 7 - stan procesu konwersji temperatury. Gdy jest wyzerowa-ny oznacza to, że układ jest w trakcie mierzenia temperatury i na jej odczyt trzeba poczekać. Czas trwania konwersji mieści się w granicach 0,4-ls.
Bil 6 - niewykorzystany.
Bit 5 - flaga zapisu danych do pamięci EEPROM. Zapis danych do pamięci nieulotnej (np. wartości rejestrów TH i TL) może trwać do 50ms. W tym czasie żadne nowe dane nie zostaną zapamiętane.
Bit 4 - Flaga przekroczenia temperatury TH. Bit jest ustawiany, gdy temperatura przekroczy TH. Ponieważ stan bitu jest zapamiętywany w pamięci EEPROM, jego wartość nie ulegnie zmianie nawet po zaniku napięcia zasilającego. Jego wy zerowanie możliwe jest dopiero po zapisaniu nowej wartości do rejestru statusu. Taki sposób funkcjonowania tej flagi umożliwia stwierdzenie, czy w czasie pracy termostatu kiedykolwiek została przekroczona temperatura TH.
Bit 3 - flaga przekroczenia temperatury TL. Działanie analogiczne jak w przypadku flagi temperatury TH.
Bit 2 - przełącznik trybu pracy. Jeżeli bit ten będzie miał wartość 1, po dołączeniu napięcia VDD układ DS1821 podejmie pracę w trybie termostatu. Wyzerowanife
tusu.
Rys. 2. Schemat blokowy układu DS1821.
48
Elektronika Praktyczna 12/96
Programator regulatorów temperatury DS1821
T
Impulsy
Rys. 3. Przebiegi przełqczajqce Tryby pracy układu DS1821.
tego bilu oznacza, że po dołączeniu napięcia zasilającego układ znajdzie się w trybie programowania.
Bit 1 - bit polaryzacji wyjścia termostatu w stanie aktywnym. Bil ten określa, czy w momencie załączenia termoslalu po przekroczeniu temperatury TH wyjście przyjmie poziom wysoki czy niski. "1" nkreśla poziom wysoki jako stan aktywny.
Bit 0 - tryb konwersji ciągłej lub pojedynczej. Wyzerowanie tego bitu spowoduje ciągtą konwersje temperatury. Ustawienie "1" oznacza zezwolenie na pojedynczą konwersje temperatury po wysłaniu rozkazu START.
Przełączanie pomiędzy trybami pracy US1821 jest zrealizowane bardzo oryginalnie. O ile przejście do trybu termostatu wydaje się prosie -wyslarczy ustawić bit 2 rejestru statusu w stan wysoki, a potem włączyć i wyłączyć zasilanie, o tyle próba powrotu do trybu programowania nie powiedzie się ponieważ DQ pełni funkcję wyjścia sterującego i transmisja nowych danych do termostatu jest niemożliwa. Aby ponownie uzyskać możliwość transmisji rozkazów magistralą l-Wire lius należy podać na końcówkę DQ stan wysoki i odłączyć napięcie VDD. Następnie na DQ należy wysłać serie 16 impulsów, a potem przywrócić zasilanie VDD. Uktad ponownie znajdzie się w trybie programowania.
Na rys. 3 pokazano przebieg opisanej sekwencji przełączającej. Stosując tę metodę układ można z powrotem wprowadzić w tryb termostatu bez konieczności ustawiania bitu 2 i odłączania zasilania.
W trybie pracy termostatu wyjście DQ pracuje jak olwarty dren. Może przyjąć prąd do 4 mA, przy napięciu równym napięciu VDD. Mała obciążalność wyjścia powoduje konieczność stosowania do-
datkowego elementu pośredniczącego mocy, np. bramki cyfrowej lub tranzystora. Układ
ifi wyjścia zależny . J . , .
Ś temperatury może pracować także z napięciem wyższym od nominalnego +5V. a ponieważ pobierany prąd jest znikomy -mniejszy od lmA, jako element obniżający napięcie może wystarczyć rezystor i dioda Zenera C4V7. Zależnie od napięcia pracy wartość rezystora należy dobrać indywidualnie -dla np. 12V będzie to ok. lkLi. Wykorzystanie układu DS1821 jako termostatu sterującego przekaźnikiem pokazano na rys. 4. Wykorzystanie programowanego termostatu DS1821 wiąże się z koniecznością wpisania do niego indywidualnych parametrów określających sposób i zakres działania.
Opis konstrukcji programatora
Na rys. 5 pokazano schemat prostego programatora. Składa się on praktycznie z procesora jed-noukiadowego 89C2051 i odpowiedniego programu sterującego. Procesor obsługuje zarówno klawiaturę, przy pomocy której wprowadza się parametry, oraz wyświetlacz LCD, na którym pojawiają się informacje o stanie programowanego termostatu. Do porlów procesora są dołączone linie danych i zasilania dla układu OS1821. Odczytu klawiatury dokonuje się poprzez podawaniu stanu niskiego na kolejne iinie P3.0-3 portu P3 i odczytywanie stanu kolumn połączonych z 1 iniami Pl.O-z. Taki uproszczony układ klawiatury nie pozwala na naciskanie jednocześnie wielu klawiszy. Może to spowodować zwarcie linii danych D4..D7 wyświetlacza. W praktyce jednak z taką sytuacją się nie spotykamy, natomiast warto o tym pamiętać.
Naciskanie klawiszy powoduje zwieranie odpowiednich linii i kolumn. Ze względu na ograniczoną liczbę wolnych linii porlów, część z nich jest wykorzystywana zarówno przez klawiaturę jak i przez wyświetlacz. Linie te są wyprowadzone na gniazdo JP2 i pełnią rolę 4-bito-
wej magistrali danych wyświetlacza. Pozostałe sygnały sterujące pracą wyświetlacza, regulacja kontrastu i zasilanie są wyprowadzone poprzez gniazdo JP3. Programowany termostat dołącza się do gniazda [P4. W gnieździe tym linia P1.6 łączy się z nóżką DQ termostatu, a linia Pl.7 steruje włączaniem i wyłączaniem napięcia VDD.
Obsługa programatora
Do programatora wprowadzono listę funkcji, które można kolejno wybierać i uaktywniać. Po podłączeniu programatora do zasilania (gniazdo JP1, napięcie 8..12V, pobór prądu do 50mA) na wyświetlaczu przez 2 s pojawia sie napis informujący o funkcji przyrządu. Następnie układ bada, czy do JP4 jesl dołączony układ DS1821 i próbuje przełączyć go w tryb programowania. Zarówno w przypadku sukcesu, jak i braku w gnieździe układu, na wyświetlaczu pojawiają się stosowne komunikaty. Naciśnięcie klawisza oznaczonego jako "#" powoduje przejście do listy opcji programowania. W każdej chwili możliwy jest powrót do trybu detekcji termostatu, jeżeli żadna z opcji nie jesl wybrana i naciśnięty zostanie klawisz "0". Przechodzenie do kolejnych opcji następuje po naciskaniu klawisza ,.#", wybór konkrelnej opcji programowania następuje po akceptacji klawiszem .,*". Programator realizuje naslę-pujące tryby pracy:
TRYB TERMOSTATU
Wybór tej opcji z listy przełącza DS1821 w tryb termostatu. Jednocześnie kontrolowany jesl stan wyjścia sterującego DQ, a komunikat o stanie tego wyjścia jest pokazywany na wyświetlaczu. Dzięki temu możliwe jest sprawdzenie działania termostatu bez
T
OS1821
Rys. 4. Schemat prostego termostatu z układem DS1821.
Elektronika Praktyczna 12/98
49
Programator regulatorów temperatury DS1821
TCC
1-
T
Cl 2?D II
CJZTp
r ?
T
LCD
nsr
PM
P33(HfT
PU
S9C2051
PB1 l(*
ra.
Ul 7BUS JP1
V0 N a 3 1
Ci + i--------C
8..IIW3C
P1.7
P13
pia
P1.I
tP10
P37
Rys. 5. Schemat elektryczny programatora.
,Svw
,SW7
SW5
, SWJ
, SV
VCC
konieczności umieszczania go w układzie docelowym. Tylko wtedy, gdy aktywny jest tryb termostatu, można układ DS1821 po zaprogramowaniu wszystkich parametrów wyjąć z podstawki i później zamontować w miejscu, w którym ma pracować. Wyjęcie układu w innym momencie, gdy końcówka DQ działa jako 1-Wire Bus spowoduje, że układ nie będzie pracował jako termostat. Opuszczenie opcji po naciśnięciu "#".
USTAWIANIE TEMPERATURY TH
125
Temperatura ( C]
Rys. 6. Blqd pomiaru temperatury układu DS1821.
Po uaktywnieniu tej opcji, klawiszami numerycznymi wpisuje się nową, wybraną wartość temperatury TH. Gdy kursor znajduje się na pozycji znaku temperatury, naciśnięcie "1" spowoduje, że temperatura będzie programowana jako ujemna. Gdy wartość temperatury jest ustawiona klawisz "*" powoduje jej zapis do rejestru TH. Opuszczenie opcji po naciśnięciu "#".
USTAWIANIE TEMPERATURY TL Ta opcja powoduje programowanie temperatury TL. Opuszczanie funkcji jak wyżej. USTAWIANIE POŁARYZACfl
WYJŚCIOWEJ
Zmiana polaryzacji wyjścia DQ w stanie aktywnym. Zmiana stanu na przeciwny następuje po każdorazowym naciśnięciu dowolnego klawisza. Opuszczanie funknji jak wyżej.
TRYR TERMOMETRU W czasie, gdy aktywna jest ta opcja, układ DS1821 pracuje jako elektroniczny termometr o rozdzielczości 1"C i z błędem jak na rys. 6. W sposób ciągły na wyświetlaczu jest pokazywana wartość tem-
peratury mierzonej przez wewnętrzny czujnik układu. Opuszczanie funkcji jak wyżej.
Jeżeli aktywna jest opcja inna niż tryb termostatu i komunikacja między programatorem a programowanym układem ulegnie przerwaniu, program automatycznie wraca do trybu detekcji i wyświetla komunikat o braku DS1821.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Ri. R2: lOkll
R3: 3kII
R4: lkfl
PR1: 10kn
Kondensatory
Cl. C3: 27pF
C2: 2.2uF/lóV
C4: d7(iF/10V
Półprzewodniki
Ul: 78L05
U2: 89C2051 zaprogramowany
Tt; BC548
Różne
Xl: 12MHZ
SW1, SW2. 5W3, SW4. SW5. SWó.
3W7, SW8. SW9, SW10. SW11.
SW12: mlkroprzełqczniki lub 12-
przyciskowo klawiatura matrycowa
50
Elektronika Praktyczna 12/98
Programator regulatorów temperatury DS1821
DS1821
Układ programatora zaprojektowany został do montażu na jednostronnej płytce drukowanej, co spowodowało konieczność poprowadzenia 13 zwór. Klawiatura stanowi jedną całość z pozostałą częścią układu. Jako klawisze zastosowano mi kro prze łączniki astabilne. Wyświetlacz może być przykręcony do płytki ponad procesorem, a gniazda JP2 ***Ś 7- Umieszczenie elementów na płytce
12 3 4
SUl
SWE
)
SW3
SW4 ' ł ( SWIO
6, 7 8
SW5 SWB < SW11 1 t
9 0 tt
swia
i JP3 są tak usytuowane, żeby odpowiadały właściwym stykom na module wyświetlacza LCD. Zastosowano 16-znakowy, alfanumeryczny wyświetlacz o symbolu WM-C1601. Zazwyczaj moduły podobnych typów mają jednakowy rozkład wyprowadzeń w 14-stykowym złączu (lub 16-styko-wym, jeżeli moduł jest podświetlany). W przypadku przykręcenia wyświetlacza do płytki należy kwarc i kondensator C2 zamontować poziomo. Gniazdo programujące JP4 zoslalo zdublo-
wane ze względu na dwa rodzaje obudów, w jakich jest produkowany układ DS1821. W przypadku obudowy PR35 jako podstawkę można zastosować fragment podslawki precyzyjnej pod układy scalone. Dla płaskich nóżek obudowy TO-220 jako gniazdo doskonale nadaje się fragment zwykłej podstawki pod układy scalone. Po dokładnym montażu uruchomienie programatora sprowadza się do sprawdzenia napięcia na wyjściu stabilizatora Ul oraz ustawienia potencjometrem PR1 odpo-
clru kowanej.
wiedniego kontrastu. Na wyświetlaczu powinny pojawić sie komunikaty w kolejności wcześniej opisanej.
Ze względu na swoje rozmiary i inlegrację w niewielkiej obudowie wielu elementów składowych, układ DS1821 może znaleźć zastosowanie jako czujnik i regulator temperatury w urządzeniach przemysłowych i domowych. Zaletą tego termostatu jesl mały pobór prądu w czasie pracy. Ryszard Szymaniak, AVT
Elektronika Praktyczna 12/98
51
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Wzmacniacz tranzystorowy o dużym wzmocnieniu
+3Vto+30V 7mA
Wzmacniacz tranzystorowy
0 dużym wzmocnieniu został opracowany z myślą o zastosowaniu w układzie regulacji barwy dźwięku i pracuje z napięciem zasilania od 3V do 3 0V. Zawiera układ typu bootstrap (elementy Rl, C2), który umożliwia uzyskanie wzmocnienia około 3 000[V7V]
1 zapewnia niski poziom zniekształceń przy silnych sygnałach (rys.2).
Impedancja wejściowa układu dla częstotliwości 200Hz wynosi około 80kn. Dla częstotliwości 20kHz poziom wyjściowy osiąga 80%, a międzyszczytowa amplituda szumów jest równa 14mV.
Rezystor R5 i dioda Dl ograniczają napięcie polaryzacji tranzystora TRI przy wzroście napięcia zasilania. Jeśli układ pracuje ze stałym napięciem zasilania, rezystor R5 można usunąć, a diodę Dl zastąpić zworką.
Przy zasilaniu napięciem 30V najlepsze rezultaty uzyskano przy poziomie napięcia stałego na wyjściu równym 16,5V, co umożliwiało maksymalną zmianę napięcia wyjściowego sięgającą 24V. Potencjometr VRl służy do ustawienia punktu pracy zapewniającego symetryczną pracę układu.
Wejście
Rys. 2. Schemat ideowy wzmacniacza tranzystorowego o dużym wzmocnieniu.
14
Elektronika Praktyczna 2/98
PROJEKTY
Telefoniczny mostek, część 1
kit AVT-489
Przy pomocy telefonicznego
mostka można połączyć ze
sobą dwie linie telefoniczne.
Po co? Staramy się to
wyjaśnić w artykule. W wielu
przypadkach możemy uzyskać
całkiem wymierne korzyści.
Podstawowe cechy mostka
obsługuje 2 linie telefoniczne: jedna jest linią wejściową a druga wyjściową,
/ przed dostępem osób nieuprawnionych mostek jest chroniony 4-cyfrowym hasłem,
/ po podaniu właściwego hasła umożliwia:
1) oddiwonienie linią wejściową pod podany to nowo numer, przy czym dla realizacji tej funkc| linia miejska wejściowa powinna odbierać impulsową sygnalizację wybier-czą;
2) wyjście drugą linią miejską, a następnie wybranie dowolnego numeru impulsowo lub tonowo:
3} zmianę hasła dostępu; / jest zasilany napięciem stałym lub przemiennym o wartości 9..30V.
Urządzenie, które nazwałem mostkiem, stuży do łączenia dwóch linii przychodzących z centrali telefonicznej. Zapewne niejeden Czytelnik zapyta: po co łączyć ze sobą linie telefoniczne, skoro temu celowi stuży właśnie centrala? Najlepiej wytłumaczyć to na przykładzie: przypuśćmy, że jestem prezesem pewnej firmy (zawsze chciałem nim być) i jako osoba bardzo zapracowana często korzystam z telefonu. Do rozmów służbowych wykorzystuję nawet telefon domowy. Oczywiście, jak każdy szanujący się prezes, mam w kieszeni firmowy telefon komórkowy, ale jestem konserwatywny i oszczędny. Zawsze uważałem, że z telefonu stacjonarnego połączenia są tańsze, lepiej słyszalne i bez denerwujących zaników. Prawdziwy problem pojawia się, gdy do domu przychodzi rachunek za takie rozmowy.
A teraz wyobraźmy sobie taki obrazek: muszę przeprowadzić kitka służbowych rozmów międzynarodowych z domu w sprawie nie cierpiącej zwłoki. Dzwonię na jeden z numerów telefonicznych do swojej firmy, wystukuję na klawiaturze telefonu kilkucyfrowe hasto i już mogę dzwonić na koszt firmy gdziekolwiek zechcę. Dzięki temu rachunek telefonu domowego jest obciążony tylko połączeniem miejscowym - tym do firmy. Na tym nie koniec. Jestem prezesem nowoczesnym i bardzo intensywnie korzystam z Internetu. Nie tylko w pracy,
również w domu. Połączenia z numerami sieci teleinformatycznej nie należą może do bardzo drogich, ale darmowe nie są. W takim przypadku, gdy przewiduję dłuższą sesję internetową, postępuję nieco inaczej. Również dzwonię na jeden z numerów telefonicznych swojej firmy i wystukuję kiłkucyfrowe hasło, ale zaraz potem odkładam słuchawkę. Po kilkunastu sekundach telefon zaczyna dzwonić. Podnoszę mikrotelefon; wystukuje ponownie hasło i teraz przez gadzinę mogę korzystać z połączenia, np. z Inter-netem. Jest to połączenie przychodzące, zatem kosztem takiej rozmowy jest obciążony rachunek telefoniczny firmy.
Podobne funkcje posiadają nowoczesne telefoniczne centralki abonenckie, oczywiście nie te najprostsze. Co zrobić, jeśli firma jest niewielka, posiada tylko dwie linie telefoniczne, a centralka telefoniczna jest stara, mała lub nie ma jej wcale? Z pomocą przyjdzie nam właśnie opisany niżej mostek telefoniczny.
UWAGA: Opisane urządzenie może być instalowane tylko za wiedzą i zgodą osoby lub firmy, która jest abonentem linii telefonicznych.
Stwierdzenie przez operatora telekomunikacyjnego podłączenia do linii telefonicznej urządzenia nie posiadającego homologacji, a takim urządzeniem jest mostek, grozi zablokowaniem numeru. m
Elektronika Praktyczna 12/98
53
Telefoniczny mostek
pnokażn* OPTOMOS
Rys. 1. Schemat blokowy mostka telefonicznego.
Opis działania
Prezentację projektu mostka rozpocznę od skrótowego przedstawienia jego możliwości. Dokładny opis działania będzie zamieszczony w końcowej części artykułu.
Na początek wyjaśnienie przyjętego nazewnictwa sygnałów:
- ZAPROSZENIE - powtarzane cyklicznie: 50ms ton/3s cisza;
- POLECENIEM - powtarzane cyklicznie: 50ms ton/600ms cisza;
- POLECENIE_2 - powlarzane cyklicznie: 50ms ton/50ms cisza/ 50ms ton/600ms cisza;
- POLECENIE_3 - powtarzane cyklicznie: 50ms ton/50ms cisza/ 50ms ton/50ms cisza/50ms ton/ 600ms cisza;
- WYBÓR - powtarzane cyklicznie: POLECENIE_ 11 POLECĘ -N1E_2!POLECENIE_3;
- POTWIERDZENIE - jednokrotnie: 400ms ton;
- OSTRZEŻENIE jednokrotnie: 400ms ton/lOOms cisza/400ms łon;
Sygnały opisane w len sposób dość trudno sobie wyobrazić. W czasie uruchamiania zrobiłem sobie ściągę, która bardziej do mnie "przemawiała". Oto ona:
- ZAPROSZENIE:
- POTWIERDZENIE:
- OSTRZEŻENIE:
- POLECENIE.l:
I_________1_________;_________._______
- POLECENIE_2:
- POLECENIE 3:
- WYBÓR:
"Guzikologia" jest bardzo prosta. Przyjęto, że do zatwierdzania
będzie służyć klawisz # (hash), zwany również bardziej swojsko płotkiem. Klawisz * (gwiazdka) umożliwia przerwanie bieżącej operacji.
Na początek załóżmy, że mamy mostek podłączony do dwóch linii telefonicznych i ''padło" zasilanie. W takim przypadku mostek oczywiście nie pracuje. Układy liniowe mostka pozostają w spoczynku i nie wpływają na normalna, pracę linii. Hasio dostępu zapisane w pamięci RAM procesora jest tracone. Po załączeniu zasilania w to miejsce wpisywane jesl standardowe hasto, czyli cyfry 1, 2, 3, 4.
W stanie spoczynku mostek oczekuje na dzwonienie na linii wejściowej. Ze stanu lego może go wyprowadzić jeden lub pięć dzwonków, w zależności od ustawienia zworki konfiguracyjnej. Dwie sekundy po pierwszym (lub piątym) dzwonku mostek odbiera połączenie i nadaje sygnał ZAPROSZENIA, przechodząc do fazy odbioru i sprawdzania hasła. Słysząc sygnał ZAPROSZENIA należy podać z klawiatury telefonu hasło dostępu. Jeśli jest to pierwsza próba po włączeniu zasilania, naciskamy klawisze 1, 2, 3, 4 i zatwierdzamy klawiszem #. Poprawne hasło powoduje, że mostek nadaje sygnał POTWIERDZENIA i przechodzi do fazy wyboru polecenia. Po błędnym haśle usłyszymy sygnał OSTRZEGAWCZY, a następnie ponownie sygnał ZAPROSZENIA. Trzecia nieudana próba podania hasła powoduje rozłączenie i przejście mostka w stan spoczynku.
Dodatkowym utrudnieniem w przełamaniu hasła jest ograniczenie czasu oczekiwania na poprawne hasło do jednej minuty.
Wejście do fazy wyboru polecenia mostek sygnalizuje nadawaniem kolejno sygnałów POLECENIE_1, POLECENIE_2 i POLECENIE_3. W ciągu 60 sekund musimy zdecydować, czy mostek ma do nas oddzwonić - w tym przypadku naciskamy na telefonie klawisz oznaczony cyfrą 1. Jeśli chcemy wyjść drugą linią - naciskamy 2. Gdy zamierzamy zmienić hasło dostępu, musimy wybrać cyfrę 3. Po wybraniu jednej z tych trzech cyfr usłyszymy sygnał POTWIERDZENIA. Pozostałe klawisze, za wyjątkiem (*) gwiazdki, są ignorowane.
W poleceniu pierwszym {OD-DZWOŃ) mostek oczekuje na numer złożony maksymalnie z 15 cyfr. Numer kończymy klawiszem # i odkładamy mikrotelefon. Po 0 sekundach mostek oddzwoni pod podany numer i wyśle sygnał ZAPROSZENIE. W tym momencie teoretycznie znajdujemy się w punkcie wyjścia. Kóżnica polega na tym, że opłatą za to połączenie jest obciążona linia wejściowa.
W poleceniu drugim [PO-L/)CZ_DALEf] nadawany jesl sygnał POLECENIE_2 i podobnie jak poprzednio mostek oczekuje na numer złożony z maksymalnie 15 cyfr. Po odebraniu znaku u (hash) kończącego wpisywanie cyfr, mos-hik zajmuje linię wyjściową. Po chwili zaczyna wybierać impulsowo podany numer. Od tej chwili mostek tylko nadzoruje połączenie, aby w odpowiednim momencie dokonać rozłączenia. Jak wcześniej wspomniano program po pierwszym uruchomieniu zapisuje wzorzec hasła cyframi 1, 2. 3, 4.
Nie jest to zbyt wyszukany zbiór cyfr i powinien zostać jak najszybciej zmieniony na inny. Jest to możliwe po wejściu w opcje NOWE_HASLO. Po naciśnięciu cyfry 3 i usłyszeniu sygnału PO-LECENIE_3 możemy podać cyfry nowego hasła zakończone klawiszem # (hash). Usłyszymy sygnał POTWIERDZENIA, a następnie ponownie sygnał POLECENIE_3. Podane poprzednio cyfry nowego hasła należy teraz dokładnie powtórzyć dla zweryfikowania poprawności. Pozostaje tylko jeszcze raz nacisnąć klawisz # i nowe hasło staje się obowiązujące. Po
54
Elektronika Praktyczna 12/98
Telefoniczny mostek
zapisaniu nowego hasła znajdziemy się w fazie wyboru polecenia.
Opis układu
Budowę mostka najłatwiej zrozumieć posługując się schematem poglądowym przedstawionym na rys. 1. Można zauważyć, że układ składa sie z dwóch identycznych bloków do współpracy z liniami telefonicznymi. Bloki te siużą do odizolowania galwanicznego linii od siebie i od układów moslka. Drogi rozmowne wychodzące z tych bloków są doprowadzono do klucza analogowego. Niezależnie od tego, do linii wejściowej dołączono na stałe wejście odbiornika DTMF odczytywanego przez procesor. W to samo miejsce, przez drugi klucz analogowy, jest doprowadzany ton o stałej częstotliwości.
To w skrócie, a teraz szczegółowo prześledzimy drogę prądu sta-
łego i sygnałów akustycznych dla wejściowej linii telefonicznej. Posłuży nam do tego schemat elektryczny przedstawiony na rys. Z. Linię wejściową podłączamy do złącza Z2. Przez rezystor Rl, ograniczający szybkość narastania prądu, sygnał ze złącza wchodzi na warystor Wl. Oba Ic elementy pełnią funkcję zabezpieczającą. Po przekroczeniu około 150V na wejściu, warystor Wl zaczyna przewodzić nie pozwalając na dalszy wzrost napięcia. Nadwyżka napięcia odkłada się na kablu doprowadzającym linię telefoniczną i na rezystorze szeregowym Rl. Przy dużych udarach prądowych typu wyładowanie atmosferyczne lub zwarcie z instalacją energetyczną moc tracona w rezystorze będzie ogromna i rezystor zadziała jak bezpiecznik przepalając się. Dlatego w przypadku uszkodzeń po-
wstałych np. po burzy naprawę można śmiało rozpoczynać od sprawdzenia rezystora Rl i pełniącego identyczna funkcję dla linii wyjściowej rezystora R3.
Warto też pamiętać o możliwości założenia dodatkowych zabezpieczeń przeciwprzepięcio-wych w postaci ochronników abonenckich. Następnie prąd z linii przechodzi przez dwie diody LED transoptora TOl - wyprowadzenia 1-2 i 3-4. Diody są połączone antyrównolegle i zbocznikowane rezystorem K5. Za rezystorem linia jesl zamknięta szeregowo połączonymi diodami Zenera DZ1 i DZ2, rezystorem R6 i kondensatorem C17. Taki obwód umożliwia w stanie spoczynku, gdy nie płynie prąd siały w łączu, wykrywanie sygnału dzwonienia. Dla przyjętych wartości elementów wykrywane jesl napięcie zmienne o wartości skutecznej powyżej dwudziestu kilku woltów. Po zamknięciu linii wejściowej dla prądu slatego, te same (ransoplory wskazują kierunek prądu płynącego w łączu. Informacja ta jest potrzebna do realizacji jednego
U5
unire
Śca
ŚMdnF
BEZTESTU 2U6TOSO
Rys. 2. Schemat elektryczny układu.
Elektronika Praktyczna 12/98
55
Telefoniczny mostek
Rys. 3. Schemat wnętrza układu 1TC117.
z kryteriów zakończenia połączenia. Szeregowy obwód RB i Cl 7 nie tłumi zbytnio sygnałów akustycznych dzięki zastosowaniu diod odcinających DZ1 i DZ2. Dzieje się tak dlatego, gdyż napięcie między żyłami linii telefonicznej w czasie połączenia wynosi poniżej T0V lub nieznacznie je przekracza. Przy tych wartościach napięcia diody DZl i DZ2 nie przewodzą i tłumiące działanie R6 i C17 jest pomijaluie matę. Kolejnym elementem są styki przekaźnika Pl. Zastosowano przekaźnik OploMOS typu LAA110 firmy CP-Clare. Elementy te były już szczegółowo opisane w EP, w serii artykułów na przełomie 1995/96 roku. Mimo dość dużej ceny, korzyści płynące z zastosowania tych elementów są niezaprzeczalne. Przekaźnik może zataczać napięcie 350V przy prądzie 120mA. W impulsie "styki" wytrzymują prąd 350mA. I to wszystko przy sterowaniu diody LED przekaźnika OptoMOS bezpośrednio z procesora! Dla załączenia wystarczy bowiem prąd 5mA, a spadek napięcia na diodzie LED wynosi wtedy 1.2V. Świecenie diody LED, a zatem i zamknięcie styków przekaźnika następuje przy niskim poziomie napięcia na wyjściu _OH0 (P3.5). Rezystor R13 ogranicza prąd diody do wartości około lOmA. Wartość dobrano z pewnym zapasem. Pozwoliły na to parametry wyjść mikroprocesora firmy Atmel, a zwłaszcza maksymalny prąd, jaki może wpłynąć do wyjścia w stanie włączenia (niski poziom napięcia), który wynosi aż 20mA. Dzięki takiemu połączeniu nie występuje zwarcie styków przekaźnika w chwili slar-tu procesora, gdy wszystkie wyjścia przyjmują stan wysoki.
Symbolami GND i GNDA oznaczono odpowiednio masę cyfrową i analogową. Ścieżki obu mas poprowadzono oddzielnie i połączono w jednym punkcie przy odbiorniku DTMF. Takie prowadzenie mas zmniejsza zakłócenia wprowadzane do części analogowej przez silnie zaszumioną część cyfrową.
Następny element to mostek diodowy MD2, zastosowany tutaj ze względu na fakt, że kolejny układ może pracować lylko przy jednym, ściśle określonym kierunku przepływu prądu w obwodzie. Tym układem jest żyralor zwany również sztuczną indukcyjnością. Głównym elementem żyratora jest tranzystor Tl. Dzięki włączeniu w bazę stosunkowo dużej pojemności, tranzystor przedstawia dla sygnałów akustycznych impedan-cję rzędu kilkudziesięciu kiloomów, równocześnie zamykając pętlę dla prądu stałego. Dioda DZ3 ogranicza napięcie między kolektorem i emiterem tranzystora Tl, chroniąc go przed uszkodzeniem.
Warto w tym miejscu wspomnieć o specjalnie zaprojektowanym układzie scalonym ITC117P firmy CP-Claro. Schemat tego układu przedstawiono na rys. 3. Jak widać ukiad zawiera w jednej obudowie prawie wszystkie dotąd wymienione elementy półprzewodnikowe. Wslępny projekt interfejsu, powstał właśnie w oparciu o ten układ. Niestety, wysoka cena oraz fakt, że układ jest dostępny tylko w obudowie do montażu powierzchniowego spowodowały zmianę koncepcji i realizację interfejsu z elementów dyskretnych.
A teraz wróćmy do naszego schematu. Po odcięciu składowej statej kondensatorem CIO, sygnat akustyczny jest podawany na uzwojenie transformatora separującego. Mimo wielu nowszych rozwiązań (patrz EP7/98), transformator pozostaje nadal niezastąpiony przy rozdzielaniu galwanicznym łącza telefonicznego od reszty układu.
Zastosowany typ transformatora charakteryzuje się niską iłu-miennością, mniejszą od 0,7dB w całym paśmie telefonicznym 300..3400Hz. Kondensator C7 ogranicza pasmo częstotliwości sygnałów i tłumi trzaski pojawiające się w słuchawce w chwiłacb przełą-
czeń. Tłumiące działanie tego kondensatora może okazać się zbyt duże dla szybkich modemów. Jeśli mostek będzie pracował z takimi urządzeniami, pojemność C7 i C5 należy zmniejszyć do lnF. Sygnał z transformatora może osiągnąć chwilowo wartość kilkunastu woltów. W celu ograniczenia amplitudy takich impulsów do poziomu ą1V, konieczne było zastosowanie ogranicznika diodowego złożonego z dwóch połączonych antyrównoltsgie zespołów diod. Każdy taki zespół musiałby zawierać dwie diody połączone szeregowo. Czyli w sumie potrzebne byłyby cztery diody. Dla zaoszczędzenia miejsca zastosowano... mostek prostowniczy MD3 zwierając wyprowadzenia + (plus) i - (minus). Sygnał rozmowny z linii wejściowej jest podawany przez kondensator C6 na wejście odbiornika DTMF (1 U5) i przez klucz analogowy (4,5 U4) na analogiczny układ dla wyjściowej Unii telefonicznej. Do tego samego punktu może być dołączone kluczem analogowym (12,14 U4) wyjście procesora (P3.0 Ul). Na tym wyjściu wytwarzana jest programowo fala prostokątna o częstotliwości 1923Hz. Amplitudę tego tonu ogranicza dioda Dl. Dioda D2. obcina sygnały o ujemnej polaryzacji, które mogłyby uszkodzić wyprowadzenie P3.0 procesora. Rezystor Rll wspomaga wewnętrzne podciągnięcie wyjścia P3.0 do +5V, dzięki czemu poprawia się kszlatt generowanego sygnału. Zespól drugiej, wyjściowej linii telefonicznej jest zbudowany podobnie. Złącze Z3, rezystor R3, pełniący niewdzięczną rolę bezpiecznika, i warystor Wl, zabezpieczający przed przepięciami - to wszystko już znamy. Różnica pojawia się w sposnbie podłączenia LED-ów transoptorów. Otóż są on dołączone równolegle do linii telefonicznej przez szeregowy rezystor R8. Takie połączenie umożliwia sprawdzenie, czy na linii wyjściowej występuje napięcie powyżej 20V i to niezależnie od aktualnej biegunowości. Jeśli napięcie jest niższe, to oznacza, że linia jest zajęta, np. przez włączony równolegle aparat telefoniczny. W takim przypadku procesor, aby nie zakłócać połączenia, nie zezwoli na wykonanie
56
Elektronika Praktyczna 12/98
Telefoniczny mostek
polecenia POŁĄCZ_DALEJ. Diody LED transoptorów pracują, przy skrajnie małym prądzie rzędu 200-300uA, dlatego wyjścia transopto-ra są podane na wejście wewnętrznego komparatora P1.0 (12 Ul). Wejście to jest podciągnięte do +5V rezystorem R9. Wprawdzie wewnętrzny komparator nie jest wykorzystany, ale bardzo przydała się wysoka rezystancja związanego z nim wejścia. Kolektory fototranzystorów są ze sobą połączone, gdyż nie ma potrzeby rozróżniania kierunku napięcia. Budowa pozostałej części toru rozmownego linii wyjściowej jest identyczna z omówionym wcześniej układem linii wejściowej.
Do zestawiania dróg połączeniowych wykorzystano układ 4053 w wersji HCT. Układy (ej serii mają lepsze parametry przy napięciu zasilającym +5V niż standardowe układy CMOS4000. Ktoś bardziej spostrzegawczy mógłby zapytać, dlaczego zastosowano trzy klucze przełączane, skoro i tak wykorzystane są tylko "styki" zwarte przy "0" na wejściu sterującym. Otóż zwykłe klucze analogowe (4066) nie mają możliwości łączenia sygnałów bipolar-Ś nych, a takie są sygnały wychodzące z transformatorów. Multipleksery analogowe (4051, 4052 i 4053) mają specjalne wyprowadzenie Vee, które można podłączyć do napięcia ujemnego. Wówczas możliwa jest współpraca tych układów z sygnałami bipolarnymi. Mikroprocesor wymuszając niski poziom napięcia (stan logiczny 0) na wejściach sterujących (A, C) układu U4 może dokonywać następujących połączeń: C[P1.2) = L- zestawienie drogi rozmownej między Uniami wejściową i wyjściową; A(P1.4) = L - załączenie nadawania sygnału tonowego.
Odbiornik sygnalizacji DTMF zrealizowano na układzie MT3170 firmy Mitel. Zaletą tego układu jest mała obudowa (DIP8) i szeregowa szyna do komunikacji z procesorem, zajmująca tylko trzy wyprowadzenia sterownika. W układzie mostka wykorzystano również tę właściwość układu, że odbiornik wykrywa oprócz sygna-tów wybierczych DTMF obecność dowolnego sygnału mieszczącego się w paśmie telefonicznym, jeśli
tylko poziom tego sygnału przekracza pewną wartość progową. Procesor odczytuje stan odbiornika przez szeregową, trójprzewodo-wą magistralę. Wysoki poziom napięcia na wyjściu ESt (ang. Early Steering Output) informuje procesor o obecności sygnału DTMF na wejściu odbiornika. Procesor odczytuje kod cyfty podając cztery impulsy na wejście ACK (ang. Acknowledge Putse Input). Po każdym impulsie odczytuje z wyjścia SD (ang. Serial Data Output) kolejne bity cyfry DTMF, poczynając od najmłodszego. Układ MT3170 odbiera i dekoduje wszystkie cyfry DTMF, łącznie z normalnie nie używanymi cyframi A, B, C, D. Ponieważ w naszym przypadku znaki te nie mają zastosowania, fragment programu sterującego odpowiedzialny za komunikację z odbiornikiem po prostu je ignoruje.
W kilku przypadkach mostek potrzebuje do poprawnej pracy informacji o sygnałach tonowych pojawiających się na linii wejściowej. Gdy na wejściu odbiornika pojawi się sygnał akustyczny o poziomie większym od -35dB, wyjście SD przyjmuje stan logicznej jedynki. Jeśli ten sygnał nie należy do żadnej z cyfr DTMF, wyjście ESt pozostaje w stanie niskim. W ten sposób procesor może odbierać cyfry nadane w systemie tonowym i równocześnie wykrywać obecność sygnałów tonowych z centrali lub ciszę na linii wejściowej. Rodzaj sygnału odbieranego z centrali jest określany na podstawie czasu trwania tonu i ciszy. Mostek rozpoznaje programowo dwa rodzaje sygnałów: zgłoszenie i zajętość. Układ
sterowania mostkiem zrealizowano na procesorze AT89C2051 (Ul). Kondensator C16 i rezystor R7 stanowią układ zerujący procesor po włączeniu zasilania. Napięcie zasilające mikroprocesor zablokowano kondensatorem Cl. Układ odbiornika DTMF wymaga taktowania sygnałem o częstotliwości 4,194304MHz. Nic nie stało na przeszkodzie, aby z taką samą częstotliwością pracował procesor. Wobec tego do wyprowadzeń os-cylatora w procesorze podłączono rezonator kwarcowy 4,19MHz, a sygnał z wyjścia XTAL2 podano na wejście zegarowe odbiornika MT317O.
Do zasilania mostka potrzebne są dwa napięcia: +5V do zasilania części cyfrowej i napięcie -5V do zasilania niektórych elementów w części analogowej. Źródłem zasilania dla mostka może być dowolny zasilacz sieciowy np. popularny zasilacz wtyczkowy 9V/ 250mA. Korzystniej jest jednak zbudować niewielki zasilacz z podtrzymaniem akumulatorowym na wypadek wyłączenia prądu w sieci energetycznej. Do tego tematu wrócimy w części poświęconej instalowaniu mostka. Napięcia +5V dostarcza monolityczny Stabilizator U2 (7805) pracujący w układzie konwencjonalnym. Prąd pobierany przez mostek jest niewielki, ale przewidziano możliwość zasilania mostka z akumulatorów buforowych zasilających centralkę abonencką. Takie baterie akumulatorów mają zwykle napięcie 24V i wówczas spadek napięcia na stabilizatorze wyniesie kilkanaście woltów. W tym przypadku warto do obudowy stabilizatora przykręcić niewielki radiator.
C O O O
U5
HHD-1
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 12/98
57
Telefoniczny mostek
Napięcie -5V jest wytwarzane z napięcia +5V w przetwornicy kondensatorowej zbudowanej na popularnym układzie ICL7660 (U3). Wydajność prądowa przetwornicy wynosi 18mA (przy -4V na wyjściu) i jest całkowicie wystarczająca do naszych potrzeb.
Oprogramowanie
Program sterujący mostkiem napisano w języku C (IAR Systems). Jak to zwykle bywa, zmieszczenie programu w 2KB wymagało dość intensywnych zabiegów "odchudzających", a i tak pozostało zaledwie 8(!) wolnych bajtów w pamięci programu. Program może znajdować się w jednym z kilku stanów:
1 SPOCZYNEK - oczekiwanie na dzwonienie.
2 PRÓBA_ZAJĘTOŚC1 - sprawdzenie obecności sygnału zajętości na linii wejściowej.
3 ZAJĘCIE_LINII - zajęcie linii wejściowej.
4 ODBIÓR_HASŁA - odbieranie hasła, porównanie z zapamiętanym wzorcem.
5 YfYBÓR_POLECENlA Ś oczekiwanie na cyfrę 1, 2 lub 3 i skok do odpowiedniego polecenia.
6 OBDZWONIENIE obsługa od-dzwonienia linią wejściową [POLECENIE^].
7 POŁACZ_DALE) zajęcie linii wyjściowej [POLECENIE_2).
8 NOWEJiASŁO modyfikacja obowiązującego hasła [POLECE-NIE_3).
Każdy z tych stanów zaczyna się inicjalizacją i ustawieniem wyjść. Potem następuje cykliczne sprawdzanie warunków przejścia do innych stanów. Niezależnie od programu głównego timer TO generuje co 260us przerwanie, które zmienia stan wyjścia P3.0 na przeciwny. W ten sposób powstaje ton o częstotliwości 1923Hz, wykorzystywany do nadawania sygnałów typu ZAPROSZENIE czy POTWIERDZENIE.
Dzięki przyjęciu tak wysokiej częstotliwości uniknięto możliwości zakłócania odbiornika DTMF. Początkowo częstotliwość tego tonu wynosiła 683Hz, ale podczas uruchamiania modelu zdarzało się, że taka fala prostokątna wraz ze składowymi harmonicznymi była traktowana przez odbiornik DTMF jako przypadkowe cyfry. Najwyższa częstotliwość w sygnalizacji
DTMF wynosi 1633Hz i jest dostatecznie odległa od tonu generowanego przez procesor.
Drugi timer Tl generuje przerwanie co llms. Po takim czasie są próbkowane detektory prądu w linii wejściowej i sprawdzane wyjścia odbiornika DTMF. Dłuższe odstępy czasowe otrzymuje się po podzieleniu tej podstawy czasu.
Montaż
Wszystkie podzespoły mostka zamontowano na jednej, dwustronnej płytce drukowanej. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 4.
Można na nim zauważyć wyraźnie rozdzielone:
- zespól linii wejściowej (Z2 do TRI):
- zespól linii wyjściowej (Z3 do TR2);
- sterownik (Ul) z odbiornikiem DTMF (U5) i kluczami analogowymi (U4);
- zasilacz (U2, U3).
Takie rozmieszczenie elementów zmniejsza ryzyko przebić, likwiduje zakłócenia oraz ułatwia montaż i uruchamianie. Montaż rozpoczynamy od elementów najniższych. Pod wszystkie układy scalone, oczywiście z wyjątkiem stabilizatora U2, montujemy podstawki. Podstawki montujemy też pod transoptory TOl i przekaźniki Pl. Na końcu wlutowujemy transformatory separujące TRI, TR2 i rezonator kwarcowy Ql, którego wyprowadzenia łatwo ukruszyć przy manipulowaniu płytką. Sposób montażu transformatorów w zasadzie nie ma większego znaczenia. Dla porządku podam, że wyprowadzenie oznaczone na płytce drukowanej cyfrą
1 znajduje się między nóżkami
2 i 6. Te dwie cyfry można znaleźć na szpulce transformatora, patrząc od strony wyprowadzeń.
Uruchomienie
Zaczynamy jak zawsze od starannego sprawdzenia poprawności montażu. Jeśli nie ma żadnych zwarć między punktami lutowniczymi i wszystkie elementy wlu-towaliśmy prawidłowo, możemy przystąpić do uruchomienia. Wyciągamy z podstawek wszystkie układy scalone, OptoMosy i transoptory. Do złącza Zl podłączamy
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R3, R4: 10Q/0,25W
R5: lkQ/0,25W
Ró. R7. Rl 1: 10kQ/0,25W
R8, R9: 100kłł/0.25W
RIO, R12: 39kQ/0.25W
R14, R15: 22kQ/0,25W
R13. R16: 330Q/0,25W
Kondensatory
Cl. C2. C3. CA. C5'', C6. C7<':
100nF/63V
C8, C9: 22pF
CIO, CII: 1jiF/63V unipolarne
C12, C13, Ci4, C15. Cló: lOfiF/
1ÓV
Cl7: 0,47tiF/250V
Cl 8: 10O0jiF/40V
C19: 100nF/16V
Półprzewodniki
Dl, D2; 5N4148
DZ1. DZ2: BZX83C10
DZ3. DZ4: SZX85C15
MDI, MD2, MD3, MD4. MD5:
B60C1500
Pl: LAA110 CCP-Clare)
TOl: PC847
Tl, T2: BC517
Ul: AT89C2061 (Atmei)
zaprogramowany
U2: 7805
U3: ICL7660
W: HCT4053
U5: MT3170 (Mlfel)
Wl, W2: SIOV-S14K150 (Siemens)
Różne
Ql: 4.194304MHZ
TRI, TR2: 4303-136-002 (TELZAM-
Zambrów)
Zl. Z2. Z3: zaciski ARK2
ZW1. ZW2, ZW3: jumpery
Uwago! Elementy oznaczone n -patrz tekst.
zasilacz o napięciu 9-30V. Woltomierzem sprawdzamy obecność napięcia +5V między wyprowadzeniami 10 (masa) i 20 (+5V) na podstawce procesora Ul. Jeśli napięcie mieści się w granicach 5% tolerancji, wyłączamy zasilacz, czekamy chwilę aż rozładuje się kondensator elektrolityczny C18 i wkładamy w podstawkę układ przetwornicy U3. Ponownie załączamy zasilanie i sprawdzamy, czy na nóżce 5 (Vout) układu U3 pojawiło się napięcie około -5V względem masy. Jeśli wszystko przebiegło pomyślnie, to po wyłączeniu zasilania obsadzamy
58
Elektronika Praktyczna 12/98
Telefoniczny mostek
wszystkie podstawki, zwracając oczywiście uwagę na sposób wkładania układów scalonych. Pozostałe czynności sprawdzające możemy wykonać po dołączeniu mostka do centrali.
W pierwszym etapie będzie potrzebny zasilacz regulowany, dwie linie telefoniczne i telefon z wybieraniem DTMF. W ostateczności wystarczy zestaw pięciu płaskich baterii 3R12, jedna linia i pomoc drugiej osoby dysponującej własną linią i telefonem z wybieraniem tonowym. Usuwamy zworkę ZAJ (ZW3). Do złącza linii wejściowej Z2 podłączamy linię telefoniczną. Włączamy zasilanie mostka, a do złącza linii wyjściowej Z3 podłączamy przez rezystor lkLł/0,5W zasilacz regulowany ustawiony na napięcie 12V lub trzy baterie 4,5V połączone szeregowo. Z telefonu należy zadzwonić na numer linii wejściowej i po usłyszeniu sygnału ZAPROSZENIA podać hasło, czyli cyfry 1, 2, 3, 4. Powinniśmy otrzymać
sygnał WYBORU_POLECENIA. Naciskamy klawisz oznaczony cyfrą
2. Po sygnale POTWIERDZENIA usłyszymy cykliczny sygnał PO-LECENIE_2. Teraz naciskamy klawisz # (hash).
Odpowiedzią powinien być sygnał OSTRZEGAWCZY, ponieważ napięcie 12..13,5V występujące na linii wyjściowej jest normalnie za niskie i wskazuje na jej zajęcie przez równolegle dołączony telefon. Jeśli jednak mostek wyśle sygnał POTWIERDZENIA, należy zmniejszać wartość rezystora R9, aż do uzyskania sygnału OSTRZEGA WCZEGO.
W kolejnym kroku zwiększamy napięcie na linii wyjściowej do wartości 2O..22,5V. W takiej sytuacji powinniśmy zawsze otrzymać sygnał POTWIERDZENIA. Jeśli mostek wysyła sygnał OSTRZEGAWCZY, musimy zwiększyć wartość rezystora R9. Jeśli po zainstalowaniu mostek będzie miał linię wyjściową na wyłączność, tzn. do linii telefonicznej podłą-
czonej do złącza Z3 nie będzie włączony żaden równoległy telefon, dobieranie wartości rezystora R9 możemy pominąć. W takim przypadku można zewrzeć zworkę ZW3 opisaną na płytce drukowanej skrótem ZAJ. Dodatkowo wskazane jest wówczas usunięcie rezystora R8.
Na koniec ustalamy liczbę dzwonków, po których mostek ma odbierać połączenie. Przy rozwartej zworce ZWl mostek włącza się już po pierwszym dzwonku. Przy zwartej zworce potrzeba na to pięciu dzwonków. Zworka ZWl jest opisana na płytce drukowanej symbolem 5DZ. Jeśli mostek jest podłączony do centralki abonenckiej o nieciągłym sygnale zgłoszenia, musimy zewrzeć zworkę ZW2 (ZGL). Dzięki temu mostek nie będzie sprawdzał sygnału zgłoszenia przed wybraniem numeru. Po wykonaniu tych wszystkich czynności mostek jest gotowy do pracy. Tomasz Gumny, AVT
PROJEKTY
Kopiarka do układów ISD25xx
kit AVT-483
O cyfrowych
"magnetofonikach", czyli
układach produkcji
Information Storage Devices
można powiedzieć wiele, ale
przede wszystkim należy
stwierdzić, że zrobiły one
prawdziwą karierę. Rodzina
tych układów stale się
rozrasta, powstają nowe
wersje o coraz większych
możliwościach, do zastosowań
zarówno w zabaweczkach, jak
i bardzo "poważnych"
konstrukcjach.
jak już wspomniałem układy serii ISD - "iesdeki" - znalazły zastosowanie w najróżniejszych rodzajach urządzeń elektronicznych. Z jednej slrony mamy proste magnetofoniki, uktady do nauki wymowy, czy też elektroniczne "papugi" powtarzające każde usłyszane zdanie. Na drugim biegunie znajdujit się profesjonalne urządzenia wykorzystywane w systemach automatyki sterowanych mikroprocesorami i komputerami.
Przed konstruktorami pojawia się więc jeden, Irudny do rozwiązania problem. O ile nagranie potrzebnych komunikatów na pojedyncza, kostkę ISD nie stwarza specjalnych problemów, lo zaprogramowanie większej liczby identycznych układów jes! bez pomocy wyspecjalizowanych urządzeń praktycznie niemożliwe. Żaden człowiek nie jest bowiem w stanie powtórzyć w identyczny sposób nawet krótkiego zdania.
O tym, że nagranie potrzebnych komunikatów np. dla stu identycznych kostek ISD byłoby iście galerniczą pracą nawet nie warto wspominać. Postanowiliśmy więc wyjść naprzeciw potrzebom konstruktorów projektujących rozbudowane systemy automatyki wykorzystujące układy ISD i zaprojektować urządzenie umożliwiające wykonanie w prosty sposób
dowolnej liczby kopii z raz zaprogramowanej matrycy.
Podczas projektowania układu napotkałem na jedno, poważne i chyba niemożliwe do usunięcia ograniczenie. Otóż, do układów ISD informacje można zapisywać wyłącznie w czasie rzeczywistym. Jakiekolwiek próby wykonania nagrania melodą "lurbo", tak jak kopiuje się kasoly magnetofonowe, skazane sa. z góry na niepowodzenie. Wbudowane w układy systemy filtrów akustycznych skutecznie uniemożliwiają jakiekolwiek znaczące zwiększenie czes-tolliwości zegarowej, pomimo że istnieje możliwość doprowadzenia do ISD zewnętrznego sygnału zegarowego. Musimy więc pogodzić się z faktem, że np. kopiowanie kostki ISD2560 musi trwać dokładnie minutę i ani sekundy mniej.
Mam nadzieje, że zaprojektowany przeze mnie układ spotka się z uznaniem Czytelników, ponieważ jesl śmiesznie prosty i tani. Do jego wykonania będziemy potrzebować zaledwie dwóch, należących do najtańszych i najłatwiej dostępnych, układów scalonych z rodziny CMOS4000. Także wykonanie układu nie powinno nastręczyć jakichkolwiek problemów, nawet mało doświadczonym konstruktorom.
Elektronika Praktyczna 12/98
61
Kopiarka do układów ISD25xx
DANE AUDIO
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
Opis działania
Schemat elektryczny kopiarki do układów ISD2500 został pokazany na rys. 1. Będziemy mieli do czynienia z dość ciekawym rozwiązaniem układowym: kostka będąca matrycą służącą wielokrotnemu powieleniu jest jednocześ-
nie aktywnym elementem układu, który bez niej w żaden sposób nie może funkcjonować.
Dlatego też zastanówmy sie. najpierw, w jaki tryb pracy zostały ustawione obydwie kostki ISD i jakie ma to znaczenie dla funkcjonowania kopiarki.
Układ ICl zawierający komunikaty przeznaczone do kopiowania został przez wymuszenie stanów wysokich na wejściach adresowych A4/M4, A8 i A9 ustawiony w tryb pracy nazwany przez producenta "A4". W czasie pracy w innych trybach wskaźnik
62
Elektronika Praktyczna 12/98
Kopiarka do układów ISD25xx
adresowy jest kasowany po napotkaniu znacznika EOM. W trybie M4 zerowanie wskaźnika adresowego jest wyłączone, co pozwala na odtwarzanie kolejno zapisanych komunikatów. Odtwarzanie komunikatu jesl inicjowane podaniem krótkiego impulsu ujemnego na wejście !CE. Gdybyśmy nie zastosowali trybu A4, to kolejne impulsy podawane na to wejście powodowałyby kolejne odtwarzanie pierwszego, rozpoczynającego się od adresu zerowego komunikatu. W naszym urządzeniu wykorzystujemy interesującą i bardzo wygodną dla konstruktora właściwość układów serii ISD2500: rozdzielenie wyjściowego sygnału przepełnienia OVF (ang. Overf-low) i sygnału końca komunikatu EOM (ang. End Of Message). Sygnały te wyprnwadzane są na dwie osobne końcówki: OVF i EOM.
W układach rodziny ISD2500 na wyprowadzeniu EOM jest generowany impuls o niskim poziomie, jeśli podczas odtwarzania zostanie napotkany znacznik EOM. Na wyjściu tym nie jest generowany impuls w przypadku wystąpienia przepełnienia. Zamiast lego, po osiągnięciu sianu przepełnienia na wyjściu OVF przez
>
1 L8 1 M
i?
3 3
5
W 23
7 ' S
Sl __^^
9 Ś)
0 19 19
o 11 11
c 1/ 1?
13 n 13
' I* 18 a a H 19
ZRAABE
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowane).
około 6us pojawia się impuls o niskim poziomie.
Za chwilę przekonamy się, jak bardzo użyteczna okaże się dla nas ta właściwość kostek ISD2500. Zwróćmy jeszcze uwagę na fakt dołączenia wejścia P/R do plusa zasilania, co ustawia układ IC1 w tryb odtwarzania nagranych komunikatów.
Układ IC2 pracuje w typowy sposób, ustawiony w tryb nagrywania. Wystąpienie stanu niskiego na wejściu !CE tego układu spowoduje rozpoczęcie nagrywania, a ponowne pojawienie się stanu wysokiego przerwanie zapisu i wstawienie we właściwym miejscu pamięci znacznika EOM. Omawianie układu rozpoczniemy od chwili włączenia zasilania. W tym momencie kondensator C8 zaczyna się ładować i w pewnym momencie napięcie na nim przekroczy napięcie przełączania prze-rzutnika Schmitta wbudowanego w strukturę bramki IC3D. W konsekwencji na wyjściu lej bramki pojawi się stan niski, który doprowadzony do wejść PD układów IC1 i 1C2 spowoduje ich "obudzenie" i przejście w slan aktywny. Wskaźniki adresowe obydwóch układów zostaną wyzero-wane, a odczytanie stanu wejść adresowych i wejścia O/H spowoduje ustawienie układów 1SD we właściwe Iryby pracy.
Stan niski utrzymujący się przez chwilę na wejściu ustawiającym przerzut n i ka RS, zbudowanego z bramek IC3A i IC3B, spowodował ustawienie tego przerzutni-ka. W konsekwencji stan wysoki doprowadzony do wejścia zerującego przerzutnika monostabilnego 1C4 A "udzielił zezwolenia" na jego pracę, a także została spolaryzowana baza tranzystora Tl. Zaświecenie diody LED Dl świadczy o rozpoczęciu pracy przez kopiarkę.
Opadające zbocze sygnału na wyjściu bramki IC3D spowodowało także wygenerowanie krótkiego impulsu, doprowadzonego na wejście bramki IC3C, a po negacji przez bramkę IC3C do wejścia wyzwalającego poziomem niskim przerzutnika
41-
D
D
_1_
monostabilnego IC4A. Przerzutnik ten generuje impuls o czasie trwania określonym pojemnością C9 i rezystancją R5, który jest doprowadzany do wejścia !CE układu ICl powodując rozpoczęcie odtwarzania pierwszego komuni-katu.
Po zakończeniu odtwarzania pierwszej informacji zapisanej w pamięci ICl, na wyjściu EOM tego układu pojawia się krótki impuls ujemny, który zostaje doprowadzony za pośrednictwem kondensatora C12 do wejścia wyzwalającego zboczeni narastającym przerzutnika IC4A. Wygenerowany przez ten przerzutnik impuls powoduje ponowne rozpoczęcie odtwarzania przez ICl, z tym, że odczytany będzie następny w kolejności komunikat. Należy zauważyć, że dodatni impuls z wyjścia !Q przerzutnika IC4A, doprowadzony do wejścia !CE IC2 spowodował przerwanie nagrywania przez len układ i zapisanie w jego pamięci znacznika EOM, czyli końca komunikatu. Dioda LED D2 krótkimi błyskami sygnalizuje trwający proces kopiowania i zakończenie przegrywania kolejnego komunikatu.
Cykl !en powtarza się, aż do odtworzenia przez ICl ostatniego komunikatu i wejścia tego układu w stan przepełnienia pamięci. Fakt ten zostanie zasygnalizowany ujemnym impulsem na wyjściu OVI\ który po doprowadzeniu do wejścia T przerzulnika IC4B spowoduje wygenerowanie impulsu ujemnego doprowadzonego do wejścia zerującego przerzutnika R-S (bramki 1C3A i IC3B). Wyze-rowanie tego przerzutnika kończy cykl kopiowania zawartości matrycy pamięci układu ICl do pamięci układu IC2. Zgaśniecie diody Dl sygnalizuje ten fakl oraz konieczność wyłączenia zasilania i wymiany układu IC2 na nowy, gotowy do zapisania w nim informacji.
Do kopiowania komunikatów wykorzystujemy sygnał pobierany z wyjścia głośnikowego matrycy i doprowadzany do wejścia ANA IN układu docelowego. W wielu przypadkach amplituda tego sygnału może okazać się zbyt duża i dlatego przewidziano możliwość jej zmniejszenia za pomocą poten-
Elektronika Praktyczna 12/98
63
Kopiarka do układów ISD25xx
cjometru regulacyjnego PRl. Regulacji amplitudy sygnału możemy dokonać doświadczalnie, zapisując i odtwarzając kilka układów ISD.
Do wyjścia CON2 możemy podczas kopiowania dołączyć głośniczek 16..32J1, który umożliwi akustyczną kontrolę procesu przekazywania informacji pomiędzy dwoma układami ISD.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano schemat montażowy płytki drukowanej, której mozaikę ścieżek przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru.
Montaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na wlutowaniu kondensatorów elektrolitycznych i podstawek pod układy ICl i IC2. Na tym etapie pracy musimy podjąć jedną, ważną decyzje o typie podstawki pod układ ICl.
Pod układ IC2 bez wahania zastosujemy kosztowną, lecz bardzo wygodną w użyciu, a co ważniejsze "bezpieczną" dla wypro-
wadzeń układów scalonych, podstawkę typu ZIF. Podstawka taka posiada dźwigjenkę, za pomocą której możemy zacisnąć wyprowadzenia układu scalonego w jej gniazdach, a po zaprogramowaniu zwolnić zacisk i bez trudu wyjąć kostkę z podstawki. Dyskusyjne jest natomiast stosowanie takiej, dość kosztownej podstawki pod układ ICl. Decyzja należy do Was: jeżeli macie zamiar często wykonywać kopie z różnych malryc, to na pewno warto zakupić podstawkę typu ZIF i użyć jej pod układ ICl (w kicie będzie dostarczana tylko podstawka pod IC2). Jeżeli natomiast przewidujecie wykonywanie kopii z jednej tylko matrycy, to dodatkowy wydatek na podstawkę może okazać się całkowicie zbędny.
Układ kopiarki zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga jakiegokolwiek uruchamiania ani regulacji, z wyjątkiem ewentualnej regulacji poziomu sygnału za pomocą potencjometru montażowego PRl. Zbigniew Raabe, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRi: potencjometr montażowy
miniaturowy 22kll
R1: 3.3kfi
R2. R3: 470W1
R4: 120WJ
R5. Ró, R7. R8: 150M1
R9, R12: 10W1
RIO. Rll: 51011
Kondensatory
Cl, C8. C9: 470nF
C2..C5. CIO. C14. Cló: lOOnF
Có, C7: 4.7nF/16V
Cli. C12: 22nF
C13: 470uF/10V
C15: 220nF/16V
Półprzewodniki
Dl. D2: diody LED
ICl. IC2: ISD25O0 (nie wchodzq
w skład kitu)
IC3: 4093
IC4: 4098
1C5: 78L05
Tl, T2: BC548 lub odpowiednik
Różne
CON1: ARK2 (3.5mm)
Sl: włącznik dzwigienkowy
Podstawka typu ZIF28
PROJEKTY
Mikroprocesorowy interfejs I2C
kit AVT-480
Opisywane urządzenie
powstało z konieczności
usprawnienia procesu
uruchamiania większej liczby
cyfrowych modułów
wykorzystujących magistralę
PC (na temat samego
standardu FC, jego zalet oraz
dostępnych elementów
publikowano ostatnio bardzo
wiele - więc nie ma potrzeby
do tego wracać).
Założenia projektowe byty następujące:
- zasadniczym celem funkcjonalnym jest kontrola zmontowanych modułów wykorzystujących najbardziej popularne układy zgodne ze standardem PC (PCF 8574, 8593. 8591, SAA 1064, 24C0x itd.};
- ponieważ znane są typy użytych elementów oraz ich adresy sprzętowe, można pominąć funkcje wyszukiwania adresów i automatycznej lokalizacji dołączanych do magistrali modułów;
- w omawianych zastosowaniach wystarczy tryb Master Transmit-ter/Master Receiver (bez np. podsłuchu magistrali);
- konieczny jest dostęp do możliwości zapamiętania i szybkiego odtworzenia sekwencji komunikacyjnych FC dla poszczególnych elementów i ich różnych konfiguracji (ze względu na kontrolę serii urządzeń);
- do sprawnego uruchamiania modułów oraz do badania różnych możliwości nowych elementów konieczna jest przyjazna dla użytkownika edycja (najlepiej zgodna z większością publikacji i katalogów - czyli umożliwiająca operacje na bitach);
- z tego samego powodu niezbędna jest kontrola poprawności komunikacji I2C i zgłaszanie ewentualnych błędów.
Po uwzględnieniu powyższego, sprawdzeniu zapasów elementowych oraz posiadanych możliwości sprzętowych i wykonawczych przyjąłem następujące rozwiązanie konstrukcyjne:
1.Realizacją sesji komunikacyjnych I2C z przyłączonymi modułami zajmie się mikrokontroler 80C652. Wykorzystałem do tego wewnętrzny sprzętowy interfejs PC, który znakomicie usprawnia programową obsługę transmisji. Potrzebna długość buforów nadawczego i odbiorczego jest w przewidywanym zastosowaniu na tyle mała, że pozwala zrezygnować z zewnętrznej pamięci danych. Ze względu na uproszczenie sposobu wykonania druku, układ mik-rokontrolera będzie zmontowany jako zewnętrzna przystawka na płytce jednowarstwowej.
2. Wizualizację oraz edycję i zapis poszczególnych konfiguracji zapewni sterujący program komputerowy pracujący w środowisku graficznym (Windows 3.x/95).
3. Do połączenia komputera sterującego z mikrokontrolerem będzie wykorzystana transmisja szeregowa o możliwie dużej szybkości.
Opis konstrukcji
Schemat z rys. 1 przedstawia klasyczny układ mikrokontrolera serii MCS-51 z zewnętrzną pamięcią programu. Mniej znaczące linie adresowe ustawia bufor zatrzaskowy U2 typu '573. Program mieści sie w 8kB pamięci EPROM (27C64). Oscyłator jest dobrany pod kątem maksymalnej sprawności łącza RS232 - tradycyjne ll,059MHz. Interfejs RS 232C został też zrealizowany tradycyjnie - z układem U3 - MAX 232.
Ponieważ w trakcie budowy układu oprogramowanie było dopiero w sferze idei, na wszelki
Elektronika Praktyczna 12/98
65
Mikroprocesorowy interfejs I*C
Rys. I. Schemat elektryczny urzqdzenia.
wypadek dodałem ile się dało dodatkowych linii sterujących:
- do komputera (wejście DSR) -drugi nadajnik w MAX232;
- z komputera (wyjścia RTS i DTR) - drugi odbiornik MAX232 oraz dodatkowe wejście (R6, Dl, Ql).
Wprawdzie w wersji 1.0 oprogramowania przystawki te dodatkowe linie nie są wykorzystane, ale mogą się przydać przy ewentualnej rozbudowie urządzenia. Dla wygody użytkowania (eliminacja konieczności stosowania ewentualnego zerowania ręcznego) wbudowałem także układ watchdoga z kostka ADM699 i odwracającym kluczem R3, Q2.
Jedno wejście przerwań zewnętrznych procesora jest podłączone poprzez układ buforujący R4 i 1/ 6 '07 do linii przerwań magistrali FC (niektóre kostki, np. 8574 potrafią zgłosić przerwanie) - jednak w obecnej wersji oprogramowanie nie obsługuje tych przerwań. Drugi wzmacniacz (U6E) układu 74LS07 wykorzystałem (z rezystorem R5) do obsługi zewnętrznej diody kontrolnej LED (pozwala na bieżąco kontrolować, czy przystawka pracuje prawidłowo). Aby nie marnować pozostałych czterech wzmacniaczy są one wykorzystane jako drivery sterowanych programowo wyjść typu otwarty kolektor (uniwersalne wyjścia cyfrowe) - jest to dodatkowa funkcja przystawki i nie ma nic wspólnego z obsługą magistrali PC. Rezystory Rl i R2 zapewniają tłumienie zakłóceń w.cz., natomiast R8 i R9 realizują funkcję "pull-up", czyli zasilanie linii SDA i SCL. Może być ono - w zależ-^ż ności od potrzeb -
włączone lub wyłączone zewnętrznym przełącznikiem.
Kondensatory C5 I i C2 filtrują zasilanie & przystawki. Założy-s łem zasilanie z war-f sztatowego źródta 1 +5V. Wynikło to I z chęci uproszczenia I podłączeń przy testo-~" waniu modułów właśnie tak zasilanych. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby wbudować własny stabilizator i kontrolę biegunowości. W prototypie zabezpieczenie przed odwrót-
66
Elektronika Praktyczna 12/98
Mikroprocesorowy Interfejs PC
osa , (DTB-PC1 o, PjtD
ITnfl-Pn
CIS ~ -o ~6 ' mm-pn
IHIS-Pl.l DTR
itwb-po ,
ONO
O*
PUU.UP
ppa
PP2
ppi
PP1B
PPS PP7 PPS PPS
sa
CIUL LED 5"-----
oc'
0C2
OC4
IOT
LO3P -ECALL WATCKDOG KASOWANIE WATCKDOCA
CALL UMT_3BftV ?BSLVGA HOHENJ3
ODBIORNIKA
MMI CALL l'C_SERV OBSŁUGA STARTU
PP 12 KAijiETRALI t'C
W 13 CALL I;C_ANS OBSLUliA ODPOWIEDNI
PP1* MAGISTRALI I'C
PP15 CALL ClUjreST OBSŁUGA ŁEB
jhp loop
Rys. 2. Wyprowadzenie sygnałów na złgcza Interfejsu.
nym podłączeniem i przed zbył wysokim napięciem zmontowałem w obudowie wtyku DB-9, użytego do łączenia z zasilaczem i magistralą PC - składa się ono z włączonej szeregowo diody Schottkyego oraz diody Zenera 5VI. Nie wpływa to w żadnym stopniu na prace przystawki, ale chroni przed efektami własnych pomyłek.
Na schemacie zwraca uwagę duża liczba punktów lutowniczych PP. Wynika to z przyjętych założeń konstrukcyjnych:
- montaż w uniwersalnej obudowie plastykowej typu Z-VII-A;
- kontrolny LED oraz przełącznik "pull-up" wklejone w pokrywę obudowy (Poxipol);
- jako gniazda RS 232 oraz magistrala/zasilanie/wyjścia OC: DB-9 (męskie dla RS i żeńskie dla magistrali, żeby uniknąć pomyłek) wmontowane w pokrywę obudowy:
- podłączenia do płytki przy użyciu przewodów taśmowych lutowanych do punktów lutowniczych (bez żadnych zta.cz).
Taki sposób połączeń jest grzechem głównym przy produkcji seryjnej. Sprawdza się za tci doskonale przy wykonywaniu pojedynczych urządzeń amatorskich i radykalnie upraszcza zaprojektowanie druku (zwłaszcza przy druku jednowarstwowym!). Schemat okablowania przedstawia rys. 2.
Pokrywę przystawki wyposażyłem w opisy gniazd, co znakomicie poprawia walory użytkowe w trakcie wykonywania podłączeń modułów. Technologia wykonania etykiety: wydruk zafoliowany i przyklejony przy pomocy taśmy dwustronnej.
Z powyższego opisu wynika, że cześć sprzętowa nie jest krytyczna. Praktycznie można wykorzystać większość uniwersalnych płyt (np. minimoduł AVT
7. 80C652 w wersji DIL) odpowiednio zmieniając montaż mechaniczny. Cała funkcjonalność przystawki wynika z wbudowanego oprogramowania.
Opis oprogramowania
Oprogramowanie mikrokontro-lera realizuje następujące funkcje:
- kasowanie watchdoga;
- migotanie diody kontrolnej;
- komunikacja z komputerem nadrzędnym poprzez łącze RS 232;
- komunikacja z testowanym elementem poprzez łącze I!C.
Praca programu jest zorganizowana w następujący sposób :
- zegar systemowy (oraz timeouty transmisji szeregowych) działa w oparciu o timer TO;
Ś odbiornik linii RS 232 pozostaje .,na nasłuchu" w oczekiwaniu na komendę z komputera sterującego - hosta;
Ś przerwanie portu szeregowego 0 (UART) obsługuje załadowanie i sprawdzenie kompletności komendy, co potwierdza ustawieniem flagi, a także realizuje na polecenie pytli głównej wysłanie ndpowiedzi;
- przerwanie portu szeregowego 1 (I-C) realizuje sesję komunikacyjną.
Po inicjalizacji zmiennych oraz zasobów mikrokontrolera program wchodzi w pętlę główną, składającą się z szeregu procedur, kló-rych działanie zależy od stanu flag ustawianych wewnątrz przerwań (coś w rodzaju programowania zdarzeniowego). Dzięki temu pętla ma prostą budowę i program jest prostszy w uruchamianiu (można rozwijać oddzielnie poszczególne procedury, łatwo sprawdzić, która procedura wprowadza błąd Ud.).
: Fit U
Obsługa watchdoga sprawdza poprawność konfiguracji raikro-kontrolera i jeśli wszystko jest w porządku - zmienia stan linii WDI kostki ADM 699. co powoduje kasowanie wewnętrznego ti-mera kostki:
WUTCHDOG -hMOV A.TUI
CJHE A.ITI_LOHD.S_*T KOV A, IT0_HODE OBL A.IT1_HODE
CJ A.TMon,E_WT
HOV A.SCON
ANI. A.tOFOH
CJNE A, łRSO.MaUB. IS_WT
HOV A.PCCłi
ANI, A.IBOK
CJNE A.CPL WA1CH
y.j-n -1 het
Obsługa komend odbieranych z hosla działa w momencie, gdy stwierdza ustawienie flagi kompletacji nowej komendy. Flagą tą zawiaduje obsługa przerwania odbiornika, która ładuje przychodzącą komendę do bufora i sprawdza liczbę znaków. Niezbędną synchronizację początku komendy w razie wystąpienia błędów transmisji zapuwnia timoout odbiornika (jeśli znaki zostaną zgubione odbiornik jest zerowany po upływie czasu łimeoutu).
Format komendy jest następujący:
OBSŁUGA KOMEHD ODBIORNIKA U*"T ODBIERANY JEST BLOK 16 BAJTÓW -IOSTATHI BAJT TO SUM* BOWTROUIA l^.BAJT OKREŚLA RODZAJ KOMENUY IX1XIXIEIW< H1 V2 wl I IEI-IUSTAWIEKIE OZNACZA ZE BEAL1IOWAC
TVLO WYJŚCIA
IW1-W4 ZADANY STAN WTJSC UUTI lOiTTi tUSTAHIDNE > STAN NISKI NA WYJŚCIU!
12 BAJTOK JESt PRZEZNACZOKTCN NA KOLEJNO WYSYŁANE BAJTY Ł'C D.BAJT OKREŚL* LICZBĘ BAJTOM DO WYSŁANIU
14.BAJT OKREŚLA LICZBY: BAJTOU DO ODEBRANIA
(NLCDSZy PO1.8AJTI
POZYCJE PONOWNEGO STASUJ [STARSZY POLBŁJT]
Elektronika Praktyczna 12/98
67
Mikroprocesorowy Interfejs I*C
Procedura najpierw kasuje flagę kompletacji komendy (wykonanie jednokrotne), sprawdza zgodność sumy kontrolnej, sprawdza bit E. Jeśli E ustawiony to tylko przepisuje Wx do odpowiednich wyjść, jeśli nie, to także przepisuje zadane parametry sesji PC do odpowiednich zmiennych (liczba bajtów do wystania, położenie ponownego startu, zawartość bajtów wysyłanych, liczba bajtów danych do odebrania z testowanego elementu) i ustawia flagę rozpoczęcia sesji PC.
Ustawienie tej flagi powoduje reakcję procedury startowej PCi sprawdza ona czy magistrala jest wolna, zeruje interfejs PC i wysyła na magistralę sygnał START.
Zarazem uruchamia odliczanie timeoutu sesji PC - program będzie umiat wycofać się z sesji nawet jeśli się ona zawiesi (czasem bowiem zdarza się to bez zgłoszenia błędu magistrali, np. jeśli oczekujemy na dane od elementu, który nie umie ich wystać). Dalej całą sesję realizują przerwania (wystanie podanych w komendzie bajtów, ewentualne wstawienie ponownego startu i odebranie zadanej ilości bajtów). Wynikiem sesji jest ustawienie odpowiednich flag: błędu magistrali, prawidłowego zakończenia sesji, odebrania danych z elementu, ewentualnie przekroczenia timeoutu sesji. Flagi te są sprawdzane w procedurze obsługi odpowiedzi PC.
Obsługa ta wpisuje odpowiednie bity do słowa statusu, ładuje bufor nadajnika UART, wylicza i wpisuje sumę kontrolną oraz inicjuje wysyłanie odpowiedzi do komputera sterującego (hosta). Resztą (wysłaniem całego bufora) zajmuje się obsługa przerwania nadajnika RS 232.
Format odpowiedzi jest następujący:
iNY.in.MlY Bl.llf Ul BUTO* -IUSTATHI TO SUMA
KOKTUOLMł.
J9.BAJT OKREŚLA STATUS URZĄD/EWA
jlXJX>XITII>ltlIlW
;IWt lUSTAWItlKO MYJSC1A
I U r Ś I WYSTARTOWANO fC
I IŁI- IWYSTAHl. BLAII HAGISTKAU I"C
Ittti-ISA IJAHE DO ODClITWi*
;ITI ITlHECUł THANSNIGJi ic (HC PR2I
HFtf/wr-HY* i--ii:i!Mn- w niKF
Maksymalne długości buforów wynikty z potrzeb najczęściej stosowanych układów PC. Nic jed-
nak nie stoi na przeszkodzie aby je zwiększyć (w pamięci wewnętrznej mikrokontrolera pozostaje dużo wolnego miejsca) w razie konieczności.
Obsługa programowa zorientowanego bajtowo interfejsu I-C jest zrealizowana - zgodnie z sugestiami katalogowymi - z wykorzystaniem stówa statusu portu PC jako wektora skoku do procedur przypisanych poszczególnym zdarzeniom na magistrali.
Obejmuje - jak zaznaczyłem w założeniach - Iryb Master Trnns-milter i Mastur Receivt:r.
Opis tego interfejsu i sposobu jego używania można znaleźć w[l]. a także m.in. w EP 5/96, w artykule Ryszarda Szymaniaka "Płytka bazowa mikrokontrolera 80C552" (procesor 80C652 ma identyczny interfejs).
Obsługa diody kontrolnej sprawdza ustawienie (w przerwaniu TO) flagi uniwersalnego se-kundnika - jeśli jest flaga, kasuje ją i przełącza wyjście LED.
Program został napisany w asemblerze w postaci oddzielnych modułów dla pętli gtównej, przerwań i procedur magistrali PC. Można rzecz jasna użyć jednego modułu i nie korzystać z linkera.
Opis programu sterującego
Program sterujący został napisany przy pomocy Delphi 1.0 dla środowiska 16-bitowego (Windows 3.x). Działa również doskonale w Środowisku 32-bitowym (Win95), chociaż bez jego udogodnień (jak np. długie nazwy plików). Ekran projektowałem tak, aby można byto bez kłopotów z przewijaniem używać rozdzielczości VGA 640x480 (rys. 3).
Okno edytora komend zawiera kilka paneli i przycisków:
- lista bajtów do wysłania (12) Ś podwójne kliknięcie na bajcie powoduje jego przepisanie do panelu edycji;
- skojarzona z nią lista komentarzy (12) - podwójne kliknięcie na komentarzu powoduje otworzenie pola edycyjnego komentarza (powrót z wpisaniem - EN-TER);
- panel bitowej edycji bajtu -poszczególne bity ustawiamy przy pomocy 8 checkboxów, edycja bitowa jest najbardziej
zgodna z większością materiałów katalogowych i opisowych dotyczących elementów PC:
- przycisk Wpis - przepisuje edy-towany bajt z panelu edycji do podświetlonego pola w liście bajtów wysyłanych;
- nastawnik ND określa liczbę bajtów do wysłania w sesji;
- nastawnik NS określa, po którym bajcie wysłać "Następny Start" (jesl to zaznaczane przy numerach bajtów wysyłanych);
- nastawnik Odb. określa, ile bajtów danych odebrać z testowanego elementu;
- lista bajtów odebranych (8) Ś jest wypełniana w przypadku odebrania danych:
- pole nastawy wyjść OC (jest to funkcja dodatkowa, nie związana z komunikacji! PC), zaznaczenie checkboxa ustawia poziom niski na odpowiednim wyjściu. zaznaczenie E ogranicza wykonanie komendy do ustawienia wyjść pomijając sesję PC;
Ś przycisk Nowy - resetuje wszystkie pola edytora;
przycisk Do Pliku - zapisuje ustawioną konfigurację do pliku M2C w bieżącym katalogu;
- przycisk Z Pliku - odtwarza w edytorze konfigurację z pliku;
- pole opisu elementu - zawiera skrócony opis konfiguracji okienko edycji otwieramy podwójnym kliknięciem (powrót z wpisaniem - ENTER):
- linia statusu - opisuje rezultat wykonania operacji:
- przycisk TRX - wysyła do przystawki komendę z aktualnie ustawioną konfiguracją.
Program nie wymaga specjalnej instalacji, nic nie zmienia w katalogu System ani w plikach konfiguracyjnych - wystarczy go skopiować do wybranego katalogu. Uruchamiamy z parametrem określającym numer wykorzystywanego portu szeregowego np. (Coml). Bez parametru program domyślnie próbuje użyć
Rys. 3. Widok okna działajqcego programu.
68
Elektronika Praktyczna 12/98
Mikroprocesorowy Interfejs
portu Com2. Jeśli portu brak lub jest zajęty, program wprawdzie sie uruchamia, ale zgłasza problem z otwarciem portu - komunikacja z przystawką będzie niemożliwa.
Używanie jest intuicyjne i bardzo łatwe, dlatego nie wyposażałem edytora w pomoc On Linę. Istnieje wprawdzie plik pomocy (dla Win 95), ale ma on raczej charakter materiału informacyjnego
- niniejszy opis powinien być w zupełności wystarczający, zwłaszcza po kilku eksperymentach.
Szybkość transmisji PC - przystawka ustaliłem na 57600 baud
- tyle można "wycisnąć" z zastosowanego mikrokontrolera. Na DX4 133MHz/Windows 3.1 łączność działa bez problemu, natomiast nie sprawdzałem jak jest na wolniejszych maszynach.
W obecnej wersji urządzenia zmiana szybkości wymaga niestety ponownego skompilowania obu programów. Ponieważ najbardziej wrażliwy jest odbiór, to sytuacja gdy element realizuje polecenia dotyczące wyjść, a program zgłasza błąd komunikacji - na ogół będzie świadczyć o zbyt małej prędkości komputera.
Montaż i uruchomienie
Przystawkę montujemy zgodnie z przyjętymi regułami, tzn. najpierw weryfikacja płytki, potem zworki, podstawki, elementy bierne i przewody - na końcu półprzewodniki. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej przedstawiono na rys. 4.
Ponieważ zasilamy układ bezpośrednio z +5V należy uważać przy jego podłączaniu. Przed włożeniem procesora i pamięci możemy sprawdzić działanie kostki watchdoga - podanie na wejście WDI niezmiennego poziomu niskiego lub wysokiego powoduje generowanie co 1 sekundę ok. 200 ms impulsu zerującego (na wejściu RST ma to być impuls wysoki). Uwaga Ś WDI "pływające" nie wytwarza sygnału zerującego.
Po skompletowaniu elementów i włączeniu zasilania powinno nastąpić migotanie kontrolnej diody LED z częstotliwością 1 Hz (jeśli nie ma (ego efektu, to pozostaje wykorzystać swój arsenał uruchomieniowy dla syste-
mów mikroprocesorowych: sprawdzić oscylator, obecność sygnałów na liniach adresów i danych, zapuścić proste testy z symulatora EPROM itd.). Przystawkę łączymy z komputerem kablem. W naszym przypadku może to być kabel skrajnie uproszczony - 3 przewody ze skrzyżowanymi RxD i TxD [NuII Modem). Najpierw zaznaczmy checkbox E (tylko wyjścia OC) i wyślijmy komendę TRX. Jeśli linia statusu zgłosi "Polecenie wykonane" to w porządku Ś możemy posprawdzać działanie wyjść OC (nawet zwykłym omomierzem
- ale uwaga na biegunowość), Jeśli natomiast po krótkim komunikacie oczekiwania otrzymamy "Brak odpowiedzi urządzenia", to znaczy, że jest problem z portem RS 232 i musimy wszystko od początku posprawdzać, począwszy od numeru używanego przez program portu szeregowego a skończywszy na kostce MAX232 i obecności sygnałów na pinach mikrokontrolera.
Do dalszego uruchamiania należy przygotować (najlepiej wcześniej sprawdzony) układ z prostym elementem I2C. Proponuję PCF 8574 z LED-ami włączonymi przez rezystory (ok. 470S2). Edytujemy dwubajtową komendę zapalenia diody, sprawdzamy podciągnięcie linii magistrali, gasimy checkbox E i wysyłamy przyciskiem TRX. Status "Polecenie wykonane" i zapalona dioda świadczą o sukcesie. (Uwaga zwłaszcza na "puli up"
- jego brak potrafi urządzenie skutecznie "ogłupić"). Jeśli teraz dodamy trzeci bajt z adresem do odczytu i ustawimy NEXT START po drugim bajcie oraz zadamy odbiór jednego bajtu, to ponowienie komendy powinno spowodować odczyt rejestru 8574 w polu bajtów odebranych [wartość taka sama jak
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(1/8W)
Rl. R2. R4. R5: 330fl
R3. R6: lOWl
R7' 100W1
R8, R9: 3,3kn
Kondensatory
Cl. C4: 33pF ceramiczne
C2: 100uF/16V elektrolityczny
C3. Có. C7. C8: 10uF/lóV
C5: 100nF/ó3V
Półprzewodniki
Ul: 80C652 w obudowie PLCC44
U2: 74HC573
U3: MAX232
U4: 27C64 (zaprogramowana)
U5- ADM699
U6: 74LS07
Dl: 1N4148
Ql: BC337
Q2: BC327
Różne
obudowa plastykowa Z-VII-A,
kwarc 1) ,059MHz
LED 3mm
podstawka PLCC44,
podstawka DIL28-600 precyzyjna,
gniazdo DB9M
gniazdo DB9F
przełqcznlk miniaturowy - 2 pary
styków.
zmieńmy adres elementu na niewłaściwy - status powinien zgłosić "Polecenie wykonane. Wykryto błąd magistrali PC."
Jeśli wszystkie etapy uruchamiania zakończą się powodzeniem, możemy poskładać obudowę, przykręcić gniazda, przykleić etykietę i nóżki. Wzbogaciliśmy się o następny przyrząd warsztatowy.
Jerzy Szczesiul, jerzbial@polbox.com
0 0 0
e o O a o o o
Ś ^ O O O ąf O
JtEHD- R* -HE3D- RS
/ o o o o o
wysyłana) z komentarzem linii statusu: "Polecenie wy-konane. Odebrano dane z magistrali IaC." Na zakoń-c z e n i e Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
PP7
PP5
Elektronika Praktyczna 12/98
69
PROJEKTY
Moduł korektora fazy do świetlówek
kit AYT-476
Korektory współczynnika
mocy bierne;, często
nazywane również zasilaczami
wstępnymi, nie są jeszcze
elementami powszechnie
stosowanymi w urządzeniach
elektronicznych zasilanych
z sieci. Powodów tego
zjawiska jest kilka: korektor
jest zawsze modułem
dodatkowym i niekoniecznym,
poprawiającym jedynie
parametry urządzenia. Podraża
je znacząco i dodatkowo
komplikuje. Do niedawna nie
było również na rynku
specjalizowanych podzespołów
do budowy tego typu
układów.
Sytuacja się jednak zmienia, ceny podzespołów maleją, w ofertach większych producentów półprzewodników są już specjalizowane układy scalone wybitnie ułatwiające budowę korektora. Nie bez znaczenia jest również ogólny trend ekologiczny forsujący konstrukcje zoptymalizowane m.in. pod kątem wartości pobieranej energii.
Dlatego proponujemy wykonanie modułu korektora współczynnika mocy biernej, przeznaczonego do współpracy z układem impulsowego sterownika świetlówki, zasilaczem impulsowym do trans-ceivera FM lub innymi urządzeniami, zasilanymi wyprostowanym napięciem sieci (np. stroboskop).
Przebiegi najważniejszych napięć i prądów w powszechnie stosowanym układzie prostownika z filtrem jak na rys. l są przedstawione na rys. 2.
Jak widać, napięcie na kondensatorze filtrującym nie jest stale. W czasie, gdy chwilowe napięcie sieci jest mniejsze od napięcia na tym kondensatorze, diody w mostku nie przewodzą i prąd płynący przez obciążenie pochodzi wyłącznie z energii zgromadzonej w nim. W chwilę później lekko rozładowany kondensator zostaje doładowany. Ładowanie rozpoczyna się w chwili, gdy napięcie
sieci przewyższy napięcie na kondensatorze, zaś prąd ładowania ograniczają jedynie niewielkie rezystancje istniejące w obwodzie -pobierany z sieci prąd ma więc charakter dużych impulsów.
Widoczne na rysunku nieznaczne spłaszczenie sinusoidy napięcia sieci bierze się właśnie z impulsowego charakteru poboru prądu - dają wtedy o sobie znać spadki napięcia np. na rezystancjach przewodów doprowadzających.
Istota korekcji współczynnika mocy sprowadza się do doprowadzenia do takiej sytuacji, aby układ pobierał prąd z sieci nie impulsowo, ale przez cały czas i żeby zmiany wartości prądu miały charakter sinusoidalny w fazie z napięciem. W opisywanym układzie jesł to realizowane za pomocą konwertera DC-DC podwyższającego napięcie typu boost (rys. 3). Konwerter jest zasilany wy-
NTC
Siać
Rys. 1. Typowy zasilacz wstępny w układach zasilanych z sieci.
Elektronika Praktyczna 12/98
71
Moduł korektora fazy do świetlówek
Rys. 2. Przebiegi napięć I prqdów w układzie z rys.
prostowanym i nie odfiltrowanym napięciem sieci. Zadaniem sterownika jest takie sterowanie kluczem T, aby pobierany prąd miał kształt sinusoidalny (realizuje to specjalny układ mnożący, modulujący prąd wejściowy). Częstotliwość kluczowania nie jest stata i przekracza zwykle 20kHz.
Co daje korekcja?
Po wbudowaniu modułu korektora do urządzenia, współczynnik mocy biernej wzrośnie do wartości bardzo bliskiej jedności. Moc pobierana z sieci będzie miała praktycznie wyłącznie czynny charakter - zamiast stromych impulsów prąd będzie miał kształt sinusoidalny i będzie w fazie z napięciem. Krótko mówiąc, zasilany układ zacznie impedancyjnie przypominać porządny rezystor. Do wad z pewnością można zaliczyć generowanie przez układ zakłóceń i oczywiście istotną jego komplikację.
Co trzeba zmienić po podłączeniu korektora?
Korektor został wykonany w wersji minimalnej, tzn. jako moduł współpracujący ze sterownikiem świetlówki lub zasilaczem impulsowym średniej mocy. Do poprawnej pracy wymaga podania na wejście wyprostowanego napięcia sieci, czyli dołączenia do wejścia mostka prostowniczego a na wyjściu filtrującego kondensatora elektrolitycznego. Wszystkie te elementy są w wyżej wymienionych układach i dlatego dołączenie korektora polega jedynie na wykonaniu kilku połączeń zgodnie z rys. 4.
Na wyjściu układu korektora otrzymujemy odfiltrowane i stabilizowane napięcie o wartości 380V. To trochę więcej niż wynosi maksymalna wartość wyprostowanego napięcia sieci (340V). Aby podłączyć korektor do układu sterowania świetlówką należy więc wymienić kondensator filtrujący w sterowniku świetlówki na egzemplarz o napięciu pracy 400V.
To niestety nie wszystko, gdyż przy większym napięciu zasilania proporcjonalnie większy będzie prąd płynący przez świetlówkę. Są co najmniej dwie możliwości korekcji tego zjawiska:
- można zwiększyć indukcyjność dławika w sterowniku świetlówki (o jedną trzecią dla świetlówki 40W, jedną czwartą dla 20W i mniejszej mocy);
- można zwiększyć częstotliwość pracy sterownika (w podobnych proporcjach).
Osobiście polecam korekcję in-dukcyjności dławika - nawet gdy w uruchomionym układzie został on sklejony, zawsze można dnwi-nąć te 10-15 zwojów na wierzchu starego uzwojenia i połączyć przewody szeregowo.
Z uwagi na to, iż moc wyjściowa korektora jest rzędu 80 watów, jeden moduł może obsłużyć kilka świetlówek. Z kotei opisywane w EP zasilacze impulsowe średniej mocy [tzw. ekologiczny i do transceivera) zostały specjalnie zaprojektowane ze sporym zapasem i korektor można dołączyć bez żadnych WeAC zmian.
Możliwe jest zbudowanie korektora, który na wyjściu dawałby napięcie o wartości RyS.
identycznej jak wyprostowane napięcie sieci, jednak dławik w takim korektorze byłby i bardziej skomplikowany (dodatkowe uzwojenie) i nieco większy. Dlatego opisywane rozwiązanie wydaje się być mimo wszystko łatwiejszym w realizacji.
Opis układu
Schemat elektryczny korektora przedstawiono na rys. 5. Wyprostowane napięcie sieci poprzez rezystor RIO i Kil jest podawane na wyprowadzenie 8 układu Ul [zasilanie). Po włączeniu układu do sieci ładuje się kondensator C4; w momencie, gdy napięcie na nim osiągnie 15V jesl uruchamiany klucz Tl i rozpoczyna się normalna praca. Przed uruchomieniem kontroler Ul pobiera jedynie 300uA prądu, dzięki czemu wartość rezystora startowego RIO i Rll może być dość duża, a straty mocy w tym elemencie są rzędu 0.25W. Po starcie zasilanie kontrolera zapewniają elementy Dl, D3, R9 i C7 wraz z pomocniczym uzwojeniem dławika.
Na końcówkę 3 konieczne jest podanie napięcia proporcjonalnego do chwilowego napięcia sieci - zapewnia to dzielnik R1-R2 obniżający szczytową wartość napięcia pojawiającego się na końcówce 3 do około 2,5V. Jest to wejście zawartego w kontrolerze układu mnożącego, pełniącego tutaj rolę modulatora prądu wejściowego (napięciem modulującym jest właśnie część wyprostowanego napięcia sieci podawanego na końcówkę 3). Wyprowadzenie 7 jest wyjściem drivera sterującego zewnętrznym kluczem Tl. Wydajność prądowa rzędu ą400mA pozwala na nieklopotliwe sterowanie większości popularnych MOS-FET-ów o pojemności bramki rzędu lnF.
Umieszczony w źródle klucza rezystor R5 dostarcza kontrolerowi informacji o wielkości prądu płynącego przez tranzystor. Ob-
_rrr ~ YTL_ fr U -W-"I
Stefownlk t s iC
T =
3. Uproszczony schemat korektora.
72
Elektronika Praktyczna 12/98
Moduł korektora fazy do świetlówek
lu przeciąć
------------1
A IN OUT
r ^- o
ta f
s
o GNU
Rys. 4 Sposób wfqczenla korektora do układu.
wody konlroiera nie pozwalają na przepływ prądu większego niż zoslalo to ustalone poprzez dobór wartości R5 (napięcie progowe wynosi około 1,BV) - co zabezpiecza klucz przed uszkodzeniem. Elementy R6 i C5 tłumią, zakłócające szpilkowe impulsy napięcia, jakie pojawiaj.) w momencie włączenia klucza, tak aby nie destabilizowały one pracy wspomnianego powyżej obwodu zabezpieczenia.
Napięcie z wyjścia korektora, poprzez dzielnik R8/R7, jest podawane na pierwsze wyprowadzenie kontrolera - jest to wejście odwracające wzmacniacza napięcia błędu (stopień podziału dzielnika decyduje o napięciu wyjściowym układu korektora). Wyjście wzmacniacza jesl dostępne na końcówce 2, co jest potrzebne do dokonania kompensacji częstotliwościowej układu (kondensator CB), zaś wejście nieodwracające jest połączone wewnątrz układu scalonego z napięciem odniesienia o wartości 2,5V. Wewnątrz struktury połączono również wyjście wzmacniacza napięcia błędu z drugim wejściem układu mnożącego. Do poprawnej pracy kontroler potrzebuje jeszcze sygnału informującego o zaniku prądu płynącego przez dławik. Jest to realizowane poprzez połączenie uzwojenia pomocniczego z końcówką 5 poprzez rezystor R3.
Dławik do wykonania
Do wykonania dławika wykorzystano popularne kształtki ferrytowe E produkcji Połferu. Niewielka częstotliwość pracy układu pozwala na użycie tanich i ogólnie dostępnych kształtek z materiału F807 (3C1B). Rdzeń musi mieć szczelinę powietrzną na kolumnie środkowej o całkowitej szerokości 0.85mm. co jest równoznaczne z wartością stałej Al=100. Jest to oczywiście wartość szacunkowa: z powodzeniem można użyć rdzeni z Al zawierającym się w przedziale 80..150 (lub o szczelinie l,2..0,5ram) odpowiednio korygując liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego (zgodnie ze wzorem L[nHJ=AI*z2). Przy tych zmianach należy zachować stałą wartość indukcyjności uzwojenia pierwotnego, a liczbę zwojów uzwojenia wtórnego korygować tak, aby nie zmieniła się przekładnia.
feśli planujemy obciążenie układu mocą rzędu 80W, do wykonania dławika trzeba użyć kształtki E30/7, a w przypadku mocy mniejszych od 50W wystarczy rdzeń o jeden rozmiar mniejszy a więc E25/7. Szerokości szczeliny dla obu rdzeni są takie same. Mozaika ścieżek na płytce drukowanej umożliwia zastosowanie obu typów dławików.
Jako pierwsze nawija się uzwojenie główne (magnesujące). Nawijanie rozpoczyna się od końcówki 6 lub 7, a kończy na nóżce 10 (patrz rys. 6). Do nawijania należy użyć drutu emaliowanego o grubości 0,4..0,5mm. W zależności od grubości drutu i od wprawy nawijającego, jedna warstwa ma od 22 do 30 zwojów (w sumie 90), tak więc konieczne jest nawinięcie minimum trzech warstw. Każda warstwa powinna zostać starannie zaizolowana folią
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(o mocy 0,125W o Ile nie podano
inaczej)
Rl: l,8MLi
132: 6.2kS2
R3: 68MJ
R4: 10U/0.25W
R5: 0,5U 1W (nie drutowy)
Ró: 330li
R7: 6,8kil (dobierany)
R8: IML1
R9: 1QOQ
RIO, Rll: 120kQ 0.5W
Kondensatory
Cl: 10nF/63V
C2: 100nF/400V
C3: 100nF/630V
C4: 22(iF/25V
C5: lnF
Có: luF/63V (foliowy)
C7: d.7nF
Półprzewodnik)
Dl: BA157
D2: BYT13-400
D3: BZY80CI8 (Zener 18 V)
Tl: IRF820 (również 830. 840).
BUK454-500. IRF740, STP5NA50.
MTP8N50
Ul: LÓ560
Różne
TRI: dławik na rdzeniu: dla mocy maksymalnej 80W - E30/7 F807 Polfer o stałej AI=1GG (całkowita szczelina 0,85 mm na kolumnie środkowej) wraz z karkasem typ 2010. dla mocy maksymalnej 50W -E25/7 F807 o stałej AI=100 (całkowita szczelina 0.85mm na kolumnie środkowej) z karkasem typ 2020. Uzwojenia według opisu w tekście.
Rys. 5. Sposób podfqczenia uzwojeń do wyprowadzeń karkasu E30 (góra) i E25 (dół).
styrofleksowa lub innego typu taśma odporną na podwyższoną temperaturę - niespełnienie tego warunku lub niechlujne (ełegan-cko nazywane "masowym") nawinięcie drutu może być powodem przebić miedzyzwojowych i wadliwej pracy układu.
Na koniec pozostaje jeszcze nawinąć 7 zwojów uzwojenia pomocniczego. Początek podłącza się do końcówki 12, koniec do 2 lub 3. Należy pamiętać o zachowaniu takiego samego kierunku nawijania, gdyż_ inaczej układ nie wystartuje. Średnica drutu ma tutaj mniejsze znaczenie i może się zawierać w przedziale 0,25..0.5mm. Uzwojenie nawija się centralnie
Elektronika Praktyczna 12/98
73
Moduł korektora fazy do świetlówek
I
/
QhA plimn) 1 DNEO.3 0.5mm
i
*
i. 2 V EE3(V7
M - ^ |
8
DNEOJmm CMItfni* ONL0.3mm
ł t
^ |
Rys, 6. Rozmieszczenie końcówek uzwojeń transformatora.
tj. pośrodku karkasu. Golowy dławik należy sprawdzić za pomocą omomierza, skontrolować wartość indukcyjności uzwojenia pierwotnego (BOOuH), a następnie skleić rdzeń żywica epoksydowa..
Montaż i uruchomienie
Koreklor faz zmontowany zosta! na płytce drukowanej o wymiarach 40 x 82mm. Widok mozaiki ścieżek płytki przedstawiono na wkładce. Rozmieszczenie ele-mentów znajduje sie na rys. 7.
Montaż elementów jest typowy i nie nastręcza trudności. Tran-zyslur Tl wymaga niewielkiego radiatora wykonanego z kawałka blachy lub golowej kształtki.
Do uruchomienia konieczne jest podanie na wejście układu wyprostowanego napięcia sieci (ale nie odfiltrowanego) oraz podłączenia do wyjścia konden-
satora elektrolitycznego 47..150uF/400V. Jeśli nie dysponujemy takimi dodatkowymi elementami, to można skorzystać z już istniejących podzespołów w dławiku świetlówki, pamiętając o przecięciu ścieżki drukowanej pomiędzy plusem mostka prostowniczego a kondensatorem filtrującym (patrz też rys. 4). Nie należy również zapomnieć o włączeniu na czas uruchamiania szeregowo z siecią rezystora bezpiecznikowego o oporności ZO..5OC2 i mocy 5 W.
Prawidłową pracę układu najłatwiej zaobserwować przy obciążeniu koreklora dwoma szeregowo połączonymi żarówkami 220V/40W. Z uwagi na prostotę układu elektrycznego korektora, jego uruchamianie etapami jest (rudne, a zmonlowany z dobrych elementów układ startuje od pierwszego włączenia. Dlatego zachowując wszelkie środki ostrożności - układ przez cały czas jest galwanicznie połączony z siecią energetyczną i występują na nim napięcia niebezpieczne dla życia, należy obciążony żarówkami korektor włączyć do sieci. Żarówki powinny zaświecić się (przy nie pracującym korektorze napięcie sieci przedostaje się na wyjście poprzez uzwojenie pierwotne dławika i diodę D2), po około sekundzie, gdy układ wystartuje, jasność świecenia powinna wyraźnie wzrosnąć. Jednocześnie napięcie na kondensatorze filtrującym powinno być zbliżone do 38DV.
* 10
ooot
BOU
POUER FACTDR CDRRECriOM UMIT
TRI
RB*
Rys. 7. Rozmieszczenie elementów no płytce drukowanej,
Gdy układ "milczy", należy sprawdzić obecność napięcia startowego na kondensatorze C4 (powyżej 12V), obecność impulsów sterujących tranzystorem Tl, prawidłowość wykonania dławika (początki i końce). Korekcji wartości napięcia wyjściowego można dokonać dobierając wartość R7. Z uwagi na wysoki stopień podziału dzielnika R7/ R8 niewielka zmiana wartości R7 powoduje duże zmiany napięcia wyjściowego, tak więc przy zmianach należy być ostrożnym. Robert Magdziak, AVT
MINIPROJEKTY
Wspólng cechq układów opisywanych w dziale "Mlnlprojekty' jest łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogq to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce sq wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Wskaźnik temperatury w lodówce
Tym razem chciałbym
zaproponować moim
Czytelnikom budowę
prostego, ale
użytecznego drobiazgu.
jest on przeznaczony
do monitorowania
temperatury wewnątrz
domowej lodówki.
Może znaleźć również
zastosowanie w innych
dziedzinach
gospodarstwa
domowego, a także
wszędzie tam, gdzie
musimy nadzorować
temperaturę i gdzie
wystarczająca jest
informacja, że
temperatura jest
prawidłowa, za niska
lub za wysoka.
Układ zosta!
zaprojektowany
z wykorzystaniem
wyłącznie tanich
i powszechnie
dostępnych
podzespołów, a jego
wykonania może
podjąć się nawet
początkujący elektronik.
Schemat olnktryczny proponowanego układu wskaźnika pokazano na rys. 1. Rolę czujnika temperatury pet-ni w naszym urządzeniu rewelacyjny układ scaiony typu LM35.
Zamiast lego, 1:0 by nie mówić trochę koszlownego elementu, można by było zastosować byle jaki lermislor i opornik! Powiedzcie jednak sami: czy takie rozwiązanie nie jest bardziej nic ganckie. nie mówiąc o ulat wieniach w regulacji ukła du? Nie trzeba będzie zdejmować charakterystyki lor-mistora. ale wystarczy obliczyć wartości dwóch rezystorów i wlutować jb w płytkę! Ci. klórym proponowane rozwiązanie nie odpowiada. zawsze mają otwarta drogę do jego modyfikacji: mogą zamiast I.M35 użyć lermislo-ra i rezystora, włączonych zgodnie z fragmentem schematu narysowanym linią przerywaną.
Napięcin na wyprowadzeniu 2 układu IC1 jesl zależne od leniperatury jego slruktury i wynosi dokładnie lOmV pomnożone przez wartość temperatury w "C. Dla przykładu: przy temperaturze 20"t; napięcin to będzie wynosiło 200mV. a przy tom-pnraturze 5"C będzie 50mV. Napięcie to jesl doprowadzane do wejść dwóch wzmacniaczy operacyjnych pracujących w typowym układzie okienkowego komparatora napięcia. Wartości rezystorów R4, R5 i R6 wyznaczają
izerokoSć oraz położenie "okienka" i powinny być dobrane tak, aby napięcie na wejściu 5 IC2B wynosiło 10mV razy górna granica prawidłowej temperatury, a na wejściu 2 IC2A Ś WmV razy dolna granica prawidłowej temperatury.
Jeżoli temperatura struktury układu IC1. a tym samym temperatura otoczenia mieści się w przyjętych, granicach, to na wyjściach obydwóch wzmacniaczy operacyjnych panuje slan wysoki. Na wyjściu bromki IC3D panuje stan niski, który po zanegowaniu przez bramkę IC3B powoduje włączenie zielonej diody I.ED - D2. leżeli temperatura otoczenia spadnie poniżej zadanego dzielnikiem R4, R5 i R6 poziomu, to na wyjściu wzmacniacza 1C2B pojawi się stan niski powodując wyłączenie zielonej diody, a zapalenie żółtej diody Dl. Czerwona
Rys. 1.
dioda D3 sygnalizować be-
dzin wzrost temperatury powyżej zadanego poziomu.
Układ powinien być zasilany ze źródła o napięciu 9VDC, najlepiej z baterii. Ponieważ jednak stosowanie specjalnego wyłącznika mogłoby być kłopotliwe, wyposażyłem wskaźnik w prosty układ automatyki, włączający zasilanie tytko podczas odczytu jego wskazań. Założenie było proste: układ jesl przeznaczony do monitorowania temperatury lodńwki, w klórej najczęściej jesl ciemno. Światło dociera do jej wnętrza dopiero po jej ol-warciu i wtedy właśnie nasz przyrząd może być obserwo-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl. R2, R3: 12011
Rd: lOOkG
R5. Ró: 10WJ
R7 820klJ
Kondensatory
Cl; lOOnF
C2: 100uF/10V
Półprzewodniki
ICl: LM35
IC2; TLC272 lub podobny
IC3: dOll
Dl: żółta dioda LED *5
D2: zielona dioda LED *5
D3: czerwona diodo LED $5
T1: BC548 lub odpowiednik
T2: dowolny fototranzystor
Płytka drukowana wraz 7. kompletem elementów jest dostępna iv AVT - oznaczenie AVT-1218.
Elektronika Praktyczna 12/98
79
MINIPROJEKTY
wany i powinien zadziałać.
Role detektora światła docierającego do wnelrza lodówki pełni fototranzystor T2. który polaryzując po oświetlaniu bazę "tranzystora Tl włącza zasilanie wskaźnika.
Na rys. 2 pokazano schemat montażowy płytki drukowanej. Widok mozaiki ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru.
Monlaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na wlutowaniu kondensatorów elektrolitycznych i diod LED.
Zmontowany ze sprawnych elementów nie wymaga jakiegokolwiek uruchamiania, ale jedynie dobrania wartości rezystorów w dzielniku napięcia. Z wartościa-
mi elementów takimi, jak na schemacie napięcia na wejściach 2 1C2A i 5 IC2B będą wynosić odpowiednio 45,2imV i 133,87mV, czyli że zakres prawidłowej temperatury rozciągać się będzie pomiędzy 4,5 a ponad
Tomasz Janik, AVT
80
Elektronika Praktyczna 12/98
MINIPROJEKTY
Zasilacz zapalniczkowy
Nazwa
proponowanego układu
może wydać się
niektórym Czytelnikom
nieco dziwna: co to
takiego "zasilacz
zapalniczkowy"?
Czyżby jakiś dziwny
pomysł jednego
z konstruktorów AVT?
Nic podobnego,
zasilacz zapalniczkowy
jest układem
posiadającym określone
zastosowanie
praktyczne.
Wszystko zaczęto się
od discmana, który
podarowałem mojej
Żonie. Była bardzo
zadowolona, chodziła
po mieszkaniu ze
słuchawkami na
uszach, a ja miałem
trochę świętego
spokoju.
Jednak po kilku dniach pojawił się problem, co zaowocowało powstaniem niżej opisywanego urządzenia. Chodziło mianowicie o możliwość słuchania ulubionych melodii odtwarzanych z płyt kompaktowych w samochodzie. Nie próbowałem nawet dyskutować o celowości takiego żądania, lecz natychmiast wziąłem się za jego rozwiązanie.
Z połączeniem discmana z samochodowi) instalacją nagłaśniającą nie było najmniejszego problemu. Jednak słuchanie muzyki x urządzenia zasilanego bateryjnie kończy się po najwyżej dwóch godzinach kompletnym wyczerpaniem baterii, a ciugte ładowanie akumulatorów NiCd jest uciążliwe.
W każdym samochodzie znajduje się miejsce, gdzie możemy pobierać napięcie z instalacji pokładowej samochody - gniazdo rzadko używanej zapalniczki. Problem jednak w tym, że napięcie w tym gnieździe wynosi od ok. 12,6VDC (podczas postoju samochodu] do znacznie ponad 14VDC podczas jazdy, a do wejścia zasilają-
cego discmana trzeba doprowadzić napięcie 4,5VDC.
Poza tym, jeżeli już chcemy wykorzyslywać instalacje samochodową do zasilania różnych urządzeń elektronicznych powszechnego użytku, to powinniśmy mieć do dyspozycji także inne napięcia, np. 3, 6 czy 9V.
Rozwiązaniem opisywanych problemów okazało sie zbudowanie właśnie togo dziwnego ..zasilacza zapalni czkowego" - prostego układu dołączanego do gniazda zapalniczki samochodowej, na kiórego wyjściu będziemy
Rys, I.
mogli uzyskać jedno z powszechnie stosowanych napięć: 1,5. 3. 4,5, 6 i 9V. Ponieważ ustawienie żądanego napięcia musi być czynnością w pełni świadomą (skutki zasilenia układu przystosowanego do napięcia 3V napięciem 9V mogą być opłacalne) przełączanie napięć zostało zrealizowane za po-moci) jumpera, którego przypadkowe przestawienie jest praktycznie niemożliwe.
Proponowany zasilacz zawiera zaledwie jeden układ scalony i można zmontować go dosłownie w kilkanaście minut. Także koszt jego wykonania nie przekroczy z pewnością kosztu zakupu kompletu baterii alkalicznych dobruj klasy.
Schomat elektryczny proponowanego urządzenia pokazano na rys. 1. Czy wymaga on jakiegokolwiek komentarza? Chyba nie, jest to bowiem typowa aplikacja znanego każdemu elektronikowi scalonego stabilizatora na-. pięcia typu LM317.
Za pomocą jumpera wsławianego w przełącznik JPi możemy dokonać wyboru jednego z sześciu napięć wyjściowych. Pięć z nich to lypnwu napięcia stosowane
80
Elektronika Praktyczna 12/98
MINIPROJEKTY
Rl - o
R2*- ot
R3- 3* es
14 %. 3* oo
RS*- O 0
R6 - OB
Rys. 2.
w elektronicznym sprzęcie powszechnego użytku: 1.5. 3, 4.5. G i !)V. Natomiast szosie napięcie może być dowolne (z zakresu 1O..1.2V) i usla-wione zgodnie z wymaga-ninmi użytkownika.
Z wartościami elomeii-lów podanymi na schemacie wymienione wyżej napięcia sa, ustawiono z dokładnością wynikająca r, zastosnwania typowych rezystorów o tolerancji 5%, lecz zupelnin wystarczającą do typowych zastosowań. Perfekcjoniści mogą zastąpić pokazane na schemacie! rezystory innymi o malej tolerancji i wartościach jakie lalwo obliczyć zn wzoru: V"= Vr",* [1 + K7/Rx), gdzie Virl=V
Na rys. 2 pokazano schemat montażowy płytki drukowanej, której mozaika ścieżek jest na wkładce wewnątrz numeru.
Montaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając ______ od wlutowania najbardziej płaskich elementów - rezystorów, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych i układzie IC1. Płytka dr vi kowana została dokładnie zwymiarowana pod obudowę typu Z-24. Zakupioną lub dostarczoną w kicin obudowę musimy jednak poddać pewnym przeróbkom.
W dnie obudowy wycinamy okrągły otwór o średnicy odpowiadającej średnicy posiadanego wtyku do gniazda zapalniczki samochodowej. Obudowę wtyku skracamy i przyklejamy do obudowy naszego układu za pomocą kleju Poxipol lub Distal. Następnie wykonujemy kolejny, prostokątny otwór w płycie czołowej obudowy, w miejscu przeznaczonym na
umieszczenie firmowej nalepki lub tabliczki informacyjnej. Przez ten otwór będziemy mieli dostęp do jum-pera, za pomocą którego ustawimy jedno z napięć wyjściowych. Takie rozwiązanie utrudnia wprawdzie zmianę napięcia (konieczne jest używanie pesety), ale za lo uniemożliwia przypadkową zmianę wybranego napięcia.
Czytelnicy, którym lo rozwiązanie nie odpowiada mogą w miejsce jumpera zastosować miniaturowy przełącznik sześciopo/.ycyjny.
W układzie modelowym scalony stabilizator LM317 nie zosta! wyposażony w jakikolwiek radiator. co uniemożliwiło pobieranie z zasilacza prądu o wartości przekraczającej 150mA (przy 4.5V). W większości zastosowań jest to wartość zupełnie wystarczająca. Gdyby jednak zaszła konieczność czerpania z zasilacza prądu o większej wartości, to należy wyposażyć ICl w niewielki radiator wykonany z kawałka blachy aluminiowej, wymiarami dostosowany do wykorzystywanej obudowy. Zbigniew Raabe, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Mzystory
Rl: 9111
R2: 270O
R3: 5I0C1
R4: 750Q
R5: t,3KQ
l?6: dobroć indywidualnie
lub nie stosować
R7: 200(1
Kondsiuatory
Cl: d701lF/l6V
C2, C4: lOOnF
C3: 220mF/16V
Półprzewodniki
IC): LM317
Rolne
CON1: wtyk do gniazda
zapalniczki samochodowej
(nie wchodzi w skład kilu)
CON2: wiyk 2Osila]qcv (najlepiej tzw. wtyk uniwersalny, pasujejcy eto gniazd zasilania większości urządzeń elektronicznych powszechnego użytku, nie wchodzi w skład kitu) Obudowa typu Z-24 JPI. 6x2 goidpln + iumper
Płytka drukowana wraz x kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-121!>.
Mostek telefoniczny ^
W artykule prezentujemy urzqdzenie o niezwykle wysokich walorach użytkowych. Przy jego pomocy można bowiem m.ln. za darmo dzwonić w dowolne miejsce świata, a także wykonać kilka podobnych "sztuczek" telekomunikacyjnych. Szczegóły na str. 53.
Wskaźnik temperatury w lodówce...
...to urzqdzenle, o którym marzy każdy posiadacz białego "pudło" w kuchni, Dzięki niemu unikniemy kuchennej powodzi. a także niezbyt miłych zapachów - str. 79.
Zasilacz zapalniczkowy
Praktyczny, prosty, tani. niezawodny - to cala charakterystyka zasilacza, którego opis przedstawiamy w "Minlprojek-tach" na str. 80. Ą
Mikroprocesorowy interfejs I2C
Interfejs IJC w kolejnej odsłonie - tym razem w postaci niewielkiego modułu sterowanego przez Interfejs RS232. str. 65.
Programator termostatów DS1821 v
To proste - jak widać - utzqdzenle ułatwia stosowanie w praktycznych aplikacjach doskonałych, scalonych termostatów cyfrowych tlrmy Dallas. str. 47.
6
Kopiarka układów serii ISD2500 ^
Przy pomocy tego -programatora' można bez trudu skopiować zawartość analogowych pamięci "gadajqcych" układów serii ISD2500- Kopiowanie nie Jest. niestety, zbyt szybkie, ale za to skuteczne. Str. 61.,
Projekty Czytelników
Bardzo interesująca aplikacja mlkro-kontrolera rodziny PICI6 - przykład mqdrego podejścia konstruktora I dużych możliwości mikro-kontrolera. Str, 89.
Moduł korektora fazy
Kolejne na naszych łamach urzqdzenie "zanurzone" w technice impulsowej Zadaniem prezentowanej konstrukcji jest poprawa jakości obclq-zenia sieci energetycznej przez zapłonniki świetlówek, które sq często spotykanym żródiem oświetlenia. Str. 71.
Elektronika Praktyczna 12/98
^ Katalogi na cztery nogi...
...czyli przegląd możliwości dwóch katalogów firmowych, które wydano na płytach CD-ROM, A przy okazji konkurs! Str. 27.
Starter kit firmy Cypress... a
...umożliwia szybkie poznanie podstawowych możliwości nowej rodziny mikro kontrole rów firmy Cypress oraz interfejsu USB. który już wkrótce stanie się standardem. Stf, 39.
A Rynek
O nowej rynkowej strategii Motoroll piszemy na str. 31.
Co nowego w LOGO! ^
Na str. 35 przedstawiamy nowe moduły LOGO! oraz akcesoria do nich,
Elektronika Praktyczna 12/98
IKA
Nr 72 grudzień '98
Konkurs Ziloga..........
Konkurs świąteczny
Trojekty zagraniczne
Wskaźnik rozładowania akumulatora...............................13
Eliminator hałasów, część 2...............................................19
. Elektor w E^^^^^HI^HHI^H^B
Programator procesorów 89S8252...................................23
Tani system rozwojowy dla mikrokontrolerów PIC..........24
Programator PIC16C84 dla portu Centronics.................25
Zabezpieczanie portów l/O przed ESD, część 1.............26
Programy ^^^^^^I^^^^^^H^H
Katalogi na cztery nogi......................................................27
EDWin krok po kroku, część 4............................................33
Rynek :^^^J^fl^H^^^HIHfl Bez wymówek......................................................................31
Dłuższe znaczy lepsze - nowe LOSOI..............................35
Zestaw uruchomieniowy USB firmy Cypress.....................39
' Projekty ^^^I^^^^BHIH^^H
Wzmacniacz do kolumny aktywnej.................................42
Programator regulatorów temperatury DS1821.............47
Telefoniczny mostek, część 1............................................53
Kopiarka układów ISD2500............'.....................................61
Mikroprocesorowy interfejs I-C..........................................65
Moduł korektora fazy do świetlówek...............................71
Młnf projekty ^^^^m^m|
Wskaźnik temperatury w lodówce...................................79
Zasilacz zapalniczkowy......................................................80
Podzespoły ^^^^^^|^HHH|H Nowe podzespoły...............................................................83
Projekty Czytelników 1^^^^^|^^|^^|^^H
Centralka alarmowa z mikroprocesorem PIC16C84......89
"Biblioteka EP...................................................................95
Forum................................................................................96
Info Świat.........................................................................97
InfoKraj............................................................................99
Kramik+Rynek..............................................................103
Listy.................................................................................108
Wykaz reklamodawców............................................118
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................119
Wyniki konkursów........................................................108
NOWE PODZESPOŁY
Scalone generatory wzorcowe firmy EPSON
Układy scalone firmy lipson nie sa powszechnie znane na naszym rynku. Ponieważ są In układy bardzo inleriBsujace, postanowiliśmy je nieco przybliżyć.
Układ noszący oznaczenie MG-3020 (jego schemat blokowy przedstawiono na rys. 1) jest dzielnikiem o ustalonych sznś-ciu współczynnikach podziału (od 1:1 do 1:16) częstotliwości wewnętrznego oscylalora kwar-cnwego. Zakres częstotliwości wbudowywanych oscylalorów wynosi od 17,734OMliz aż do 40MHz. Dodatkowy dzielnik o współczynniku podziału 2 pozwala użytkownikowi dodiilku-wo obniżyć rzeslolliwość syg-naln wyjściowego.
Układ M(J-:iO20 jost montowany w obudowie D1P14 o standardowych rozmiarach. Zakres temperatur pracy wynosi -10.. + 70"('. z gwarantowana stabilnością cizestnlliwuSci wyjściowej ą100ppm. W wyniku slarzenia sie płytki oscylatora. częstotliwość podsla-
OUTi OUIi OUI. OUTi
wnwa moio zmienić uiy w ciągli nikli (i ą5ppm.
Napijcie xa.silania układu M[r-3U2D po-winnn mieścić się w pr/.itdziale 4.5..5V.
Przedstawicielem Kpsann w Polsce jest filmu Eurodis (tal. {0-71) 675-741).
Przetwornik audio USB
Iulorfejs USB powuli zdobywa popularność, co zactięca wiehi prnduciuiLLiw Itkta-(Iow scalonych lici upraeuwywania specja-li/nwany^7i slruklnr jłrzyslnsowiiiiycb do współpracy z lym interfejsem.
Snrdzo interr;snjacvn] pmykładnm takingu opracowania )f-at przelwnrnik (!/A do /.asUt-sowaft audio US42O1. opracowany przoz fir-ihq Dallas. Si:hi!mal blokowy Ingn uktadii przedslawionu na rys- Z.
Układ integruje w swoim wnęlrzu wsays-ikie eteniiinty niezbędne do zbudowania programowanej karły dźwiękowej USB li bard/o dobrej jakości odtwarzanego dźwięku. Układ US4201 jest wyposażony w dwie pary wejść analogowych o progroninwanym wzmocnieniu, dzięki czemu może spulniać także role programowanego via USB miksera anrfin.
Interfejs USB jost w pułni zgodny ł zalo-
DALLAS
SEMICONDUCTOR
cimmrni ,bAndin Uevicx" CUoss Definition". ujętymi w specyfikacji I FSB ver. 1.1).
Duża rnzdKiulczość prstntwurnikuw C/A (aż 1G bitów). iJn/a częstotliwość [iróhkowacijn (44.1kl!z lub 48kHz) i wbudowany filtr liol-iinpr/RjmslDwy. zapewniają doskonała jako.W dźwifkn. Szybki i n t r r f h j s USB (lUMh/s) ora/, zinlegrnwana iv stiuklurzH układu podwójna pamiuć knlęjknwa I-'IFO (194 bajty każda) minimalizuje czas Irans-foru danych Układ US42(11 jest dnslopiLy w obudowach D1P2B nraz tJKi'44 i tnożft być zasilany napięciom z jirzedziału :ł.3..5V.
Przedstawicielem Daliami iv Polsce jesl firma WC-Electronics Hel, 10-22) 621-77-041.
Vt W DOM)
Vi WEM VCW
1111
USB DEVCE cone LLFT FFO IMBłTES
HIOKT FFO I94BTTES
DEWCE CONTBOl
SPM
MANAGEhENT
UO/A
DS4201
DALLAS
NMCONOUCTOR
' 8USO
Ś BOUT - LAUX
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 12/98
83
NOWE PODZESPOŁY
Nowe programowalne oscylatory firmy
DALLAS
SEMICONDUCTOR
NTBWL OSCUATOfl
1
t
MCLK
PROGftAMMABlE
DMDER
ŚŚN
\
~Z
POWER
CM RESET
JŁDALLAS
MW SEMICONDUCTOR
ENABUNG BEOENCeFI
Rys. 3.
WWDUT
Ś*o
Dailas zaprezentował kolejny typ (po DS1O75) programowalnych generatorów referencyjnych. 5fl I" układy DSlOfiS mnnto-wane w obudowach TO-92. Ich budowa wewnętrzna j^st identyczna jak układów DS1075. Schctmtii blokowy przedstaw jonu na rys. 3. Nowe układy na w polni kompalybil-ne ze swoimi starszymi braćmi, w podobny sposób sq lakże prugramowane (linia jedno-przewudowa). Najważniejs/a różnica pnmia-dzy tymi układami polega nu braku możliwości doliic/.nnia t 7-ewnairz oscylatora vry-/naczajocogu tompo pracy, w związku i. c/.ym możliwe jest wykorzystanie lylko slaotliirdn-wogo wzorca ziiilegrowanogci w strukturze DS10CS.
Produtenl oreniJH obecnie cztery podstawowe wnrsjo układów US1OG5 o częstotliwość: iach maksymalnych: fiO. Gl>. 80 i lOOMliz.
Czylelnikfiw zainleresnwanych bliższym poznaniem lycb interesujncynh okładów, a Iakże spusobein ich programowania zachęcamy do przeczytania artykułu w EP 10/<)8 na slr. 49.
Przedstawicielem Daliasii iv Polsce jest firma WC.-Electmnics IM. (0-221 R21-77-04).
Przedwzmacniacz mikrofonowy Ddeyices z kompresorem i bramką szumów
Układ KSM21B6 jest specjnlizijwanym procesorem analogowym, którego budowę ?.op-lymalizowano pod kątem obróbki sygnału akustycznego 7. mikrofonu. Układ len spełnia role przed wzmacniacza mikrofonowego K kompresorem oraz bramka szumów.
Na rys. 4 przedstawiano schemat blokowy oraz zewnętrzne ulemtinly typowe) aplikacji
ca
układu SSM21H6. Przy [Hiniocy zewinjtrz-nych rezystorów możliwe jsl liardzo elastyczne dopasowanie paramcilrów każdngu bloku wzmacniacza do wymagań użytkownika.
Na rys. S przed sra w i on o charakterystyki przejściowo kompresora w zależności od zadanego współczynnika kompresji.
ca-
10(1
13
BUFouf
AUDIO +IN
o.i u
Vł
2,3k
1k
MCA
LEVEL OETECTOfl
COMWOL
13 Voui
VCAGWN AOJ
500*
1
NCHSEGATE SET
-OV+
\ 1 nATiO- 10:1
/
7" RAT O ł ' /
//
L / r
V
POSMEB DOWN
BT 12 GND M 1 1
WG CAP |B
h ń R
1!^- 2i [I
bl COWPHESSION
ń RATIO SET 2i [I
ROTATION POI^4TSEI
-60
-70 -ta -50 -*o -30 -ao - to o
Sygnał weficiowy < OBu Rys- 5.
Układy SSM21DB dostępnu si) w obudowach Ull'14 oraz Sf)lCl4 i mogą pracować w przedziale temperatur -4U..+ft5L'C
Przedstawicielami Analog Devices iv Polsce sq firmy: Alfine Hel. 10-611 B20-5B-11) i Atest (lei (0-32) 3B-O3-B0).
Rys. 4.
84
Elektronika Praktyczna 12/98
NOWE PODZESPOŁY
Programowane
wzmacniacze
firmy
Specjalnością firmy Xicor sq niezaprzeczalnie elektroniczne potencjometry zintegrowano z pamięcią EEPROM. Ciąglo dążenie do integracji wiekszoj liczby funkcji w pojodynczoj strukturze póiprzowodni-kownj doprowadziło konstruktorów Xico-ra dn opracowania wzmacniaczy analogowych, programowanych po przez szeregową szyntj l-C.
W strukturze nmwch układów zinteRro-wano (rys. B) pamięć EEPROM, elektronicz-
ny potencjometr o B4 krokach oraz wzmacniać/, operacyjny, parametrycznie zgodny ze wzmacniaczami pochodnymi 741, 301A oraz OPD7A.
|ako pierwsze z nowej serii Xicor wprowadzi! ua rynek układy X043D (pojedynczy wzmacniacz programowany) oraz X9438 (podwójny wzmacniacz programowany).
Pnsedstowivielami Xii:nra ir Polsce sq firmy: ElntEc Uvl. 10-121 413-H9-29) i Sulrun Itel. 10-22! SCL SDA
A3 A2 A1 AO
WP
Rys. 6.
o.t) VN \
1
1 Control and
< < >
Memory
-------- WCR,"
1
V,
OUTI0.1)
'ss
V-
Nowe rezonatory z falą powierzchniową firmy
RfiLTRn
Pasmo 433.9ZMHZ cieszy sie dużym po-wodieniem wśrńd producoiilów urządzeń alarmowych i zdalnego Kierowania. Spucjal-nie do tego lypii aplikacji Raltron opracował rezonator SAW (ang. Surfacc Aconstic Wave). ktńregc slabilnoSC pracy rezonatora RSK-43:i jbsI znac/.nie większa niż standardowych rezonatorów kwarcowych, które w tym za-kresip częstotliwości pracują na
h.irnmnicznych czgslolllwos-
ci podstawowej.
Rezonator KSR-433 moio pracował: w zakresie tempe-^^^^^^^^ ralur -40..+85C Doklarinofii: częstotliwości rezonansowej wynosi i75ktlx, a efekt starzonia powoduje jej zmianę, o zaledwie lOppm w ciągu roku. Przedstawicielem Ralłrona w Polsce jest firma Optimust (tel. {0-22} 33-05-22).
Elektronika Praktyczna 12/98
85
NOWE PODZESPOŁY
Układy odbiorcze UHF do systemów alarmowych firmy jj^
ludnym z najnowszych <>|ir.u:tłwim I inny Młcrel jfi.st nklini MlCRRJdl. nnsziiciy "kn-dowii" uazwe QirikHinlU>. Układ len jesl specjalizowanym mlbiornikii'in UHF ziiilng-
bicirnik iki nim /lmdu\van\' nic wymaga
VIICRF001
łomc
>seio swen
Śysshf refosc seli
AUT GC
Śyoanf vsSbb
VDOBB
CTH DO
Rys. 7.
rowanym Ś/. dernndulatiiriim, klńry doskonale ujidajc 8La dci odbioru informacji zakudowa-nyrh w jKtsIiici ciągu bildw przesytanycli
rfizonnnsowvch! Xa pmnnra wypmwudzłiń SEl.fl/1 ustalił sie tylko przewidywana szybkość transmisji. c:o puwcitfujc! uaktywniunin niego, wewnclraingo nitru ogriini* zakłócenia.
Na rys. 7 pr^udslnwionci pudslawcma ap-likHi:ji; układu MICKI-Cni z przełącznikiem kanatów. Nn rys. S przedstawiono schncnal odbiornika toru z kodem lessowym, klliry jiisl Kenorowany przez popularny uklail IICS:)(I.
Sclieiual znacznio ])rost-szi]>c cidbinrnika |Trzc!clstJi-winno na rys. 9. Itcilc; do-kodora porc"fwnuji|ccc;o kod cidobrmiy y. zadHiiyin sjiot-n i a popularny układ MCI 151)27.
Obwody rnzonanstiwMICRF001
I
Rys. 8.
droga radiowa. Szybknśł; prisusylanych danych nuiRi .sic? itiiośi:j^ w przod/Jaln fia()..4BIH) h/s.
Zakres częstntMwoścT sygnału ndbioraungo wynosi 30O..440 MFIk. a lypowy nasicg toru Fildiowffto z prosta anluna w ndbłornikii wynosi HltJ ni. C/eRtnlliwuJiCi irudkowii pasma ustala hic za pumooo ^ojudyncjzci^n rc/.oua-Lurti (ioJnczanpgu do wyjirnwadziifi układu.
IJzieki zćislosowanhi biird^o Kiniwtmkowanych rozwiązań w iiktadnii! MlCKFlld 1. uil-
MICRF001
biorr/i! priifiijn jinprawnii! lak^n lioz nich.
llkłail MICRF001 j(>st dci.siępiiy w ohnclo-wip l)[|'14. prncnjp przy napięciu zasilania /, zakresu Ś),7S..5,!iV i pcitunta ok. (i mA prądu lf=300MllK). 1'oWir prndn jest xalożny od nzęstuiJiwuSci pracy i przy 500MElz wynosi już uk. ifimA.
Prxmlntawicielem Mfcmla w Pohcn jest firma Fulum tlel. (0-22) GW-02-02).
Elektronika Praktyczna 12/98
NOW E PODZESPOŁY
VIPery - nowa rodzina zintegrowanych kontrolerów STMicroelectronics
do zasilaczy impulsowych
Układy VIPur firmy STMicroiilecIrnnics lu atrakcyjna propozycja dla konstruktorów układów zasilajucycli, l"uKWii|jij;j zbudować nszczędna. i nirzawodiiu prmslwdrnicif n mory do lOOW, przy iimtoj linzliirt rrlnninnlów i niewielkich wymiarach. Dziuki możliwości pracy w trylnii ..bnrst" uzyskują sie iv stan ii! czuwa i! i u poburii iiinuy poniżej 1VV. Układy Hnmimslracyini! ora/. Ctl-ROM z inlnraktyw-nym oprrn>rainawaniinu ułatwiaj,! opracowa-11 iŚ Ś własnej aplikacji.
Wyt:hnd/.a,c naprzeciw w::ia>. rusiiHCOinu &\-piilrzetiowaiiiu ilu iiowuuzosno, nszr/.erfniejsKe nizwiązatiia w dziudzinic zasilaczy impiilsn-wych. tirniEi STMiuniuloclronics (znana pn-[>r/Hiliiiij |]d liH/WH SGS-Thonisini Micmelei:-
MOSKI-rr.
N.\ rys. 1 pr/.odstfiwir>-nu suliunml blokowy VI-1'cra. Z posstc/Kgoloyini w y p r o w u d /.<; n i a mi s n
DtiAtNi wyprowadź.!1 nil! drnuti IrniiKy.sturii
VIPerlOO
Uu.slaru/a wnwiiijlr/.nRRo p r^f cl 11 [ii)lary/jic:ji pml-czas rozrucliu popr/.OSC
VDDl
-MOD
DHAIN
s nornmlnoj prany. SOUHCE: wyprowad/.ttnic źródła trnn/ystcirn kliii:/.niąc-Ro. Piilni [iniki-jc masy pi' .slru-nit? piurwuliiuj (połacz.iinpj -/. sio-
Clą
COMP
SOURCE
Vl)i): wyprowadzenie o pndwńjnuj funkcji:
1, (Joslarcza napięcia zasilającego iIIk niskonapięciowej i:zi,'śi.i układu, \f.i\\ V!J1) spa-dii poniżej llV. następuje uaktywninnin raz-rnrhowugu J.rddla priidowego. a tranzystor klui^.njąry zoLlaju wyłączony do rzasn. ydv VDD osiajjniH 1IV.
2. Dzięki pozliwiu prace zarówno ze stabilizacja po slronip pii>rwoliu!j. jak i po slrojiie wlijriicj.
COMP: wyprowadzenia o podwójnej funkcji;
1. Umożliwia doliczeniu ul>wu'1. Umożliwia wylacKOnic przntwornii:y przy spadku napigciii puni/.nj O.sV.
OSO: umożliwia duluczunio iiiuzhgdnegu dwiijnika RC luli zRwi]ctr/.ni;f>o źródła syn-
lriniii:s) wprowadziła dn prudiikcji serie ukta-iłow sr:<-iUmyi:li [i nazwie; VJPi;r laiiH- Viji1icW ukł.l{t;ic:li omawiana) .serii, na wstjulunj plvtcc krzemnwej zrrali/ciwaiin. jt/y HKy[;in iinwoczcsiioj 1oi;lini>lciKii V1P(1VVKR M:. tuudu-Ullur K^irrLikrj&M lhi|miJsow (PWM| u n^illiicjt pra.di.iwej fz obwodnin koinpnnsnjaŁyin], uklallv znbe/.piecwń i wysnkoiiapiei-iuwy
Tabela 1 .Zintegrowane kontrolery do zasilaczy impulsowych rodziny VI Per XXX firmy STMicroelectronics.
Typ ŚW, im LW Obudowa
VIPer20 10-15 620 16 0.5 PENTAWATTHU
VIPer2OSP" 10-15 620 16 0,5 PowerSO-IO
VIPef20O!P" 10-15 620 16 0,5 D1P-8
ViPer20A- i_10"15 700 18 0,5 PENTAWATTHW
VIPer20ńSP' 10.15 700 18 0.5 PowerSO-10
VIPef30ADIP- 10..1S 700 16 0.5 DIP-8
UIPec20B* 10..15 400 8.7 1.3 PENrAWATTłW
UIPer31SP' 8 600 6.S 1 PowerSO-tO
VIPei50 10.. 15 620 5 i.5 PENTAWATTHU
VIPet5OSP 10..15 620 5 1.5 PowatSO-10
VIPer5OA' 10..15 700 5.7 1.5 PENTAWAn HU
VIPer50ASP" 10..15 700 5.7 1.5 PowarSO-10
VIPer1O0 10..15 620 2.5 3 PENTAWATT HV
VIPer1OGSP 10.15 620 3.5 3 PowerSO-lO
yiPeilOOA1 10..15 700 2.8 3 PENIAWATTHV
VIPer100ńSP' 10.15 700 2.8 3 PowarSO-10
Ś w ODWZOwannt
Elektronika Praktyczna 12/98
87
NOWE PO DZE SPOŁY
Rys. 2.
chronizującego. wyznaczającego częstotliwość przełączania, llklad może pracować z częstotliwością do 200 kHz, a możliwość {ej doboru ulalwia dopasowanie przotworni-cy do parametrów filtru przeciwzakłóceniowego i elemonlów magnetycznych.
Specjalny układ ograniczający prąd po stronie piorwolnej w fazie rozruchu i w warunkach przeciążenia zapewnia skuteczno ograniczenie mocowe i prawidłowy miękki start bez dodatkowych elementów. Wbudowany układ zabezpieczania Icniperaturowe-go gwarantuje niezawodne funkcjonowanie również w trudnych warunkach termicznych. Dostępne w 5-nóżknwej obudowie PEN-TAWATr HV lub PowerSO-10, a wkrótce również w D1P-B, VIPery oferują projektantowi maksymalną elastyczność i stwarzają możliwość zbudowania przetwornicy w różnych konfiguracjach, lak z pętlą stabilizacji po strunie pierwotnej jak i wtórnej, ze zmniejszonymi slratami włączenia w Iran-zystorze kluczującym i innych. Liczba elementów jest przy tym niewielka (mniejsza o polowe niż dla rozwiązania dyskrelnego). a rozmiary transformatora nieduże.
W porównaniu z analogicznymi rozwiązaniami oferowanymi przez inne firmy. VIPery wyróżniają sie następującymi zaletami: - Bardzo szerokim zakresem zmian współczynnika wypełnienia impulsów, praktycznie od zera do 90% [dla układów konkurencyjnych zakres ten wynosi od 3% do 70%). Dzięki temu możliwa jest praca
Tabela 2. Tabela odpowiedników (odpowiedniki dobrano wg wartości rezystancji włacze-
Produkt rynkowy STMicroelscIrofllcs Odpowiednik
MC33363 VIPer20
MC33370 VIPerSO
MC33372 VIPer50
STR-F6652 VIPer100
STR-F6653 VIPerlOD
TOP200YAI VIPet20
TOP2D2YAI VIPbf50
T0P204YA! VIPet1O0
TOP222P VIPer2QSP
T0PZZ2Y VIPer20
TOP224P VIP8f5QSP
TOP224Y VIPerSO
T0P227Y VIPer1O0
w trybie czuwania przy mocy wyjściowej bliskioj zeru. - Większą szerokością pasma pętli stabilizacji (dodatkowo może ona być regulowana z dobrą powtarzalnością przez dobór elementów w ukladzio kompensacji, dołączanych do wyprowadzenia COMP). Doskonalą stabilizacją od strony sieci, wynikającą z wybranej topologii regulacji prądowej.
Większą wartością napięcia punktu stabilizacji. Pozwala to uzyskać lepszą precyzjo, napięcia wyjściowego, a także lepsze nasycenie tranzystora kluczującego przy dużych wartościach prądu. NiowrażliwoScią obudowy na wpływy zewnętrzne.
kamkordory, komputery przenośne, miniza-silacze uniwersalne i inne urządzenia, w których optymalnym rozwiązaniom układów zasilania jest ekonomiczna, niezawodna i bezpieczna przetwornica impulsowa.
Ula ułatwienia pracy projektantom, firma STMicrooloctronics przygotowała dwie wersje układów demonstracyjnych z przykładowymi aplikacjami oraz specjalny CD ROM.
Pierwsza worsja układu demo to standardowa przetwornica o napięciu wyjściowym 12V i mocy 50W. Układ pracuJB niezawodnie tak bez obciążenia, jak i w stanie zwarcia na wyjściu. Częstotliwość pracy wynosi lOOkltz. Płytka Jest wyposażona w przełącznik umożliwiający zmianę konfiguracji układowej. Schemat tego układu pokazano na rys. Z.
Drugi układ demonslracyjny to bardziej skomplikowany zasilacz do odbiornika telewizji satelitarnej. Dostarcza on czterech napięć wyjściowych. Rozmioszczente elementów jest zoptymalizowane /. punktu widzenia wymagań norm bezpieczeństwa i poziomu zakłóceń radioelektrycznych. Schemat tego układu pokazano na rys. 3.
CD-ROM zatytułuwany "Vlt>arXXX Dosign Software" zawiera m. in, program do automatycznego projektowania przetwornic
Rys. 3.
Bardzo korzystną cechą omawianych układów jest także zdolność do automatycznego przechodzenia do pracy w trybie "burst" w warunkach juałego obciążenia. Daje ona możliwość spełnienia niemieckiej normy ekologicznej "Blue Angol" i uzyskania poboru mocy w stanio czuwania mniejszego niż 1 W.
Podstawowu parametry poszczególnych układów omawianej rodziny zestawiono w lab. 1, Różnice między poszczególnymi układami dotyczą zasadniczo maksymalnego prądu i napięcia tranzystora kluczującego oraz rodzaju obudowy. Zawarta w oznaczaniu liczba odpowiada znamionowej mocy wyjściowej wyrażonej w watach, przy napięciu sieci w zakresie 180..27OV. Warto zwrócić uwagę na różniący sie wyraźnie od pozostałych, specjalizowany układ VlPer31SP. przeznaczony do zastosowania w ekonomicznych, małogabarytowych ładowarkach.
Obszar zastosowań opisywanych układów jest bardzo szeroki: tunery satelitarne, magnetowidy, telewizory, monilory. dekodery,
z układami z prezentowanej rodziny. Wystarczy podać parametry wejściowe i wyjściowe, a program sam wyświetli schemat z wartościami elementów. Program obejmuje również projektowanie transformatora. Oprócz tego na dysku znajdują sie karty katalogowe stosowanych podzespołów, noty aplikacyjne i przykłady aplikacji, a lukżti Acrobat Reader 3.
Tabela 2 pomoże dobrać odpowiednik z rodziny VIPer dla innych ukiadów tego rodzaju, dostppnych na rynku. Tadeusz Jędrzejczyk, STMicroelectronlcs
Artykuł opracowano na podstawie materiałów informacyjnych firmy STMicroeiectronics.
Osoby zainteresowane opisanymi produktami mogą uzyskać bliższe informacje w polskim przedstawicielstwie STMicraeiectronics w Warszawie pod numerem telefonu {0-22} 622-05-61. faxu (0-221 623-64-37 lub pocztq elektroniczną pod adresem st@ikp.atm.-com.pl. Zapraszamy również na stronę www.sł.com w Internacie.
88
Elektronika Praktyczna 12/98
NOW E PODZESPOŁY
VIPery - nowa rodzina zintegrowanych kontrolerów STMicroelectronics
do zasilaczy impulsowych
Układy VIPur firmy STMicroiilecIrnnics lu atrakcyjna propozycja dla konstruktorów układów zasilajucycli, l"uKWii|jij;j zbudować nszczędna. i nirzawodiiu prmslwdrnicif n mory do lOOW, przy iimtoj linzliirt rrlnninnlów i niewielkich wymiarach. Dziuki możliwości pracy w trylnii ..bnrst" uzyskują sie iv stan ii! czuwa i! i u poburii iiinuy poniżej 1VV. Układy Hnmimslracyini! ora/. Ctl-ROM z inlnraktyw-nym oprrn>rainawaniinu ułatwiaj,! opracowa-11 iŚ Ś własnej aplikacji.
Wyt:hnd/.a,c naprzeciw w::ia>. rusiiHCOinu &\-piilrzetiowaiiiu ilu iiowuuzosno, nszr/.erfniejsKe nizwiązatiia w dziudzinic zasilaczy impiilsn-wych. tirniEi STMiuniuloclronics (znana pn-[>r/Hiliiiij |]d liH/WH SGS-Thonisini Micmelei:-
MOSKI-rr.
N.\ rys. 1 pr/.odstfiwir>-nu suliunml blokowy VI-1'cra. Z posstc/Kgoloyini w y p r o w u d /.<; n i a mi s n
DtiAtNi wyprowadź.!1 nil! drnuti IrniiKy.sturii
VIPerlOO
Uu.slaru/a wnwiiijlr/.nRRo p r^f cl 11 [ii)lary/jic:ji pml-czas rozrucliu popr/.OSC
VDDl
-MOD
DHAIN
s nornmlnoj prany. SOUHCE: wyprowad/.ttnic źródła trnn/ystcirn kliii:/.niąc-Ro. Piilni [iniki-jc masy pi' .slru-nit? piurwuliiuj (połacz.iinpj -/. sio-
Clą
COMP
SOURCE
Vl)i): wyprowadzenie o pndwńjnuj funkcji:
1, (Joslarcza napięcia zasilającego iIIk niskonapięciowej i:zi,'śi.i układu, \f.i\\ V!J1) spa-dii poniżej llV. następuje uaktywninnin raz-rnrhowugu J.rddla priidowego. a tranzystor klui^.njąry zoLlaju wyłączony do rzasn. ydv VDD osiajjniH 1IV.
2. Dzięki pozliwiu prace zarówno ze stabilizacja po slronip pii>rwoliu!j. jak i po slrojiie wlijriicj.
COMP: wyprowadzenia o podwójnej funkcji;
1. Umożliwia doliczeniu ul>wu'1. Umożliwia wylacKOnic przntwornii:y przy spadku napigciii puni/.nj O.sV.
OSO: umożliwia duluczunio iiiuzhgdnegu dwiijnika RC luli zRwi]ctr/.ni;f>o źródła syn-
lriniii:s) wprowadziła dn prudiikcji serie ukta-iłow sr:<-iUmyi:li [i nazwie; VJPi;r laiiH- Viji1icW ukł.l{t;ic:li omawiana) .serii, na wstjulunj plvtcc krzemnwej zrrali/ciwaiin. jt/y HKy[;in iinwoczcsiioj 1oi;lini>lciKii V1P(1VVKR M:. tuudu-Ullur K^irrLikrj&M lhi|miJsow (PWM| u n^illiicjt pra.di.iwej fz obwodnin koinpnnsnjaŁyin], uklallv znbe/.piecwń i wysnkoiiapiei-iuwy
Tabela 1 .Zintegrowane kontrolery do zasilaczy impulsowych rodziny VI Per XXX firmy STMicroelectronics.
Typ ŚW, im LW Obudowa
VIPer20 10-15 620 16 0.5 PENTAWATTHU
VIPer2OSP" 10-15 620 16 0,5 PowerSO-IO
VIPef20O!P" 10-15 620 16 0,5 D1P-8
ViPer20A- i_10"15 700 18 0,5 PENTAWATTHW
VIPer20ńSP' 10.15 700 18 0.5 PowerSO-10
VIPef30ADIP- 10..1S 700 16 0.5 DIP-8
UIPec20B* 10..15 400 8.7 1.3 PENrAWATTłW
UIPer31SP' 8 600 6.S 1 PowerSO-tO
VIPei50 10.. 15 620 5 i.5 PENTAWATTHU
VIPet5OSP 10..15 620 5 1.5 PowatSO-10
VIPer5OA' 10..15 700 5.7 1.5 PENTAWAn HU
VIPer50ASP" 10..15 700 5.7 1.5 PowarSO-10
VIPer1O0 10..15 620 2.5 3 PENTAWATT HV
VIPer1OGSP 10.15 620 3.5 3 PowerSO-lO
yiPeilOOA1 10..15 700 2.8 3 PENIAWATTHV
VIPer100ńSP' 10.15 700 2.8 3 PowarSO-10
Ś w ODWZOwannt
Elektronika Praktyczna 12/98
87
NOWE PO DZE SPOŁY
Rys. 2.
chronizującego. wyznaczającego częstotliwość przełączania, llklad może pracować z częstotliwością do 200 kHz, a możliwość {ej doboru ulalwia dopasowanie przotworni-cy do parametrów filtru przeciwzakłóceniowego i elemonlów magnetycznych.
Specjalny układ ograniczający prąd po stronie piorwolnej w fazie rozruchu i w warunkach przeciążenia zapewnia skuteczno ograniczenie mocowe i prawidłowy miękki start bez dodatkowych elementów. Wbudowany układ zabezpieczania Icniperaturowe-go gwarantuje niezawodne funkcjonowanie również w trudnych warunkach termicznych. Dostępne w 5-nóżknwej obudowie PEN-TAWATr HV lub PowerSO-10, a wkrótce również w D1P-B, VIPery oferują projektantowi maksymalną elastyczność i stwarzają możliwość zbudowania przetwornicy w różnych konfiguracjach, lak z pętlą stabilizacji po strunie pierwotnej jak i wtórnej, ze zmniejszonymi slratami włączenia w Iran-zystorze kluczującym i innych. Liczba elementów jest przy tym niewielka (mniejsza o polowe niż dla rozwiązania dyskrelnego). a rozmiary transformatora nieduże.
W porównaniu z analogicznymi rozwiązaniami oferowanymi przez inne firmy. VIPery wyróżniają sie następującymi zaletami: - Bardzo szerokim zakresem zmian współczynnika wypełnienia impulsów, praktycznie od zera do 90% [dla układów konkurencyjnych zakres ten wynosi od 3% do 70%). Dzięki temu możliwa jest praca
Tabela 2. Tabela odpowiedników (odpowiedniki dobrano wg wartości rezystancji włacze-
Produkt rynkowy STMicroelscIrofllcs Odpowiednik
MC33363 VIPer20
MC33370 VIPerSO
MC33372 VIPer50
STR-F6652 VIPer100
STR-F6653 VIPerlOD
TOP200YAI VIPet20
TOP2D2YAI VIPbf50
T0P204YA! VIPet1O0
TOP222P VIPer2QSP
T0PZZ2Y VIPer20
TOP224P VIP8f5QSP
TOP224Y VIPerSO
T0P227Y VIPer1O0
w trybie czuwania przy mocy wyjściowej bliskioj zeru. - Większą szerokością pasma pętli stabilizacji (dodatkowo może ona być regulowana z dobrą powtarzalnością przez dobór elementów w ukladzio kompensacji, dołączanych do wyprowadzenia COMP). Doskonalą stabilizacją od strony sieci, wynikającą z wybranej topologii regulacji prądowej.
Większą wartością napięcia punktu stabilizacji. Pozwala to uzyskać lepszą precyzjo, napięcia wyjściowego, a także lepsze nasycenie tranzystora kluczującego przy dużych wartościach prądu. NiowrażliwoScią obudowy na wpływy zewnętrzne.
kamkordory, komputery przenośne, miniza-silacze uniwersalne i inne urządzenia, w których optymalnym rozwiązaniom układów zasilania jest ekonomiczna, niezawodna i bezpieczna przetwornica impulsowa.
Ula ułatwienia pracy projektantom, firma STMicrooloctronics przygotowała dwie wersje układów demonstracyjnych z przykładowymi aplikacjami oraz specjalny CD ROM.
Pierwsza worsja układu demo to standardowa przetwornica o napięciu wyjściowym 12V i mocy 50W. Układ pracuJB niezawodnie tak bez obciążenia, jak i w stanie zwarcia na wyjściu. Częstotliwość pracy wynosi lOOkltz. Płytka Jest wyposażona w przełącznik umożliwiający zmianę konfiguracji układowej. Schemat tego układu pokazano na rys. Z.
Drugi układ demonslracyjny to bardziej skomplikowany zasilacz do odbiornika telewizji satelitarnej. Dostarcza on czterech napięć wyjściowych. Rozmioszczente elementów jest zoptymalizowane /. punktu widzenia wymagań norm bezpieczeństwa i poziomu zakłóceń radioelektrycznych. Schemat tego układu pokazano na rys. 3.
CD-ROM zatytułuwany "Vlt>arXXX Dosign Software" zawiera m. in, program do automatycznego projektowania przetwornic
Rys. 3.
Bardzo korzystną cechą omawianych układów jest także zdolność do automatycznego przechodzenia do pracy w trybie "burst" w warunkach juałego obciążenia. Daje ona możliwość spełnienia niemieckiej normy ekologicznej "Blue Angol" i uzyskania poboru mocy w stanio czuwania mniejszego niż 1 W.
Podstawowu parametry poszczególnych układów omawianej rodziny zestawiono w lab. 1, Różnice między poszczególnymi układami dotyczą zasadniczo maksymalnego prądu i napięcia tranzystora kluczującego oraz rodzaju obudowy. Zawarta w oznaczaniu liczba odpowiada znamionowej mocy wyjściowej wyrażonej w watach, przy napięciu sieci w zakresie 180..27OV. Warto zwrócić uwagę na różniący sie wyraźnie od pozostałych, specjalizowany układ VlPer31SP. przeznaczony do zastosowania w ekonomicznych, małogabarytowych ładowarkach.
Obszar zastosowań opisywanych układów jest bardzo szeroki: tunery satelitarne, magnetowidy, telewizory, monilory. dekodery,
z układami z prezentowanej rodziny. Wystarczy podać parametry wejściowe i wyjściowe, a program sam wyświetli schemat z wartościami elementów. Program obejmuje również projektowanie transformatora. Oprócz tego na dysku znajdują sie karty katalogowe stosowanych podzespołów, noty aplikacyjne i przykłady aplikacji, a lukżti Acrobat Reader 3.
Tabela 2 pomoże dobrać odpowiednik z rodziny VIPer dla innych ukiadów tego rodzaju, dostppnych na rynku. Tadeusz Jędrzejczyk, STMicroelectronlcs
Artykuł opracowano na podstawie materiałów informacyjnych firmy STMicroeiectronics.
Osoby zainteresowane opisanymi produktami mogą uzyskać bliższe informacje w polskim przedstawicielstwie STMicraeiectronics w Warszawie pod numerem telefonu {0-22} 622-05-61. faxu (0-221 623-64-37 lub pocztq elektroniczną pod adresem st@ikp.atm.-com.pl. Zapraszamy również na stronę www.sł.com w Internacie.
88
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Dział 'Projekty Czytelników' zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsylonie własnych projektów z modelami (do zwrotu}. Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenia, ża artykuł jest wiosnym opracowaniem autora I nie byt dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 200.- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów me zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Prosta centralka alarmowa z procesorem PIC16C84
Zabezpieczenie mienia
było od zawsze domeną
mechaniki. Za pomocą
solidnych drzwi, krat,
sejfów i coraz to
wymyślniejszych zamków
próbowano powstrzymać
amatorów cudzej własności.
Od pewnego czasu
burzliwy rozwój elektroniki.
a szczególnie techniki
cyfrowej
i mikroprocesorowej
spowodował włączenie się
tej dziedziny techniki do
walki z włamywaczami. Ci
ostatni oprócz łomów,
pilników i dynamitu teraz
sq często wyposażeni
w solidną wiedzę
i najnowocześniejsze
urządzenia techniczne.
Urządzenia elektroniczne nie utrudniają fizycznego dostępu do chronionego obiektu. Dają coś, co, jak się okazało, jest równie istotne: informacje o naruszeniu chronionej strefy. Elektroniczne syślemy alarmowe, a szczególnie obwody, których naruszenie powoduje wywołanie alarmu przeszły długą drogę ewolucji. Początkowo były to pętle obwodu elektrycznego, których przerwanie uruchamiało alarm. Później pojawiły się bariery optoelektroniczne w zakresie światła widzialnego, a potem podczerwonego. Obecnie stosuje się bardzo sprawne j niezawodne czujki ruchu przestrzenne i kurtynowe (płaszczyznowe).
Obwody alarmowe maja coraz częściej charakter parametryczny. Oznacza to. że centrala alarmowa na swoim wejściu sprawdza czy jest zachowany prawidłowy parametr linii np.; napięcie. prąd lub rezystancja. Na przykład rezystancja linii powinna wynosić lkii ą20%. Zwarcie lub rozwarcie linii powoduje wywołanie alarmu. Centrale alarmowe lo często skomplikowane systemy mikroprocesorowe mogące nadzorować wiele linii, a informacja o alarmie może być wysyła-
na do komputera on Harującego. Możliwe jest też wysyłanie informacji słownej o włamaniu przez linię telefoniczną pod zadany numer.
W wielu przypadkach jednak potrzebne są proste systemy alarmowe do nadzorowania mieszkań, garaży lub piwnic. Duże systemy byłyby zbyt drogie, a poza tym ich możliwości wykorzystane byłyby tylko w niewielkiej części.
Przedstawiona tutaj centralka ma wszystkie niezbędne funkcje do skutecznej ochrony małych obiektów i posiada:
- Wejście wtaczające centralkę w stan czuwania. Wejście to może być sterowane przez ukryty wyłącznik, cyfrowy szyfraior lub odbiornik zdalnego sterowania (radiowego albo na podczerwień).
- Linię antysabotażowa. która zabezpiecza przed uszkodzeniem (przecięciem) kabli systemu i próbami dostania się do syren alarmowych, czujek ruchu !ub centralki alarmowej.
- Linię szybką. Naruszenie tej linii wywołuje natychmiastowy alarm kiedy centralka jest w stanie czuwania.
- Linię opóźnioną. Naruszenie tej linii, gdy centrala jest w stanie czuwania, powoduje rozpoczęcie odliczania czasu na wyjście.
Projekt
055
Po tym czasie ponownie sprawdzane jest naruszenie tej linii. leżeli to nastąpi, to rozpoczyna się odliczania czasu na wejście. W tym czasie należy wyłączyć centrale ze stanu czuwania. Gdy to nie nastąpi, to wywoływany jest alarm.
- Wyjście syreny alarmowej.
- Wyjście sygnalizacji uzbrojenia alarmu.
- Sygnalizację (zapamiętanie] naruszenia linii.
- Niezawodny, ciągły system zasilania.
Opis urządzenia
Schemat centralki przedstawiono na rys. 1. Głównym elementem jest mikro-kontroler PIC16C84 firmy Microchip. Małe wymiary (obudowa DIL18), maty pobór prądu, obciążalność wyjść do 2 Om A, dwukierunkowe linie portów I/O oraz programowana szeregowo pamięć programu typu EEP-ROM. to tylko niektóre cechy P1C16C84 predestynujące go do tego zastosowania. Zastosowanie tego elementu spowodowało, że liczba elementów potrzebnych do budowy urządzenia została ograniczona do minimum.
Obwody wszystkich linii alarmowych zamykają się od 12V poprzez styki czujek, rezystory ograniczające, diody transoptorów do masy. Wartości rezystorów ograniczających Ri. R2 i R3 są tak dobrane, że prąd płynący w obwodzie wynosi ok. lOmA dla napięcia zasilającego o war-lości 10V. Dzięki temu, że obwody le mają charakter prądowy, są odporne na zakłócenia. Ma to duże znaczenie dla pewności działania systemu prze/- zmniejszenie ryzyka fałszywych alarmów wywołanych wtaś-
Elektronika Praktyczna 12/98
89
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
nie zakłóceniami na liniach. Wszystkie wejścia alarmowe są typu NC, a to oznacza, że kiedy obwód jest zwarty, to linie alarmowe nie są naruszone. Prąd płynący przez diodę transoptora powoduje włączenie w stan nasycenia fototranzystora tego transoptora. Na odpowiednim wejściu PIC16C84 pojawia się wtedy stan niski. Naruszenie linii powoduje rozwarcie styków czujek i przerwanie przepływu prądu. Tranzystor transoplora przełącza sie wtedy w stan odcięcia i na wejściu PICa pojawia się stan wysoki, wymuszony przez odpowiedni rezystor R4, R5 lub R6.
Uzbrojenie alarmu (stan czuwania) następuje w momencie podania na RA3 stanu niskiego. Sygnalizowane jest to migotaniem diody D2. Kiedy wyłącznik uzbrojenia jest rozwarty, to na RA3 jest stan wysoki wymuszany przez R13. Dioda D3 zabezpiecza wejście przed ewentualnymi przepięciami.
Stan wysoki na RD5 powoduje, że tranzystor Ti wchodzi w stan nasycenia i zaczyna działać przekaźnik Pl. Slyki tego przekaźnika podają napięcie +12V na syrenę alarmową. Dioda Dl tłumi przepięcia powstające w momencie zaniku napięcia na cewce przekaźnika.
Diody D4, D5 i DB sygnalizują naruszenie odpowiednich linii alarmowych, a rezystory RIO, Rll i R12 ograniczają prąd tych diod. Elementy R9 i C3 stanowią obwód zerowania mikrokon-trolera w momencie włączenia zasilania. Ponieważ pobór prądu przy napięciu +5V jest stosunkowo niewielki. to można zastosować stabilizator 78L05.
W przypadku zaniku napięcia sieci energetycznej napięcie zasilające +12V jest dostarczane 7. akumulatora 12V/1.2Ah firmy Yunsa. Układ zasilania musi mieć wydajność prądową pokrywająca pobór prądu przez ukiad centralki wraz z liniami alarmowymi, czujki ruchu, działanie syreny alarmowej oraz umożliwiająca doładowywanie akumulatora. Napięcie 7, uzwojenia wtórnego transformatora jest prostowane na mostku z diod 2 D7..D10. a następnie so_i filtrowane przez kon- Ś dnnsator CG. Układ L200 jest stabilizato- Rys. 1.
rem napięcia z ograniczeniem prądowym. Bez dodatkowego tranzystora mocy może dostarczać prądu o wartości maks. 2A. Ograniczenie prądowe określa rezystancja R14 obliczana według zależności: R=0,45/ Jmax (Jmax prąd ograniczenia). Napięcie wyjściowe ustawiane jest potencjometrem Potl.
Ładowanie zastosowanego akumulatora jest stosunkowo proste. Szczelny bez-
0 0 0 0 0 0 0
90
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Listing 1.
Ideline alm melin* pa_lo
Ideflne p*_mb
łdefine lo tdetlne la
Idefine w_al)h Idefine _led
Ideline p_nab Ś dedne p_\a Śdtlln* P_Ld IdelinE nn
Idetine alacn
lpraqma par tu-
L //paniac linii opumion
2 '/panice linii szybKiej
3 "puitc linii atLbotdi,
0 //linia opomiona
1 //linia Btyblia
? //Unia antyaabatazoWa 1 //wylacz*ni* aldmu
1 lit Bliaz iK poczatku odliCEflnia
A l/t Bhaz al im linii Bjybfeio
i J/t 6 // fl II Bhaz ?poz nie n* wyjcie v aek na wejetip w Bk
ik bitowy ntli ifafiu
,'/10naek dla 2HH3
//mod, licmik* l
--c < Lirc 1
P_ce=O; /'nie
PORTB.lHdz.lr lit
votd
"dlaciD BabOEizowy
llf\Vr nic iob
oid syrena 11
vMl.#(Btar3.DQ} l/w peEl| g-d
U |Fn.p_Bab-lt J
I
POJłTB.pł_i"B*l;
I
*1; J *lfl
i[lin>p_L-l) ^/pokoleń i- ni Ś! Ufni BiybkUj i
ir{*ian.la<-ll //liJtl.4 iłybka ntrutzona i
PORTO.pa_lB=J; //pflBlłc Unii BijbŁlej
Śycanaiij IQ.p_lBn:0; )
J
oid Ś*in|vold*
0PTIflW=Q*d6; //udttf)Bnl optiart
TPJE*O*fł; //port a Jako U*iBCi.wV
IB1SB=0k00; ^/tUJ-f porCU b jako iiyJB^ia POflTB=0x00:
: //Iddatfanl* tlieia
E:li J/H)dblokHjwaniv SrlBEWłfl
//iłartoHC pamiątkowa maCzniK*
atta=<3n(lti t'/M*rtoihtC0.t0is=1; //odbLoicuj prL*ewdnit od tO
in-v_lefl::0i
PCBTB.lrf.Oj //zgaś Led
vhile|atan.w_aln==1>
1
apratant h j //Bprawil lml
lŁ(Blan.5flb==U /;iuiuBieiin linii ubottl.
l(Un.p_Bab= = lt //pOitłol#nił na myrane
I
POPTB. pa_Hali = 1 j //pana#c t Inll buD.
PByrenairj //Byroha Bdh^IAfnUfl
Iti,pJ*b"0: //nie Uruclumial syreny
I łlł-
t
*l*t
J
Aił.p l*'l] //pi'Jwolanie na alarm linii azybfcLei
ni-p_lO'li //pozwolenie na alarm linii apomione] )
in^p Baib^lj // pozvolflniv ftA 41ąriD Linii AntyB^bctazoifE1^
PCBTB.5; // kasuj pawLac itnii
r m,w_lfrdil: y/led nlca
atan=aj in-P_CTDj łn.Jt_ca.O;
ŚPEIJI //ciskaj na nar,linii
inaiart,*^*!*-*!! goto poczj
llliii.p_lo= = ll //t>aLH0laql na alarm linii opoenlane] I
lMłt4n-la<-l) W/linia opóźniona niruKOIk*
I
czas=o_Myji "cib rut wyjście
in.w_|#dEaj
POPTB.led=l; //JeJ świeci
m.p_cz.=lf rSaiact odlicEanla cidiu nd wyjście
vhilJtn.k_CHQ]
I
apcatanll;
Lł{ Ś!((rn.p_L9l:|l])
Śjnjto poczl; #laej
Tn.k_cz=Qj
Łn,_l*d.|; //led alga
nptUp // apr narusidnla linii
i [ le.idn.ł*_jl-i'=]|
elae
iJlnl.p 19**1) '/ pfHiwalanlE hj alarm linii opoiri10nŚJ
i
11 Ct(4lt. ]oaiil 1 f / i id la ap in i ona naiuEionł
^
CH|.o.f)i "Ś na wy]sciP
*n.w_lflHj.fl:
POkTB.led-0:
in.p_ci = tj "stan odUCiłinU craau na utjBeiE
rtiilOlin.fc cL>iflh I
if (|Btan.*flb..l*Ł*H.p_aab--lH Hfltin, 1|..U*IH,p_lfl = = XI
;/łpr4wfle.naruiiiBnl* Unii pab i li goto prcdj
p // wniifl...
in.K_CIłfl;
l(LflEan-if_alH-Ol //Bprawdl wyiCzvnL iiLmnu
I
m-FDK
Byiano. lii " ay r *na
I
Ś IB0; }
4lflJ I
Uaj ^
elae; I
goto poczl;
Elektronika Praktyczna 12/98
91
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
PAMIĘĆ UNII
SZYBKIEJ (DIODA Q5 ŚWIECI)
PAMIĘĆ UNII
OPÓŹNIONEJ
[DIODA D4 ŚWIECI)
S. 2
92
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
obsługowy żelowy akumulator wymaga stabilizowanego napięcia o wartości zależnej od temperatury otoczenia. Ponieważ urządzenie będzie pracować w prawie stałej temperaturze pokojowej. !o można przyjąć dla tego typu akumulatora napięcia ładowania o wartości 13.6V. Napięcie na wyjściu stabilizatora (nóżka 2 1,200) musi mieć wiec wartość 13.6V plus spadek napięcia na diodzie Dli. Dioda Dli odcina przepływ prądu w kierunku stabilizatora w czasie zaniku napięcia sieci energetycznej. Dioda D12 zabezpiecza układ przed odwrotnym podłączeniem akumulatora. Dioda D]3 sygnalizuje obecność napięcia ładowania. Prąd ładowania jest ograniczany pr?,ez samo ogniwo i nie ma potrzeby go kontrolować lub regulować. Dla naszej centralki, przy założeniu, że podłączone będą maksymalnie 2 czujki ruchu i 1 syrena alarmowa, ograniczenie prądowe można ustalić na ok. 450 inA. Aby zwiększyć wydajność prćldową należy zmniejszyć wartość R14. Należy wówczas pamiętać o zwiększeniu powierzchni radialo-ra oraz ewentualnej zmianie transformatora i diod D7..D10.
Program
Program sterujący pracą centralki został napisany w języku C. Wydruk wersji źródłowej jest przedstawiony na list. 1.
Procedura vi>id_INT( ) obsługuje przerwanie od licznika/czasomierza TO. Źródłem impulsów dla To jest częstotliwość zegara mikrokontrolera podzielona przez 4. Preskaler jesl przypisany do TO i dzieli wstępnie częstotliwość przez 128. Do licznika jest wpisywana wartość D9hox tai. że łącznie z preskalerem generuje on przerwaniu co 10 ras.
Void__INTII odmierza czas
/. dokładnością 1 s, oraz steruje migotaniem diody D2 sygnalizującej uzbrojenie alarmu.
Procedura sprslanf I realizuje czytanie linii portu A. leżeli stan linii nie zmieni! się od ostalniegn wywołania sprslanf ) lo następuje wyjście z procedury. Jeżeli nastąpiła zmiana (zmienna stan nie ma wartości równej zmiennej poin). lo następuje odliczanie programowego opóźnienia i wpisanie do
zmiennej stan wartości pom. Ma to na celu likwidację skutków drgań styków czujek w momencie ich przełączania oraz dodatkowo zabezpiecza przed krótkotrwałymi zakłóceniami na liniach alarmowych.
Procedura syrena/ J uaktywnia syrenę alarmowa na czas określony zmienną alarm. Przerwanie działania syreny następuje gdy w_aim-\ {alarm rozbrojony). Procedura syreno/" I działa jak syrena, ale nie można jej przerwać stanem linii walm.
Procedura spv( ) sprawdza naruszenie linii anty sabotażowej i szybkiej oraz uruchamia odpowiedni alarm. Algorytm działania programu centralki przedstawiony jest na rys. 2.
W Intcrnecic na stronach Microchipa pod adresem: http://www.microchip.com/ 10/Tools/mTools/MPLAB/ index.htm można znaleźć pakiet MPLAB. który zawiera między innymi asembler. symulator programowy i kompilator języka C dla procesorów Pl(^.
Kompilator C jest w wersji demo i umożliwia napisanie programów, których kod wynikowy ma rozmiar nie większy niż 256 słów. Program centralki zajmuje pamięć do adresu f'7hex. a więc wykorzystuje prawie wszystkie możliwości wersji demo.
Po ściągnięciu plików pakietu MPLAB i jego rozpakowaniu {format.zip} oraz zainstalowaniu (wersja Windows 95) należy zainstalować kompilator C. Po rozwinięciu ikony "Project" trzeba wybrać "Inslall l.anguage Tool". W polu "Language" zaznaczamy Microchipa, a w polu ..Tool Name" MP1.AB-C VI.10. Teraz trzeba znaleźć zhiór labcdcmo.exe.
(eżeli pakiet MPl.AB był instalowany zgodnie z poleceniami programu instalacyjnego to powinien się znajdować w katalogu c:\pro~ gro- 1 \mplab\. Jeżeli w trakcie instalacji zostały wybrane inne ścieżki dostępu to należy kliknąć na "browse" i odnaleźć labcde-mo.exe w innym katalngu. Po stworzeniu własnego projektu i przepisaniu zbioru źródłowego trzeba go skompilować (klawisz TlO). Jeżeli wszystko jesl w porządku, to pojawi się "build comp-leted successfully" i zostanie utworzony zbiór z rozszerzeniem ".hex.
I tutaj dochodzimy do momentu, kiedy układ trze-ha zaprogramować. Nie potrzeba drogich programatorów i oprogramowania. Wszystko można mieć prawie za darmo z Intnrnetu. Układ PIC16C;84 można zaprogramować za pomocą prostego programatora opisanego w polskiej wersji Elektora 7/97. Programator taki składa się z kilku elementów i jest zasilany i sterowany z iącza COM PCta. Możliwe to jest dlatego, że pamięć programu mikrcikon-trolera jesl szeregowo programowaną pamięcią EEP-ROM. Z programatorem opisanym w Elektorze współpracuje program PIP02. I tutaj zaczynają się pewne problemy. Starsze wersje togo programu nic chcą współpracować z komputerami z zegarem szybszym niż 4O..50 MHz.
Pod adresem http:// www.d2mac.com/pic-prog.html można znaleźć program PIPO2 i zbiór slow./.ip. Ten ostatni po rozpakowaniu i uruchomieniu programu cachcctl.exe zwalnia działanie procesora i programuWiinie przchiega prawidłowo.
Jest jednak pewne ograniczenie: nie wolno pod Windows 95 uruchamiać ca-chectl.exe. ponieważ blokuje (in cache procesora i jesl zgłaszany błąd systemu operacyjnego. Należy więc zamknąć WINDOWS 95 i uruchomić komputer tylko pod POS-om. Aby ułatwić sobie pracę z programowaniem można napisać krótki plik wsadowy:
cobB4 conl
: i m:.i.-j1'ji driver programatora ;iu COH! COChłCtl d
^Ścłene procesora zablokowany pipO2 ; program programatora cachactl a
;<-rHiche prccpEota odblokowany
;u^jjj drivi?r programatora
Przed każdym zaprogramowaniem należy ustawić bezpieczniki: OSC-XT, WDT=OFF, P\\'R=OFF. CO-DE PROTECr=ON. Pod adresem http://www.sistu-dio.com/sistudio/downlond/ htwl można znaleźć najnowszą wersję programu PIP02. która poprawnie pracuje z szybszymi procesorami, lednak autorowi nie udało się prawidłowo zaprogramować bezpieczników,
WYKAZ ELEMENTÓW Raiyitofy
Bl. B2. R3. R7. RIO. Bil.
R12. R17: 910il
Rd. R5. Ró. Ił13: 2.7kU
R9: 33MJ
R8: 4.7kU
Rid: 1(1
R15: I.5M1
RSć: 7.5M1
R17: 2.2M1
POT!: ikU
Kondensatory
Cl. C2. 33pF
C3. CA. C5: luF/35V tantal
Có: IOOOłiF/25V
C7: 17tiF/25V
Półprzewodniki
ICI: PIC16C64/CM
IC2: 78105
IC3: L200
1O1. TO2. TO3: CNV17/3
Tl: 8C546
Dl: BAV21
D2. Dd. D5, Oć. D13: LED
5mm czerwona (o cluźej
Jasności)
D3: C5Vó
D7..DI2: 1N1007
Rółrw
81: lOOmA
82. B3: 200mA
BA. 1A
Ql: 2MHz
TRi: transformato' TS6/39
llsfwa zaciskowa śrubowa
do diuku, zaciski
bezpiecznikowe do druku
4szt., oprawa
beipiecznlkowo na kabel.
oprawa bezpiecznikowa.
obudowa plastykowa.
kabel sieciowy, akumulator
Yuasa \2V/\2Ah
pomimo ich ustawienia w programie źródłowym.
Jeżeli po uwzględnieniu wszystkich powyższych uwag i po prawidłowym zmontowaniu programatora, mikro-konlroler dalej nie chce się programować, to należy sprawdzić, cny port szeregowy komputera praruje w pełnym standardzie RS232, lo znaczy, że napięcia na liniach tego portu zmieniają się w granicach ą12V.
Dla napięć niższych należy zmodyfikować układ programatora lak. jak to zostało opisane w polskiej wersji Elektora 2/i)8. Tak zmodyfikowany programator pracuje poprawnie z portami o napięciu na liniach od ą7V do ą12V, Mikrokonlro-ler opisanej centralki zostai prawidłowo zaprogramowany za pomocit laptopa OP-TIMUS 7. procesorem
Elektronika Praktyczna 12/98
93
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
486DX4/iooMHz i portem szeregowym z napięciami ą8V (z układem MAX213).
Centralka została /.montowana na jednostronnej piylce drukowanej. Rozmieszczenie elementów jest pokazane na rys. 3. Radialor układu L200 przymocowany jest bezpośrednio do płytki. Płytka drukowana została zaprojektowana za pomocą programu Aulolrax i wyklinana z wykorzystaniem emulsji pozytywowej POSITIV 20.
Pierwsza czynnością uruchomieniowa, po zmontowaniu całości jest sprawdzenie zasilacza. Potencjometrem Pot! należy ustawić napięcie wyjściowe na wartość 14.4V (13.BV napięcia ładowania akumulatora plus 0,8V spadku na diodzie Uli]. Następnie sprawdzamy ograniczenie prądowe. Dla R14=1Q prąd ograniczenia powinien wynosić ok. 450 inA.
Po tych czynnościach można dołączyć akumulator (plus do plusa, minus do minusa). Prąd ładowania może mieć początkowo wartość ograniczenia prądowe-
go zasilacza, ale powinien z czasem maleć. Naładowany akumulator nie powinien pobierać więcej niż 1O..15mA. Po naładowaniu korygujemy napięcie na akumulatorze do wartości 13.RV. Następnie należy sprawdzić poprawność napięcia +5V i można włożyć do podstawki zaprogramowany mikrokontroler. Na wszystkie wejścia alarmowe podajemy napięcie +12V. a wyłącznik uzbrojenia ma być rozwarty. Żadna dioda LED nie powinna sio świecić, a przekaźnik nie powinien zadziałać.
Rozwarcie linii nnlysn-botażowej powoduje za-dziaianie przekaźnika Pl na czas określony zmienną alarm i zaświeci sie dioda LED D(i. Następnie należy zewrzeć linie anlysabolażo-wą i zewrzeć wyłącznik uzbrojenia alarmu. Powinna zgasnąć DO i zacząć mi* gać dioda LED D2 (co 1 s). Rozwieramy linie anlysabo-lażowa i powinien zadziałać Pl oraz zapalić sie dioda D6.
*"
1 E
i o .LWr* .
s. .&
Rys, 3.
Rozwieramy teraz linie szybka. Powinien zadziałać Pl i zapalić sie dioda I.ED D5. Rozwarciu linii opóźnionej powoduje zapalenie się diody D2 na czas określony zmienną o_\<,yj. Jeśli po tym czasie linia opóźniana nie jest naruszona, to D2 zaczyna migotać. Ponowne naruszenie teraz (ej linii powoduje rozpoczęcie odliczania czasu na wejście [zmienna 0_wcj) i zgaszenie diody D2. Jeżeli po tym czasie centralka jest nadal w stanie uzbrojenia lo wywoływany jest alarm i świeci sie dioda D4. Trwale naruszenie linii nie powoduje ciagtego alarmu.
Syrena uaktywnia sie od naruszenia każdej z linii tylko raz w jłidnym cyklu uzbrojenia. Wyłączenie czuwania nie powoduje gaszenia diod D4..DB. Można wice stwierdzić, czy w czasie naszej nieobecności jakaś linia nie zostaia naruszona. Ponowne uzbrojenie centralki powoduje zgaszeniu diod D4..D6. Podłączenie czujek i syren alarmowych w czasie instalacji systumu alarmowego najlepiej jest wykonać za pomocą kabla zawierającego min. 3 pary przewodów. Jedna para do podłączenia zasilania, druga io obwód an-tysabotażowy a trzecia obwód linii alarmowej.
Modelowe urządzenie zostało z n m o n t o w a n e w plastykowej obudowie
0 wymiarach 180x150x70 nim. Jeżeli centralka ma być rozbrajana ukrytym wyłącznikiem, a czasy na wejście
1 wyjście wynoszą kilkadziesiąt sekund, to należy ja ukryć. Umieszczona w widocznym miejscu może być łatwo zniszczona przed upływem czasu potrzebnego na wejście. Można leż cale urządzenie umieścić w ty-powoj mctalowiij obudowie, zamykanej na kluczyk, dostępnej w sklepach z urządzeniami alarmowymi. Należy wledy pamiętać o ochronie przeciwporażeniowej (zerowanie lub uziemienie).
Przedstawiony tutaj opis pozwala na całkowicie samodzielne wykonanie małego systemu alarmowego. W założeniu miało to być urządzenie proste, ale może być bazowym do dalszych rozszerzeń i modyfikacji. Wzorując się tui tym rozwiązaniu opracowano prosty alarm samochodowy z sygnalizacją włączonych świateł. Tomasz Jabłoński
Literatura:
1. PIC16CB4 materiały firmowe Microchip Technology Inc. US30445C
2.B. W. Kerniglmn. D. M. Rit-chie. "Język C". PWN. 1988.
i. YUASA Co. "Application manuał".
94
Elektronika Praktyczna 12/98
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Przeglądarka wideo do negatywów
Urządzenie, którego
konstrukcję przedstawiamy
w artykule, pozwala na
oglądanie przeźroczy
bezpośrednio na ekranie
odbiornika telewizyjnego lub
monitora.
Niemal wszystkie kamkordery są wyposażone w opcję makro, umożliwiającą ogniskowanie w odległości zaledwie kilku mm od obiektywu. Niektóre modele pozwalają nawet ustawić ostrość na pyłki kurzu znajdującym się po zewnętrznej stronie soczewki!
Możliwość ogniskowania w niewielkiej odległości od optyki pozwala na oglądanie slajdów przy pomocy zestawu kamkorder, adapter, telewizor. Można także nagrywać nieruchome obrazy wideo, po czym poddawać je edycji.
Adapter zawiera najczęściej ramkę mieszczącą slajd oraz filtr zmiękczający, chociaż niektóre z nich są wyposażone także w układy optyczne. Do oświetlenia slajdu można wykorzystać dowolne źródło światła o dostatecznej jasności, a filtr zmiękczający pozwoli uzyskać równomierne oświetlenie mimo niedoskonałości źródła.
Do większości takich adapterów można również wkładać odcinki filmu 35mm, także negatywowego. Przeważająca część zdjęć amatorskich jest wykonywana na filmach negatywowych, tak więc możliwość ich oglądania na ekranie TV za pośrednictwem kam-kordera byłaby bardzo cenna.
Efekt odwrócenia
W przypadku filmów negatywowych problemem jest odwrócenie jasności w stosunku do rzeczywistego obrazu, a także występowanie barw komplementarnych w miejscu barw rzeczywistych (czerwonej zamiast zielonej itd.).
Zadaniem proponowanego układu jest dokonanie inwersji sygnału wideo tak, by film negatywowy p okazywany był na ekranie TV jak pozytywowy, z rzeczywistymi kolorami. Układ taki - oprócz zasadniczego zastosowania, jakim jest umożliwienie oglądania negatywów - mógłby także być wykorzystywany do uzyskiwania efektów specjalnych.
Przeglądarka wideo do negatywów współpracuje z wyjściem kamkordera w standardzie PAL oraz z wejściem złożonego sygnału wideo TV lub monitora. Jeśli dostępny będzie odpowiedni modulator, taki jak w większości kamkorderów, przeglądarka będzie mogła współpracować przez modulator również z wejściem UHF.
Układ nie może zostać bezpośrednio podłączony do wejścia UHF lub RGB telewizora, ani do urządzeń, do których sygnał synchronizacji doprowadzany jest oddzielnie.
Wejście Separator synchronizacji Bufor Inwerter
a
Przełącznik c
we elektroniczny
Inwerter b Przełącznik elektroniczny Bufor Wyjś.
d e
3ys. 1. Schemat blokowy negatywów. przeglądarki wideo do
(e)
Rys.2. Przykłady przebiegów występujących w różnych punktach układu.
Elektronika Praktyczna 2/98
15
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Zasada działania
Po przeprowadzeniu pewnej liczby eksperymentów, zdecydowano się na rozwiązanie, którego schemat blokowy znajduje się na rys. 1. Przebiegi podane na rys. 2 ułatwią zrozumienie działania układu.
Przebieg przedstawiony na rys. 2a zawiera nieco ponad dwie linie obrazu wideo. Każda z linii rozpoczyna się ujemnym impulsem synchronizacji, po którym następuje wysokoczęstotliwościo-wy sygnał barwy. Następnie pojawia się sygnał luminancji, który w przypadku wariantu systemu PAL stosowanego w Wielkiej Brytanii jest dodatni - im wyższa wartość napięcia, tym jaśniejszy obraz w danej części linii.
Prosta inwersja całego sygnału nie zapewni pożądanego efektu w przypadku obrazu negatywu, ponieważ odwrócony zostanie także sygnał synchronizacji, co doprowadzi do utraty synchronizacji. Zadawalający efekt uzyskać można dokonując inwersji sygnału za wyjątkiem impulsów synchronizacji.
Podstawowymi elementami układu są dwa przełączniki. Do jednego z nich doprowadzany jest bezpośrednio sygnał wejściowy, do drugiego zaś sygnał wejściowy po inwersji (rys. 2b). Na wyjściu
górnego (pierwszego) przełącznika pojawia się sygnał jak na rys. 2c, natomiast na wyjściu przełącznika dolnego - sygnał z rys. 2d. Sygnały wyjściowe przełączników są następnie dodawane i podawane na wyjście przez układ bufora, który zapewnia odpowiednio niską impedancję wyjściową układu. W efekcie powstaje sygnał jak na rys. 2e, mający ujemne impulsy synchronizacji i odwrócony w stosunku do oryginalnego sygnał w części zawierającej informację o barwie i luminancji. Aby uzyskać taki sygnał, górny przełącznik powinien być zamknięty tylko podczas trwania impulsów synchronizacji - zapewni to przekazanie tych impulsów na wyjście bez zmiany ich fazy. Przez pozostałą część sygnału linii zamknięty powinien być przełącznik dolny, co zapewni doprowadzenie do wyjścia odwróconego sygnału luminancji.
Sygnał sterujący przełącznikami jest generowany przez układ separujący impulsy synchronizacji, który jest wzmacniaczem z ograniczaniem. Eliminuje on sygnały barwy i luminancji, a daje impulsy o dużej amplitudzie w momentach pojawiania się impulsów synchronizacji.
Wzmacniacz buforowy na wyjściu separatora daje poziomy im-
pulsów odpowiednie do wystero-wania górnego przełącznika. Przełącznik dolny jest sterowany przez inwerter, zapewniający antyfazo-we działanie obu przełączników.
Opis układu
Pełny schemat ideowy przeglądarki wideo do negatywów przedstawia rys. 3. Układ separacji impulsów synchronizacji zawiera tranzystory TRI i TR2, z których każdy pracuje w układzie OE. Fakt, że pierwszy z tych tranzystorów jest wstępnie spolaryzowany a drugi nie, zapewnia wymagane ograniczanie sygnału i eliminację sygnałów barwy i luminancji.
Bramki ICla i IClb układu CMOS 4001 działają jako inwer-tery. Pozostałe dwie bramki nie są wykorzystane, a ich wejścia zostały zwarte z dodatnim biegunem zasilania, dzięki czemu bramki te nie generują zakłóceń.
Sygnały pochodzące z separatora są podawane na bramkę ICla, która kształtuje i odwraca impulsy kluczujące układ IC2b, będący jedną z sekcji poczwórnego scalonego klucza analogowego CMOS. Sygnał kluczujący podawany w przeciwfazie na drugi z kluczy analogowych pochodzi z wyjścia bramki IClb. Pozostałe dwa klucze układu nie są
Rys. 3. Schemat ideowy przeglądarki wideo do negatywów.
16
Elektronika Praktyczna 2/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
wykorzystywane i nie są w żaden sposób połączone z układem.
Tranzystor TR3 pracuje w układzie OE z silnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym dzięki obecności elementów R13 i VR2 w obwodzie emitera. Ogranicza to wzmocnienie tego stopnia tak, że zapewnia on przede wszystkim wymagane odwrócenie fazy sygnału niosącego informację o obrazie. Potencjometr VR2 służy do regulacji wzmocnienia, a więc kontrastu.
Oddzielny stopień mieszający nie jest w układzie potrzebny -dla dodania sygnałów wyjściowych obu przełączników elektronicznych wystarczy po prostu zewrzeć ich wyjścia.
Dioda D2 i rezystor R8 tworzą prosty obwód odtwarzania składowej stałej na wejściu IC2b. Podobny układ znajduje się na wejściu IC2a oraz na wyjściu przełączników elektronicznych. Celem ich jest zapobieżenie ewentualnym wahaniom składowej stałej , czego konsekwencją byłyby zmiany jasności obrazu. Potencjometr VRl służy do zmiany składowej stałej sygnału luminancji, a więc pełni rolę regulatora jasności obrazu.
Tranzystor TR4 pracuje jako wtórnik emiterowy i bufor wyjściowy. Kondensator elektrolitcz-ny CIO eliminuje składową stałą z sygnału wyjściowego.
Układ pobiera prąd o natężeniu 15mA, a zasilany jest przez 7 baterii HP7, umieszczonych w pojemniku z tworzywa sztucznego.
Wykonanie
Większość podzespołów przeglądarki wideo do negatywów jest montowana na płytce drukowanej, której mozaikę ścieżek druku i schemat rozmieszczenia elementów przedstawia rys. 4.
Oba zastosowane układy scalone są wykonane w technologii CMOS, w związku z czym mogą być uszkodzone przez ładunki elektrostatyczne. Należy je więc umieścić w podstawkach dopiero po zakończeniu montażu innych elementów, a do tego momentu powinny pozostać w opakowaniu antystatycznym.
Teoretycznie korzystniej byłoby zastosować jako IC2 układ
4066BE, ponieważ jest on szybszy od 4016BE, a ponadto ma niższą rezystancję włączenia. W praktyce okazuje się jednak, że uzyskiwane przy zastosowaniu obu tych układów wyniki są podobne, tak więc przy wyborze typu układu należy kierować się względami ekonomicznymi.
Kolejność montażu pozostałych elementów nie jest szczególnie istotna, ale lepiej byłoby zacząć od elementów biernych, a skończyć na elementach półprzewodnikowych. Należy zwracać uwagę na poprawność montażu elementów o określonej polaryzacji. W punktach, do których mają być podłączone elementy regulacyjne lub gniazda należy wlutować kołki lutownicze.
Montaż w obudowie
Układ można zamknąć w dowolnej metalowej lub wykonanej z tworzywa sztucznego obudowie średnich rozmiarów. Użycie małych obudów uniemożliwiają rozmiary zestawu baterii zasilających.
Gniazda SKl i SK2 (typu Cinch) można zamontować w płycie czołowej obudowy, ale oczywiście równie dobre jest ich usytuowanie na płycie tylnej.
Płytkę należy zamontować w obudowie używając śrub (np. M3) i/lub kołków dystansowych, tak by druk płytki znajdował się w bezpiecznej odległości od obudowy.
Nieskomplikowane okablowanie urządzenia jest przedstawione na rys. 4. Wykorzystać tu można różnego rodzaju przewody. Nie ma potrzeby stosowania przewodów w ekranie, należy jednak zadbać o to, by połączenia nie były zbyt długie.
Eksploatacja
Połączyć kablem ekranowanym wyjście kamkordera z wejściem przeglądarki wideo do negatywów. Takiego samego rodzaju kabel powinien być zastosowany do połączenia wyjścia przeglądarki z wejściem TV, monitora lub modulatora UHF. Oczywiście wyjście audio kamkordera nie jest w omawianym zastosowaniu wykorzystane i nie będzie podłączone.
Włączyć kamkorder. Wpływ działania układu powinien być
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(węglowe warstwowe, 0,25W, 5%) Rl, R17: 470O R2, R3: 47kO R4: 18kO R5, R7: 4,7kQ R6: 33kO R8, R14: 2,7kQ R9: 39kO RIO: 3,9kQ Rl 1: 330kO R12, R13: Ó80O R15, R16: lOOka R18: 10kO
VR1: lOkO obrotowy, węglowy, liniowy
VR2: lkO obrotowy, węglowy, liniowy
Kondensatory
Cl, CIO: 100mF/16V, wyprowadzenia jednostronne C2: lOOnF, ceramiczny dyskowy C3: 220nF, poliestrowy C4, C7, C9: 10[jF/25V, wyprowadzenia jednostronne C5: 4,7nF, poliestrowy Có, C8: 47|jF/16V, wyprowadzenia jednostronne Półprzewodniki Dl, D2, D3, D4: 1N4148 TRI: BC559 (npn) TR2: BC549 (pnp) IC1: 4001BE IC2: 4016BE Różne
Bl: 8 baterii HP7 (w pojemniku z tworzywa)
Sl: przełącznik jednobiegunowy jedn opozycyjny SKl, SK2: gniazda Cinch płytka drukowana średniej wielkości obudowa metalowa lub z tworzywa sztucznego
gniazda 14-nóżkowe - 2 szt. złączka do baterii PP3 pokrętła - 2 szt.
kołki dystansowe, śruby (np. M3), cyna, przewody itp.
wyraźnie widoczny, w sensie zarówno inwersji jasności jak i koloru filmowanego obrazu. Uzyskiwany na ekranie obraz powinien być ostry i stabilny.
Oglądanie negatywów
Zastosowanie urządzenia do oglądania negatywów wymaga wyposażenia kamkordera w adapter. Zazwyczaj jest on wkręcany
Elektronika Praktyczna 2/98
17
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
w gwint filtru, znajdujący się przed optyką obiektywu. Może okazać się konieczne zastosowanie pierścienia, ponieważ gwinty filtru i adaptera mogą być różne. Informacja na temat gwintu powinna być podana w instrukcji obsługi kamkordera (jest mało prawdopodobne, by był on nadrukowany wokół obiektywu).
Uchwyt do negatywów i filtr zmiękczający można spróbować wykonać we własnym zakresie, co teoretycznie byłoby lozwiąza-niem znacznie tańszym od dostępnych w handlu adapterów. Nawet w przypadku gotowych adapterów należy obchodzić się z negatywami bardzo ostrożnie -ich emulsja jest bardzo delikatna. Adaptery zazwyczaj przystosowane są do slajdów w oprawkach, ale przy zachowaniu należytej ostrożności można w nie wkładać także odcinki filmu negatywowego
Aby można było zogniskować optykę dostatecznie blisko, w większości przypadków kam-korder powinien pracować w trybie makro. Będzie to także zależało od rodzaju użytego adaptera. Takie ogniskowanie zazwyczaj jest przeprowadzane ręcznie.
Jeśli przeznaczony do użycia adapter jest prosty i nie posiada wł a snej op tyki, nal e ży przede wszystkim upewnić się czy posiadany kamk order umożliwia tak, bliskie ogniskowanie, które zapewni obraz Tozsądnie Imv,1 dużych rozmiarów. Budowa przeglądarki będzie miała sens tylko wtedy, jeśli posiadany kamkorder umożliwi uzyskanie zadawalających rezultatów.
Nasycone barwy
Uzyskiwane wyniki będą znacznie różniły się dla różnych zestawów negatywów. Niektóre negatywy cechują silne, nasycone kolory,
nych będzie utrudnione ze względu na ich słabe kolory. Pomogą tu regulacje kontrastu i jasności. Należy także unikać bardzo silnych źródeł światła. W przypadku większości negatywów najpewniej konieczne będzie użycie regulacji barwy kamkordera bądź telewizora. Z doskonałym skutkiem system można wykorzystać także do oglądania negatywów c z arno -bi ały ch.
Przy nagrywaniu obrazów uzyskiwanych z negatywów na wideo lepiej jest nagrywać je na magnetowid niż na kasetę kamkordera, a potem je kopiować. Większość kamkorderów umożliwia taką pracę. Nagrywanie bezpośrednio na kasetę magnetowidu pozwala uniknąć etapu dodatkowego kopiowania i związanej z nim nieuchronnej utraty jakoś-
ci.
Należy pamiętać, że proponowane urządzenie zapewnia dob-
re rezultaty tylko w przypadku negatywów co najmniej dość dobrze naświetlonych. Współcześnie produkowane filmy zapewniają uzyskanie zadawalających odbitek nawet w przypadku negatywów dość silnie (dwie pozycje przesłony) prześwietlonych lub niedoświetlonych. W przypadku takich negatywów także przeglądarka umożliwi uzyskanie zadawalających wyników. Bardzo słabo lub bardzo silnie naświetlone negatywy niosą za mało informacji, by uzyskany z nich obraz mógł być zadawalający, tak w przypadku przedstawianego, jak i każdego innego systemu. Robert Penfold, EPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
-U__
dKt
Rys. 4. Mozaika ścieżek druku i schemat
natomiast oglądanie in- rozmieszczenia elementów na płytce układu.
18
Elektronika Praktyczna 2/9S
EF1998
Lu*Y Mara
.. . Kwiecień Maj
Lipiec
Październik
Listopad
Grudzień
SPRZĘT
Telewizja cyfrowa i standard MPEG2
Czym jest telewizja cyfrowa,
dlaczego powstaje wokół niej tyle
zamieszania, co oznacza skrót
MPEG2? Przeczytaj poniższy
artykuł, a poznasz odpowiedzi na
te pytania.
10V = 00001010 8V = 00001000 SV = 00000101
ov--
Impulsy próbkujące
b)
Rys, 1, (a) Typowy sygnał pojedynczej obrazu w TV analogowej; (b) konwersja analogowo-cyfrowa tego sygnału,
Powszechnie uważa się, że w ciągu dwudziestu lat wszystkie analogowe formy emisji radiowych i telewizyjnych ustąpią miejsca systemom cyfrowym. Proces ten rozpoczyna się obecnie. W przeciągu mniej niż dziesięciu lat technika cyfrowa stalą się dominującą w przemyśle płytowym, a pojęcie ,,transmisja cyfrowa" jest coraz częściej używane przez nadawców programów.
Niniejszy artykuł stanowi próbę wyjaśnienia problemów związanych z emisją telewizji cyfrowej, przedstawienia możliwości ich rozwiązania oraz korzyści, jakie telewizja cyfrowa przyniesie.
Cyfrowa transmisja kablowa, telewizja satelitarna i naziemna wykorzystują standard kodowania MPEG2, wprawa-
dzony Przez Motion Pic" Dzlesletnle Dwójkowo ture Experts Group oraz International Standards Organisation (ISO), będący standardem cyfro-
___ wej kompresji sygnału.
Znaczenie tego standardu będzie w miarę zapoznawania się z niniejszym tekstem coraz bardziej zrozumiałe.
Od analogowego do cyfrowego
Stosowane obecnie analogowe systemy telewizji są oparte na precyzyjnej synchronizacji kamery i odbiornika, tak aby 25 razy na sekundę na ekranie pojawił się przekazywany obraz. Obraz jest w całości odtwarzany za każdym razem, nawet wtedy, gdy nie nastąpił w nim żaden ruch. W systemach telewizji cyfrowej obraz tworzony jest w pamięci i wyprowadzany z niej w sposób analogiczny jak w przypadku karty graficznej i monitora komputera.
Aby uzyskać reprezentację cyfrową sygnału analogowego należy poddać go próbkowaniu z odpowiednio dużą częstotliwością, często dwu- lub trzykrotnie wyższą od maksymalnej częstotliwości sygnału analogowego. Każda z próbek sygnału jest przetwarzana na wartość cyfrową, jak to ilustruje rys. 1.
W przypadku obrazu TV wynikiem próbkowania jest strumień danych binarnych przedstawiający punkt po punkcie oryginalny obraz, poczynając od lewego górnego do prawego dolnego rogu obrazu. Obraz telewizyjny jest najczęściej dzielony na kolumny i wiersze. Pojedynczy element obrazu nosi nazwę piksela.
W przypadku obrazu złożonego z 625 linii, 576 nich zawiera informację obrazową, natomiast pozostałe niosą teletekst lub są
wejście
sygnału
analogowego
Konwersja NC
HRedundencJaL. Redundancja czasowa y przestizenna
Dyskretna transformata coslnusowa
Sterowanie przepływem
danych
Blok kwantyzacji
Kodowanie
o zmiennej długości
Wyjściowy strumień o stałej szybkości
przepływu
Rys, 2, Etapy przetwarzania sygnału TV według standardu MPEG2,
puste. Jeśli stosunek wymiarów obrazu wynosi 5:4, pojedyncza linia zawiera 576*5/ 4, czyli 720 pikseli. Tych 720 pikseli powinno zostać wyświetlonych w czasie odpowiadającym jednej linii, czyli 52ms, z czego wynika, że pojedynczy piksel ,,trwa" 72,2ns. Zakładając, że kolejne piksele zmieniają się z czarnych na białe i vice versa, częstotliwość takiego sygnału wynosiłaby 6,9MHz. W takim razie najniższa częstotliwość próbkowania powinna wynosić 14MHz. W standardzie MPEG2 sygnał luminancji jest rzeczy-wiście próbkowany z częstotliwością 13,5MHz.
Przesłanie obrazu telewizji kolorowej zawierającego 625 linii i 25 obrazów na sekundę, przetworzonego na sygnał cyfrowy i przekształconego w strumień danych o szybkości 216Mbit/s wymagałoby pasma 108MHz. W paśmie takim mieści się 13 kanałów telewizji analogowej - po cóż więc telewizja cyfrowa?
Celowość stosowania TV cyfrowej
Zmiana techniki analogowej na cyfrową w TV stała się zasadna dopiero wtedy, gdy inżynierowie zajmujący się emisją programów przeanalizowali nieco dokładniej obraz telewizyjny i stwierdzili, że znaczna część informacji przesyłanej w TV analogowej powtarza się. Poważną, potencjalną korzyścią, która wynikłaby ze stosowania cyfrowej techniki, jest możliwość przechowywania obrazu i przesyłania jedynie informacji
0 różnicach występujących między kolejnymi obrazami. W odbiorniku informacja taka służyłaby do zaktualizowania obrazu znajdującego się w pamięci i w drodze aktualizacji powstawałaby kolejna ramka. Idea ta stanowi podstawę MPEG2, czyli standardu kompresji danych, wykorzystywanego do transmisji wysokiej jakości obrazu (i dźwięku) przy wąskim paśmie.
Ponieważ standard MPEG2 najpewniej będzie w przyszłości obecny w naszym codziennym życiu, dobrze byłoby przyjrzeć się stosowanemu w nim przetwarzaniu sygnału, ponieważ ułatwi to zrozumienie cyfrowej TV. W drodze między konsolą studyjną i nadajnikiem sygnał jest poddawany siedmiu operacjom, w wyniku których powtarzające się informacje są usuwane, a informacje pozostałe, wraz z danymi identyfikacyjnymi i synchronizacyjnymi, są dzielone na pakiety multipleksowane z innymi programami TV, a wszystko to łączone z dźwiękiem. Rys.2 przedstawia 7 etapów przetwarzania standardu MPEG2, zapewniających kompresję danych w stosunku 160:1.
Bardzo często redundancja w obrazie TV osiąga 95%. Na pierwszym etapie sygnały luminancji i chrominancji są próbkowane
1 poddawane przetwarzaniu A/C. Sygnał luminancji jest próbkowany z częstotliwością 13,5MHz, natomiast różnicowe sygnały koloru R-Y i C-Y, w postaci cyfrowej oznaczane jako Cr i Cb, są próbkowane z częstotliwością 6,75MHz każdy. 8-bitowa konwer-
Elektronika Praktyczna 1/98
19
SPRZĘT
Transmitowany Jest tylko obraz poruszającego się wahadła.
3 plksell
8 pikseli
-
7
Piksele tworzące obraz Blok
8 plksell x 8 llnll
64 luminacja I6chrominancja
Rys, 3, Eliminacja redundancji czasowej - bloki i makrobloki,
8x8 Cb
6x8 Cr
Blok Blok
Blok Blok
16x16Makrablok
Ten makroblok jest porównywany
z makrob lokiem poprzedniego
obrazu
8 plksell x 8 llnll Cb
8 pikseli x 8 linii Cr 16 pikseli x 16 linii luminartcji
sja zapewnia 256 poziomów szarości, ale we współczesnych studiach częściej spotyka się konwersję 10-bitową.
Różnice między kolejnymi ramkami są wykrywane poprzez porównywanie ramek, a następnie zostają wysiane do odbiornika w celu uaktualnienia zapamiętanego tam obrazu. Gdyby przesyłany był obraz nieruchomy lub testowy, po jednokrotnej transmisji można byłoby wyłączyć nadajnik! Niestety wszyscy ci, którzy włączyliby swe odbiorniki trochę później, nie odebraliby w takiej sytuacji żadnego sygnału, dlatego też kompletny obraz jest okresowo przesyłany, by umożliwić odbiorcom zmianę kanału lub włączenie odbiornika w trakcie emisji.
Redundancja czasowa
Proces odrzucania powtarzającej się w obrazach informacji nosi nazwę usuwania redundancji czasowej i stanowi drugi etap przetwarzania cyfrowego sygnału obrazu (rys. 2). Twórcy filmów rysunkowych wykorzystują podobną technikę nakładając ruchome elementy na statyczną część obrazu zamiast wielokrotnego rysowania takiego obrazu.
Każdy obraz jest dzielony na bloki pikseli, początkowo po osiem pikseli na każde osiem
linii luminancji, które następnie są grupowane po cztery bloki luminancji (16 pikseli na 16 linii) oraz dwa bloki chrominancji Cr i Cb. Taka większa struktura nosi nazwę makrobloku (rys. 3).
Porównania kolejnych obrazów odbywają się na poziomie makrobloku. Różnice poddawane dalszemu przetwarzaniu są określane na podstawie operacji zbliżonej do odejmowania. Makrobloki są łączone w sekwencje zgodnie ze sposobem analizowania pierwotnego obrazu: od lewej do prawej i od góry do dołu.
Kilka kolejnych makrobloków jest łączonych w jednostkę o nazwie ,,slice" (rys. 4), zawierającą odpowiednią liczbę danych wygodną z punktu widzenia detekcji i korekcji błędów. ,,Slices" są zazwyczaj łączone po dwanaście w ciągi odpowiadające jednemu obrazowi, bądź ciągowi obrazów. Wraz z kodami identyfikacyjnymi oraz synchroniza-cyjnymi tworzą sekwencję wideo. Taka grupa jest dogodna z punktu widzenia edycji i przełączania.
Następnie analizowane jest podobieństwo sąsiadujących pikseli danego obrazu i kodowana jest liczba pikseli posiadających takie same lub zbliżone poziomy luminancji
Kilka kolejnych makrobloków formuje moduł *slk"
..etc.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Moduły "slice" tworzą ramkę TV
i chrominancji. Jeśli np. cała linia obrazu posiada wartość luminancji 0,6, Cr=2,2 i Cb=8,3, w wyniku tej analizy powstanie następująca informacja ,,Linia 78, piksel 1, Y=0,6, Cr=2,2, CBb=8,3, powtórzyć 719 razy".
Redundacja przestrzenna
Trzeci etap przetwarzania przedstawiony na rys. 2 nosi nazwę eliminacji redundancji przestrzennej i dotyczy wyłącznie jednego obrazu. Jego idea zobrazowana została na rys. 5, a cały proces służy dalszej eliminacji nadmiarowej informacji obecnej w obrazie.
Dalszą redukcję liczby przesyłanych danych uzyskuje się stosując krótkie kody dla często występujących sekwencji oraz sygnałów synchronizujących. System jest pod tym względem zbliżony do kodu Morse'a, gdzie najczęściej wykorzystywanym literom alfabetu przyporządkowano najkrótsze kody, np. literze E - kropkę, literze T -kreskę, natomiast literze Z kod dłuższy: kreska, kreska, kropka, kropka. Dodatkowo można także zakodować dłuższe ciągi zer lub jedynek, np. x zer, po których następuje y jedynek można zakodować w postaci (x,0)(y,l).
Z ramek tworzone są kolejne sekwencje obrazu
kod końca sekwencji
Rys, 4, Grupa obrazów,
Elektronika Praktyczna 1/98
SPRZĘT
Piksel 1 Linia 78
Luminancla = 0,6 Cr = 2,2 Cb = 8,3
Dane opisują |eden piksel
Pozostałe punkty linii są Identyczne Jak pierwszy plksel
Do pełnego opisania linii 78 en koder musi wysłać komunikat: 'Linia 78, Piksel 1.Y = 0,6,Cr = 2.2, Cb = 8,3, powtórz 719 razy".
Rys, 5, Eliminacja redundancji przestrzenna,
Dłuższe ciągi zer są spotykane w końcowej części sekwencji danych i ciągom tym są przypisywane krótkie kody oznaczające koniec danych. Wszystkie te zabiegi pozwalają oszczędzić przestrzeń, a cala operacja nosi nazwę statystycznej redundacji.
Precyzyjna synchronizacja obecna w sygnale telewizyjnym jest bardzo przydatna, gdy przychodzi do określenia przemieszczenia grupy pikseli stanowiących część ruchomego obrazu, ponieważ taka synchronizacja umożliwia prognozowanie ruchu grup pikseli. Prognozowania dokonuje się na poziomie makrobloków. W prosty sposób można wyznaczyć prędkość ruchu, jego zwrot i cały wektor opisujący ruch. Wartości Y, Cr i Cb w makroblokach, odpowiadające tym samym pozycjom obrazów mogą zostać porównane, a różnice między nimi mogą umożliwić wygenerowanie krótszego kodu.
Transformacja cosinusowa
Do tego momentu cały proces eliminacji redundancji byl odwracalny, tj. nie została utracona żadna informacja. Kolejny etap przetwarzania stanowi tzw. dyskretna transformacja cosinusowa. Odpowiada ona czwartemu etapowi przetwarzania na rys. 2, a bardziej szczegółowo prezentuje ją rys. 6.
Transformacji tej są poddawane wartości luminancji i chrominancji bloków 8x8 pikseli i polega ona na konwersji danych z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości. W uproszczeniu można powiedzieć, że fali prostokątnej o czasie narastania 25ns odpowiada częstotliwość lOMHz. W wyniku transformacji cosinusowej powstaje nowy zbiór liczb, które są następnie zaokrąglane do najbliższej wartości, których zbiór ustalony został ze stałym krokiem. Załóżmy, że dysponujemy zbiorem wartości ustalonych z krokiem 20 i należy przedstawić przy ich pomocy liczbę 47 - zostanie jej przyporządkowana wartość 40. Jeśli następna zaokrąglana liczba wynosi 77, wybrana zostanie wartość 80. Im większy jest krok kwantyzacji, tym większe popełnia się w niej błędy. W przypadku tych samych liczb 47 i 77, ale przy wartości kroku kwantyzacji 5 przyporządkowane im zostaną liczby 45 i 75, a więc powstaną mniejsze błędy kwantyzacji.
Kwantyzacja umożliwia dalszą redukcję przesyłanych danych i w koderze MPEG proces kwantyzacji jest - jak to zostanie przedstawione dalej - zmienny.
Trzy rodzaje obrazów
W standardzie MPEG2 wykorzystywane są trzy rodzaje obrazów - I (obraz główny -Intraframe), P (obraz prognozowany) i B (obraz interpolowany dwukierunkowo). Obrazy I są obrazami odniesienia, tj. nie podlegają ani interpolacji, ani prognozowaniu (rys.7). Obrazy typu I są umieszczane w ciągu obrazów w odstępie dwunastu pozycji i stanowią odniesienie umożliwiające szybkie dekodowanie obrazu - w czasie poniżej połowy sekundy. Obrazy takie nie są poddawane tak znacznej kompresji jak obrazy B iP.
Obrazy typu I umożliwiają entuzjastom ciągłej zmiany kanałów i przypadkowym telewidzom niemal natychmiastowe uzyskanie obrazu. W liczącej dwanaście obrazów sekwencji obrazy 3, 6, 9 są prognozowane na podstawie poprzedniego obrazu I i z odniesieniem do następnego obrazu I, natomiast obrazy 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10 i 11 są obrazami typu B, powstającymi w wyniku interpolacji między obrazami I oraz P. Znaczna część informacji wideo pochodzi z poprzedniego obrazu, uzupełniona o zaistniałe zmiany, często z użyciem krótkich kodów.
Odbiornik TV w pełni zgodny z normą MPEG2 powinien mieć dostatecznie dużą pamięć, by pomieścić wszystkie trzy rodzaje obrazów. Jednak w pełni zadawalające wyniki uzyskuje się zapamiętując tylko obrazy typu I oraz P, natomiast obrazy B są odtwarzane na bieżąco w odbiorniku.
Pakiety danych
Kompresja danych osiągnęła etap, w którym już nie można jej odwrócić. Dane wideo zostają teraz połączone w pakiety o długości 204 bity, o strukturze przestawionej na rys. 8.
Pakiet otwiera bajt synchronizacji, zazwyczaj o wartości 47h. Po nim następuje 187 bajtów danych wideo, audio lub innych danych. Pakiet zamyka 16-bajtowa suma testowa, wykorzystywana do korekcji błędów w odbiorniku. 16-bajtowa suma testowa pozwala stwierdzić poprawność danych pakietu. Dla ułatwienia procesu korekcji błędów dane są poddawane indeksowaniu wg systemu Reeda-Solomona. Polega on na następującym przestawieniu bitów każdego baj-tu:
numer bitu : 87654321
po przestawieniu : 71452863
Dzięki takiemu przestawieniu w przypadku utraty na skutek zakłóceń kilku kolejnych bitów bajtu po przywróceniu wyjściowej kolejności bitów utracony blok zostanie rozdzielony, dzięki czemu korekcja błędów jest bardziej skuteczna, np.: sekwencja bitów : 714xxx63
(odebrana z utratą 3 bitów) sekwencja z odtwo- : x76x43xl rzoną kolejnością
Utracone bity są rozłożone w bajcie równomiernie. Taki system stosowany jest m.in. przy płytach CD.
Pojedyncze pakiety danych audio, wideo i danych jednego programu TV są łączone razem w elementarny strumień pakietów (blok 6 na rys.2 - VLC), do którego dodawana jest informacja synchronizacyjna, wykorzystywana przez odbiornik do zsynchronizowania dźwięku i obrazu. Jest ona niezbędna dlatego, że dane wideo ulegają podczas przetwarzania znacznym opóźnieniom, zwłaszcza jeśli zastosowane zostaje jeszcze dodatkowe kodowanie (scrambling).
Na tym etapie szybkość bitowa danych nie jest stała. Dane są wprowadzane do
90 85 80 75 70 Kroki 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15
^^
80
/ /
Kroki /
/
60 /
/ /
/
/
40 /
/ /
/
/
20 y
10 5
20-? t 20--------! I T T *-85 1----------85
Zakres g kodów i generowanych e z krokiem 20 e 8 8 Punkty 10 Zakres 5 kodów 0 generowanych >0 z krokiem 5 5 5
0------------------------------------ ------------------------------------------1
Rys, 6, Kwantyzacja,
Elektronika Praktyczna 1/98
21
SPRZĘT
0 Przewidywanie Odniesienie 12
1 -4 I
7 8
1L i 1 2 4 5 10 11 ii
B B B B B B B B
T ' 1 L, t 1 ^ T~ Ś
i----- P 4-------- i----- P 4---------------- Ś-----------------*Ś P 4-----------------
Interpolacja
Interpolacja
6 Interpolacja
9 Interpolacja
Ramki P są generowane dzięki procesowi przewidywania
Ramki B są generowane dzięki Interpolacji pomiędzy ramkami I oraz P lub PIP
Ramki I są ramkami odniesienia
Rys, 7, Obrazy MPEG,
00 01
"*Ś!
I-*-
1B7B danych
16B
? , " Identyfikator pakietu synchronizacji (zmienna długość) 1 bajt (47H)
Rys, 8, Struktura pakietu danych MPEG,
bufora (rys. 2, etap 7) przed ostatecznym multipleksowaniem z sygnałami innych programów. Multipleksowanie to wymaga stałej szybkości bitowej strumienia danych.
Kontrola szybkości bitowej danych
Gdy do kodera MPEG2 dociera szybko zmieniający się obraz o dużej liczbie szczegółów, jego wierne odtworzenie w odbiorniku wymaga dużej szybkości bitowej danych. Może więc dojść do przepełnienia bufora. Gdy występuje taka sytuacja, układ kontroli szybkości bitowej danych, znajdujący się między kwantyzatorem i buforem, obniża tę szybkość dzięki modyfikacji procesu kwantyzacji polegającej na zwiększeniu jej kroku. Towarzyszący temu spadek jakości obrazu trwa bardzo krótko i tylko wytrawni i spostrzegawczy telewidzowie są w stanie go odnotować.
Elementarny strumień danych zostaje połączony z elementarnymi strumieniami innych programów w transportowy strumień pakietów (rys.8). Pakiety wideo, audio i danych zostają połączone w sposób losowy. Przypadkowość ich zmultipleksowania nie ma znaczenia zważywszy, że każdy pakiet posiada element identyfikacyjny. Ten element (pakiet) identyfikacyjny umożliwia właściwe demultipleksowanie strumienia danych oraz odtworzenie informacji na temat rodzaju kodowania, przynależności danych do konkretnej stacji TV i danych synchro-nizacyjnych w odbiorniku.
Załóżmy, że strumień pakietów zawiera dane pochodzące z czterech programów. Organizację strumienia transportowego dla takiego przypadku przedstawia rys. 9. W takiej postaci dane są kierowane do nadajnika.
Wybór modulacji
Końcowym problemem jest wybór modulacji do transmisji i w przypadku TV satelitarnej wybór padł na QPSK - kwadraturowe
Suma kontrolna
kluczowanie fazy. Rys. 10 przedstawia zasadę tej modulacji: wykorzystywane są w niej dwa sygnały nośne o tej samej częstotliwości, z których jeden przy braku modulacji wyprzedza drugi w fazie o 90. Przesuwanie faz dwóch sygnałów umożliwia przekazanie czterech kombinacji dwubitowych. Modulacja QPSK jest wykorzystywana także do przesyłania dźwięku telewizji NICAM.
W przypadku emisji z nadajników naziemnych w paśmie UHF wybór najprawdopodobniej padnie na modulację OFDM (ortogonalne zwielokrotnianie częstotliwościowe), która z racji bardzo wysokiej niezawodności świetnie nadaje się do tego celu. W przypadku TV kablowej zastosowana zostanie najpewniej modulacja QAM (kwadra-turowa modulacja amplitudy). Dla wszystkich nadawców programów nadejście cyfrowej TV będzie błogosławieństwem. Nadawcy satelitarni, mogący przekazać na jednej częstotliwości nośnej jednocześnie cztery dobrej jakości programy, ograniczą koszty znacznie w porównaniu z dzisiejszą transmisją analogową. Uwolnienie pasm częstotliwościowych pozwoli na działanie większej liczby nadawców.
Cyfrowa TV naziemna stanie się także bardziej efektywna z punktu widzenia kosztów, ponieważ wszystkie cztery programy będą mogły zostać wyemitowane na jednej częstotliwości z mocą równą tylko 10% mocy emitowanej obecnie przez jeden kanał.
Nawet dla operatorów TV kablowej, cyfrowa telewizja jest rozwiązaniem przyszłości, ponieważ czterokrotne zwiększenia liczby programów dostępnych obecnie w sieci byłoby absolutnie niemożliwe bez prowadzenia nowych kabli. Właśnie konieczność wymiany kabli stanowi największy koszmar dla operatorów sieci kablowych, ponieważ wiele z nich leży w miejscach, do których dostęp jest utrudniony i wymiana spowodowałaby niechętną reakcję użytkowników dróg, przechodniów, mieszkańców i lokalnych władz.
Rys, 10, Kwadraturowe kluczowanie fazy,
Sprzęt współpracujący z siecią kablową może wymagać zmian, niemniej jednak ze względu na konieczność ciągłego serwisowania jest on zwykle lokowany w łatwo dostępnych miejscach. Tak więc przyszłość należy do TV cyfrowej i jej era zbliża się bardzo szybko. Korzyści dla nadawców programów są tak znaczne, że to właśni oni stymulować będą marsz w kierunku w pełni cyfrowej emisji programów TV.
Oferta dla widzów
Jakie korzyści cyfrowa TV przyniesie telewidzom? Będzie to znacznie szerszy wybór programów, niż jest to obecnie. Np. cztery transmisje sportowe będą mogły być przekazywane na jednej częstotliwości nośnej. Będą mogły np. zawierać cztery sygnały pochodzące z czterech kamer umieszczonych w różnych punktach stadionu lub boiska. Widz będzie miał możliwość oglądania wszystkich czterech obrazów jednocześnie, dzieląc ekran na cztery części.
Inna możliwość to interaktywna TV -umieszczenie w odbiorniku telewizyjnym modemu umożliwi stworzenie połączenia zwrotnego przez sieć telefoniczną. W ten sposób można będzie nawet przeprowadzać głosowania.
Telewizja cyfrowa zapewnia wspaniałą jakość obrazów studyjnych. Ich transmisja wymaga szybkości bitowych leżących pomiędzy lOMbitów/s a 15Mbitów/s. Uzyskana jakość będzie nieco różna od otrzymywanej na studyjnych monitorach. Przekazywanie większej liczby kanałów na jednej nośnej oznaczać będzie oczywiście spadek jakości, aż do poziomu domowego standardu VHS, jednak obraz będzie wolny od zaników i jittera. Szybkość bitowa transmisji wynosić tu będzie 5Mb/s lub mniej, a jedna nośna służyć będzie do przekazania nawet 8 programów.
W przypadku niższych szybkości bitowych problemy pojawiają się, gdy następuje całkowita zmiana obrazu, gdy obrazy zmieniają się szybko i zawierają wiele szczegółów. W takich sytuacjach niezbędne są większe szybkości bitowe i przekazywanie takich obrazów odbywać się będzie przy większym kroku kwantyzacji,
V1
A3
Dl
V2
A1
A2
V3
D2
VI
V2
PID = Identyfikator pakietu V = Sygnał obrazu A = Sygnał audio D = dane
Rys, 9, Organizacja strumienia transportowego,
Elektronika Praktyczna 1/98
SPRZĘT
ANTENNA
HIGH-SPEED MPEG 2 DATAOUTPUT
FRONT-END DECODER
TUNER
QPSK DEMODULATOR
ERROH CORRECTION
MICROCOMPUTERS
UHF
S-VHS
SCART
1.RGB
2. CVBS
3. STEREO AUDIO
TRANSPORT DEMULTIPLEXER
UHF MODULATOR
CVBS
CVBS
VIDEO PAL ENCODER
RGB MATRIX
R.G.B.
MPEG 2 DECODER
STEREO AUDIO
DYNAMIC RAM
CARDSLOT
CONDITIONAL ACCES
AUDIO (MUSICAM) DECODER
DYNAMIC RAM
DIGITAL TO ANALOGUE CONVERTER
MONO AUDIO
Rys,
Schemat blokowy odbiornika cyfrowej TV satelitarnej,
pociągając za sobą chwilowy spadek rozdzielczości. Widzowie będą musieli zdać sobie sprawę z faktu, że większą liczbę programów uzyskuje się kosztem jakości obrazu.
Odbiornik cyfrowej satelitarnej TV
Odbiornik cyfrowej TV satelitarnej, którego schemat blokowy przedstawiono na rys.11, stanowi całkowicie nowe rozwiązanie. Część wejściowa będzie różnić się zależnie od rodzaju transmisji: satelitarnej, naziemnej lub kablowej, natomiast dalsze układy pozostaną takie same tak długo, jak długo wykorzystywany będzie standard MPEG.
Sygnał jest demodulowany w części wejściowej, w której również przeprowadzana jest korekcja błędów. Z bloku korekcji dane trafiają do demultipleksera strumienia transportowego, który stanowi potężny kawałek epoksydu (specjalizowany układ scalony), wyposażony w 160 wyprowadzeń. Demultiplekser strumienia transportowego rozdziela poszczególne programy, sygnały audio i wideo, a także dane steruj ąc e.
Sygnał audio jest demodulowany w kolejnym dużym układzie scalonym, przetwarzany do postaci analogowej i przekazywany do dodatkowych wyjść oraz modulatora UHF. Sygnały synchro ni żujące, występujące w pakietach audio, zapewniają precyzyjną synchronizację obrazu i dźwięku. Pamięć współpracująca z procesorem audio może opóźnić sygnał audio nawet o jedną sekundę.
Dane wideo są przetwarzane w innym układzie LSI o wysokiej liczbie wyprowadzeń, a odtworzone dane są wykorzystywane do zbudowania obrazu telewizyjnego w pamięci, po czym zostają odczytane, poddane przetwarzaniu do postaci analogowej i przesłane do części wyświetlającej obraz. Odbiornik TV satelitarnej prawdopodobnie zapewniał będzie także konwersję sygnału TV do standardu PAL oraz zawierał będzie modulator dający standardowy sygnał UHF. Złożony sygnał wideo, sygnały RGB oraz sygnał S-VHS także będą dostępne.
Przyszłość
Oczywiście wiele programów będzie kodowanych, by za przyjemność ich oglądania
włącznie z reklamami można było ściągać od widzów pieniądze - taka jest rzeczywistość! Proces dekodowania wprowadza dalsze opóźnienie do i tak już złożonego przetwarzania sygnału w torze odbiornika. Z tego właśnie powodu stosuje się sygnały synchro-nizacyjne.
Dodatkowo zainstalowane zapewne będą gniazda umożliwiające dostęp do procesorów odbiornika z zewnętrznego komputera - dla celów diagnostycznych oraz modyfikacji parametrów systemu. Należy się także spodziewać wyjścia strumienia danych MPEG2, które pozwoli na wprowadzanie tych danych do komputera.
Zbliżanie się ery emisji cyfrowej TV zapowiada nową rzeczywistość w zakresie serwisu i napraw, choć możliwości realizacji konstrukcji elektronicznych w warunkach domowych spadną ze wzrostem złożoności rozwiązań stosowanych w cyfrowych odbiornikach TV.
Czy to się nam podoba, czy nie, cyfrowa TV jest telewizją przyszłości!
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practica! Electronics".
Elektronika Praktyczna 1/98
23
SPRZĘT
Nowe częstościomierze modułowe
W" EP3,4/97 przedstawiliśmy
opis serii uniwersalnych
mierników częstotliwości,
produkowanych przez warszawską
firmę MJM. Na początku tego
roku w ofercie firmy pojawiły się
dwa nowe moduły o bardzo
interesującej konstrukcji i bardzo
dobrych cechach użytkowych.
Prezentujemy je w artykule.
Nowe przyrządy noszą oznaczenia MC-31 i MC-32. Są to konstrukcje identyczne pod względem układowym, a różnią się między sobą tylko wysokością zastosowanych wyświetlaczy LED (odpowiednio: 13 i lOmm].
"Sercem" przyrządów jest mikrokontroler AT89C2051, współpracujący z czterema popularnymi układami scalonymi (w tym stabilizator napięcia zasilającego]. Dzięki zastosowaniu mikro kontrolera możliwe było zautomatyzowanie pomiarów, bardzo proste stały się także pomiary częstotliwości w urządzeniach radiowych z przemianą częstotliwości.
Do pamięci procesora wprowadzono osiem typowych poprawek p.cz., co pozwala sto-
Podstawowe parametry mieników MC-31 i MC-32:
liczb a cyfr 6
zakres pomiarowy dla sygnału 250rnV
SOHz 30MHz
zakres pomiarowy dla sygnału TTL 2Hz 50MHz
czas bramkowania 0,25/2s
dokładność pomiaru w zakresie temperatur
10 30C ą10ppmą1 cytra
maksymalna rozdzielczość pomiaru (czas
bramkowania 1s) 1 Hz
wysokość wyświetlacza LED w mierniku MC31
1 3rnrn
wysokość wyświetlacza LED w mierniku MC32
1 Ornrn
sowac miernik bezpośrednio do pomiaru częstotliwości heterodyny. W zależności od rozwiązań przyjętych przez konstruktorów toru radiowego, częstotliwość heterodyny może byc mniejsza lub większa od częstotliwości odbieranej, co wymaga dodania lub odjęcia od wyniku pomiaru zadanej poprawki. Procesor wykonuje automatycznie jedną z tych operacji, w zależności od wyboru użytkownika.
Zarówno wartość wprowadzonej poprawki, jak i sposób "obrobienia" wyświetlanego wyniku jest zależny od nastaw dokonanych przez użytkownika przy pomocy ośmiu jum-perów znajdujących się na płytce. Przy ich pomocy można ustalić także jasność świecenia wyświetlacza LED (dwustopniowo], określić którą ze wstęg (USB lub LSB] odbiera transceiver, a także jest możliwe dobranie czasu pomiaru do "wymagań aplikacji.
W przypadku ustalenia czasu trwania po-
miaru na 0,25s wynik jest wyświetlany w MHz, a dokładność pomiaru wynosi lOHz. Szybkie oszacowanie wartości mierzonej częstotliwości ułatwia dodatkowa (druga] kropka, która rozdziela na wyświetlaczu trzy kolejne (po MHz] dekady. W przypadku wybrania czasu bramkowania na ls wynik jest wyskalowany w kHz, a maksymalna rozdzielczość pomiaru wynosi lHz.
Ponieważ w praktyce coraz częściej występuje konieczność pomiaru lub zgrubnego oszacowania wartości częstotliwości bardzo dużych, konstruktorzy prezentowanych mierników przewidzieli możliwość zastosowania do współpracy z nimi preskalerów. Układy tego typu dokonują podziału i formowania mierzonego sygnału do postaci przebiegu bliskiego prostokątnemu. Najpopularniejszym współczynnikiem podziału w układach tego typu jest 64. Program zapisany w pamięci procesora potrafi przeliczyć wynik z uwzględnieniem tego przelicznika, wymaga to tylko przestawienia jednego z jumperów na płytce drukowanej.
Na płytce głównej miernika znajduje się stabilizator +5V, który zapewnia odpowied-niewarunki zasilania mikroprocesorowi i pozostałym układom cyfrowym. Ponieważ stabilizator nie został wyposażony w radiator, to miernik ma dwa wejścia zasilania: jedno z nich do zasilania napięciem z zakresu 7,5..11V, a drugie (z włączonym szeregowo rezystorem] 11..15V. Pobór prądu przez miernik, niezależnie od zastosowanych wyświetlaczy, nie przekracza lOOmA.
Nowe mierniki stanowią bardzo interesujące uzupełnienie dotychczasowej oferty częstościomierzy dostępnych na naszym rynku. Warto także podkreślić nowoczesność zastosowanych rozwiązań, co znalazło swoje wymierne odzwierciedlenie w cenie przyrządów. Jest ona bardzo niska. Andrzej Stefaniuk
Elektronika Praktyczna 2/9S
SPRZĘT
SIMPLY ONE OF THE BEST
MK
profesjonalne złącza foniczne
kable i systemy multicorowe do
studia i na estradę
Złącza firmy Neutrik, od lat dobrze znane na polskim rynku, wszystkim ich użytkownikom kojarzą się z najwyższą jakością. Wszędzie tam gdzie niebagatelne znaczenie ma trwałość i niezawodność połączenia wybierane są złącza Neutrika. Do olbrzymiej rodziny złączy XLR, które Neutrik oferuje w wielu wersjach (od 3 do 7 pinowych, o złoconych stykach, do montażu lutowanego lub nie, kątowe itd.] dołączyła nowa seria o oznaczeniu ,,Z" (EaZyCon]. Jest to propozycja, która ma duże szansę stać się takim samym rynkowym standardem, jak podstawowe złącza serii ,,X" (na przykład słynne złącza na kabel NC3FX i NC3MX]. Wiele jest ku temu przesłanek. Złącza EaZyCon mają standardowo pozłacane piny, a umieszczenie w ko-nektorach krótkich kawałków cyny ułatwia lutowanie kabla. Nowość stanowi sam zacisk kabla, który automatycznie zaciska kabel przy składaniu złącza. EaZyCona montuje się błyskawiczne i nie wymaga to skręcania żadnych elementów. "Zagłuszka" (zakończenie złącza trzymające kabel] jest w całości gumowa i łatwa do założenia. Istnieje również wersja tych złączy, o oznaczeniu ,,ZL", specjalnie zaprojektowana pod kątem wykorzystania przy przesyłaniu sygnałów cyfrowych. Wyposażona jest ona w pierścień zaciskający połączenie co znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia szumów czy trzasków.
Od niedawna na rynku zyskują coraz większą popularność nowe złącza służące do przesyłania sygnałów o dużej mocy - Power-Con i Speakon. PowerCon wytrzymuje przy napięciu znamionowym 250 V prąd o natężeniu 20 A RMS (przy przekroju kabla 2,5 mm2]. Odporność na przebicia wynosi 4240 V a rezystancja styku po 5000 włączeniach i wyłączeniach nie przekracza 3 mil. Zatrzaski chronią połączenie w przypadku, gdy urządzenie stoi na drgającym
lub gdy ulega przemieszczeniu oraz zabezpieczają przed wyrwaniem złącza. Układ styków zapewnia wcześniejsze połączenie styków -zerowego i uziemienia przed połączeniem styku "gorącego", ponadto ich konstrukcja chroni styki przed iskrzeniem przy połączeniach pod obciążeniem.
Drugie złącze przeznaczone do pracy z sygnałami elektrycznymi o dużej mocy to Speakon. Połączenia pomiędzy zestawami głośnikowymi i wzmacniaczami za pomocą Speakonów stają się ostatnio światowym standardem. Złącza te produkowane są w wersjach cztero- i ośiniostykowych. Te pierwsze nadają się do połączeń typu bi-amping i bi-wiring a ośmiostykowe z powodzeniem można stosować do zasilania zestawów wielodrożnych. Speakony mogą przewodzić w sposób ciągły prąd o natężeniu 20 A RMS, a w ciągu minuty 40 A RMS. Pozostałe parametry są podobne jak w przypadku PowerConów. Oba te złącza są zresztą bardzo podobne do siebie, przed błędnym podłączeniem (włożeniem Speakona w PowerCon lub odwrotnie] zabezpiecza inny rozstaw nacięć kluczowych.
Nie wszyscy wiedzą, że oprócz typowo profesjonalnych złączy fonicznych, jak XLR, Jack, MiniCon, NanoCon (miniaturowe złącza] czy wspomniane Speakony i PowerCo-ny, firma Neutrik produkuje bardzo popularne wtyki CINCH (RCA Phono] o nazwie Profi. Złącza te mają złocone styki, solidną obudowę a ponadto kontakt masy jest ruchomy i wysunięty w ten sposób, że zapewnia połączenie masy przed dotknięciem pi-nem sygnałowym. Wobec zacierających się, w wielu przypadkach, granic między sprzętem profesjonalnym a powszechnego użytku, wtyki Profi stanowią ważną i potrzebną propozycję.
W ofercie firmy Cordial, niemieckiego producenta kabli, występuje wiele typów kabli głośnikowych, mikrofonowych i wie-loparowych. Poniżej krótka charakterystyka wybranych produktów.
Kabel mikrofonowy typu CMK 222 ma średnicę zewnętrzną 6,4 mm i występuje w siedmiu kolorach. Jego pojemność (między przewodami] określana jest na około 120 pF/m a pojemność przewód-ekran na 200 pF/m. Amerykańska firma BELDEN produkuje wyłącznie dla Cordiala, zgodnie z jego specyfikacją kabel CMB 222. Inny kabel mikrofonowy - CMTOP 222, posiada doskonałe własności częstotliwościowe (1.0 dB/100 kHz na długości 100 m] oraz podwójny ekran: oplot owijany miedziany i drugi ekran ze specjalnego półprzewodzą-cego tworzywa sztucznego. Konstrukcja ta zapewnia niski poziom szumów tego kabla. Podobny typ kabla to CPK 220 - kabel krosowniczy o konstrukcji zbliżonej do kabla mikrofonowego, jednakże o małej średnicy 4,7 mm. CPK 220, jak również
Elektronika Praktyczna 2/9S
21
SPRZĘT
CSPl (o średnicy 3,5 mm], mogą być z powodzeniem wykorzystywane do okab-lowywania stojaków, wykonywania połączeń wewnętrznych w urządzeniach lub do układania połączeń w wiązce. Do połączeń dwukanałowych wygodnie jest zastosować kabel mikrofonowy podwójny CMK 42 2, w postaci dwu kabli połączonych zewnętrzną izolacją.
Do zastosowania w urządzeniach o wyjściach/wejściach niesymetrycznych oferowane są kable: instrumentalny i gitarowy. Oba typy wykorzystują jako dodatkowy ekran półprzewodzące tworzywo. Kabel gitarowy wyróżnia się wyjątkowo małą pojemnością (70 pF/m], co znikomo wpływa na repro-dukcj ę wysokich tonów.
Do połączenia zestawów głośnikowych mamy do dyspozycji kable płaskie i współosiowe. Kable te oferowane są z żyłami
0 przekrojach od 1,5 mm2 do 4 mm2. Do połączeń bi-amping lub bi-wiring można wykorzystać kable czterożyłowe 2,5 i 4 mm2 oraz ośmiożyłowe do łączenia zestawów głośnikowych wielodrożnych.
Osobną grupę stanowią kable wieloparo-we. Firma Cordial oferuje kable monocore oraz multicore o różnej ilości przewodów
1 różnym wykonaniu ekranu. Multiflex Studio CMF to kabel o parach w bardzo gęs-
tym, spiralnym ekranie z linką do jego łatwego łączenia, bardzo dogodny do zastosowań studyjnych. CMG - (o podwójnym ekranie , zewnętrzny pleciony] cechuje wyjątkowa odporność na zakłócenia. Do większych instalacji mogą służyć kable instalacyjne wieloparo-we serii CMP i CMI. CMI posiadają (oprócz ekranowania par] podwójny ekran zewnętrzny - foliowy i pleciony, a więc jest niezwykle odporny na zakłócenia zewnętrzne. Specjalnie do transmisji sygnałów cyfrowych przeznaczone są kable Multicore Digital AES/EBU CMD oraz CMH 8.
Rosnącą popularnością cieszą się gotowe systemy multico-rowe (Multicore Systems] oparte na kablach wie-loparowych o różnej długości, oprawionych z jednej strony pękiem złączy, np. typu XLR, JACK lub złączem wie-lopinowym, z drugiej zaś strony specjalną "skrzynką" ze złączami tablicowymi lub bębnem.
Inną grupę stanowią gotowe kable oprawione w złącza. Wszystkie wykorzystywane złącza foniczne, takie jak: Jack, XLR lub CINCH są produkcji firmy Neutrik. Uzupełnienie oferty Cordiala stanowią również takie produkty jak: konwertery impedancji, tłumiki włączane w linię czy ,,stageboxy".
Ze względu na olbrzymią ofertę i przystępne ceny produkty firmy Cordial są interesującą propozycją zarówno dla rozgłośni radiowych czy studiów nagraniowych, jak też ludzi estrady oraz muzyków. Jacek Sierpiński
22
Elektronika Praktyczna 2/98
PODZESPOŁY
PowerCap - nowe pamięci nieulotne firmy
Amerykańska firma Dallas
jest jednym z najbardziej
znanych w naszym kraju
producentów układów
nadzorujących pamięci
z podtrzymaniem hateryjnym
oraz pamięci SRAM
zintegrowanych z ogniwem
umożliwiającym podtrzymanie
jej zawańości po wyłączeniu
zasilania.
Rodzina tych układów jest
nieustannie rozwijana.
Najnowszym osiągnięciem firmy
Dallas są nowe pamięci
i układy zegarowe, które
nazwano PowerCap.
O zaletach tych układów
piszemy w ańykule.
SEMICONDUCTOR
Dzięki uprzejmości polskiego przedstawicielstwa firmy Dallas mieliśmy możliwość zapoznać się z zestawem demonstracyjnym dla układów PowerCap (widoczny na zdjęciu). W skład tego zestawu wchodzi płytka z zamontowanymi dwoma układami NVSRAM (ang. Non Yolatile Static Random Access Memory)- jeden z nich jest zamknięty w standardowej, "grubej" obudowie DIP, drugi w nowej,
34-pinowej wersji PowerCap. W skład zestawu wchodzi także bogata dokumentacja, dyskietka ze slajdową (dla programu Power Point) prezentacją nowych układów, specjalny wkrętak umożliwiający demontaż pojemników z bateriami i cztery zapasowe nakładki z bateriami.
Wymienne baterie to jedna z najważniejszych nowości w rodzinie PowerCap. Zawierają one 3-wolto-we ogniwa litowe o pojemności 130mAh, które wystarczają na 10 lat ciągłej pracy. Dzięki temu, że są one demontowalne, układy PowerCap można montować bezpośrednio w technologii SMD. W standardowych wykonaniach nie było to możliwe -wysoka temperatura powodowała zniszczenie ogniwa litowego i oscylatora kwarcowego (w układach pamięciowych zintegrowanych z zegarem czasu rzeczywistego).
Inną, bardzo istotną, zaletą układów PowerCap jest bardzo mały pobór
Zalety ik ładów PowerCap:
/ możliwość montażu SMD,
/ możliwość wymiany batem zasilającej,
/ rnmejszazajrnowanapowierzchma, / znacznie rnmejszawysokośćobudowy, / duzaszybkośćpracyparnięci SRAM, / bardzo mały pobór prądu w trybie standby, Ś/ dług i czas podtrzymam a zawartości pamięci, / możliwość wykorzystania tych układ ówjakosupervi -sorów całego systemu mikroprocesorowego (generacja sygnału Reset)- DS13XX, / dzięki integracji pamięci ze specjalizowanymi układami nadzorującymi osiągnięto bezpieczeristwozapisa-nych informacji,
/ zewnętrzna kompatybilność ze standardowymi pamięciami SRAM______________________________
Elektronika Praktyczna 2/9S
25
PODZESPOŁY
Tabela 1.
Rozmiar pamięci Oznaczenie Oznaczenie Oznaczenie
IB] (seria DS12XX) (seria DS13XX) (seria DS1GXX)
8kx8 brak brak DS1643
32kx8 DS1230 DS1330 DS1644
128kx8 DS1245 DS1345 DS1646
5i2kx8 DS1250 DS1350 DS1647
prądu w stanie standby - wynosi on zaledwie 5OfiA, co jest wartością rzadko spotykaną (zwłaszcza w seriach standardowych) wśród odpowiedników innych producentów.
Dallas oferuje trzy grupy układów PowerCap:
- DSl2XX, w skład której wchodzą pamięci NYSRAM o pojemności 32..512kB, z minimahiym czasem dostępu ok. 70ns i tolerancją wartości napięcia zasilającego 5 lub 10%. Dostępne są standardowe i przemysłowe wersje temperaturowe,
- DSl3XX o właściwościach identycznych z układami serii DSl2XX, rozszerzonymi o układ kontroli (supervisor) napięcia baterii zasilającej i napięcia zasila-
nia systemu, w którym pracuje pamięć (także generacja sygnału zerującego)'
- DS16XX, w skład której wchodzą pamięci o pojemności 8..512kB o minimalnym czasie odstępu 120ns, zintegrowane z zegarem RTC i kalendarzem.
Wszystkie układy PowerCap mają swoje odpowiedniki w standardowych wykonaniach. Różnią się one w oznaczeniach tylko sunksem (np. w wersji DIP: DS1230AB-200, w wersji PowerCap: DS1230ABP-200). Zestawienie dostępnych wersji układów PowerCap znajduje się w tab. 1.
W zależności od wersji układu, pojemnik nakładany na płytkę bazową zawiera samą baterię lub baterię wraz z oscylatorem kwarcowym (są oznaczone odpowiednio: DS9034PC iDS9034PCX). Niezależnie od wersji wszystkie układy PowerCap są montowane w obudowach z wyprowadzenia-
mi zgodnymi ze standardowymi wyprowadzeniami pamięci SRAM o identycznej pojemności.
Podsumowując, trudno jest uznać układy PowerCap za jakościowo nowe, zwłaszcza z punktu widzenia konstruktora. Stanowią one jednak dość znaczący krok w kierunku ułatwienia montażu automatycznego i powiększenia niezawodności pracy, co było piętą achillesową dotychczas produkowanych pamięci NVSRAM. Piotr Zbysiński, AVT
Zestaw demonstracyjny udostępniła redakcji firma WG-EIectronics.
26
Elektronika Praktyczna 2/9S
AUTOMATYKA
Elektronika w automatyce
Programowalne timery i liczniki
W EP6 i 7/97 przedstawiliśmy
jeden z najbardziej uniwersalnych
sterowników stosowanych
w prostych układach automatyki
- LOGO! Duża popularność tego
sterownika wynika z jego bardzo
atrakcyjnej ceny, łatwości
programowania (oprogramowanie
projektowe dla LOGO! znajduje
się na płycie CD-EP1) i dużej
elastyczności.
Pojawienie się LOGO! na rynku
nie zagroziło jednak modułom
bardziej specjalizowanym.
W artykule przedstawiamy
wybraną grupę programowalnych
timerów i liczników, które zostały
opracowane przez brytyjską firmę
Trumeter specjalnie dla systemów
automatyki.
Fot. 3.
Fot. 1.
Liczniki
Jednym z podstawowych zastosowań mo dułów elektronicznych w automatyce jest zliczanie impulsów. Liczniki mogą być wykorzystane do zliczania liczby wykonanych detali na taśmie fabrycznej, mierzenia długości, kąta obrotu, a nawet do zliczania liczby nalanych drinków!
Na fot. 1 przedstawiony zosta! widok stosunkowo prostego, 8-cyfrowego licznika, noszącego oznaczenie 7110. Umożliwia on zliczanie impulsów z jednego z dwóch wejść: / Przystosowanego do zliczania sygnałów o częstotliwości do lOkHz (zlicza opadające zbocza przebiegu wejściowego].
/ Przystosowanego do zliczania impulsów silnie zakłóco-nych, pochodzących np. z kontaktronu lub innych czujników mechanicznych. Ze względu na wyposażenie tego wejścia w układ antyodbiciowy, maksymalna częstotliwość zliczanych przebiegów nie powinna przekraczać 30Hz. Obydwa wejścia są przystosowane do zliczania syg-nałów o poziomach TTL/CMOS.
Obudowa licznika jest przystosowana do montażu bezpośrednio w panelu nadzorowanego urządzenia.
Jak na urządzenie klasy przemysłowej przystało, dopuszczalny zakres temperatur pracy licznika wynosi -1O.. + 6OC. Dzięki wewnętrznemu zasilaniu bate-ryjnemu może on pracować ok. 10 lat bez przerwy. Zastosowanie zasilania bateryjnego pozwala m.in. ograniczyć możliwość manipulowania stanem licznika, co ma duże znaczenie w niektórych zastosowaniach.
W zależności od wymagań aplikacji, w której licznik jest wykorzystywany, producent oferuje do niego szereg przystawek pozwalających m.in. na zliczanie impulsów o dużej amplitudzie napięcia, czy też na podłączenie sygnałów zewnętrznych poprzez moduł zacisków śru-
Fot. 2.
bowych.
Wszystkie sygnały konfigurujące oraz wejściowe wyprowadzone są na tylną płytę obudowy licznika. Na płycie czołowej, oprócz wyświetlacza, znajduje się tylko przycisk zerowania, który można zablokować przez odpowiednie skonfigurowanie połączeń zewnętrznych.
Urządzeniem o nieco większych możliwościach jest licznik noszący oznaczenie 7911 (fot. 2). Jest to 6-dekadowy, programowany licznik z możliwością ustalania stanu początkowego. Wyświetlacz LCD tego licznika składa się z dwóch linii: w górnej części wyświetlacza widoczne jest sześć cyfr o wysokości 8mm, które pokazują stan bieżący licznika, a w części dolnej sześć, nieco mniejszych, cyfr pokazujących stan przyjęty jako początkowy oraz wskaźnik informujący o aktualnym stanie przekaźnika. Programować można m.in. położenie przecinka dziesiętnego na wyświetlaczu.
Licznik może pracować w trybie dodawania do, lub odejmowania od stanu początkowego, impulsów pojawiających się na wejściu. Możliwe jest zaprogramowanie reakcji licznika na osiągnięcie stanu zerowego lub zadanego oraz rodzaj wyjścia przekaźnikowego (ang. Norm a I Opsn lub Norma! Connsct). Obciążenie przekaźnika nie powinno przekroczyć 8A, przy napięciu w zakresie 30..360V i obciążeniu rezystancyj-nym.
Programowanie wszelkich nastaw licznika 7911 odbywa się przy pomocy 7-przycis-kowej klawiatury znajdującej się na przodzie obudowy. Klawiaturę tę można zablokować przez odpowiednią konfigurację połączeń na tylnej ściance panelu licznika. Dzięki zastosowaniu standardowej obudowy DIN, licznik można montować w typowych szafach lub modułach przemysłowych.
Impulsy zliczane mogą mieć maksymalną
Elektronika Praktyczna 2/9S
27
AUTOMATYKA
Fot. 4.
częstotliwość 25Hz, przy czym mogą to być sygnały zmienno lub stałoprądowe w przedziale 12..250V. Wszystkie wejścia (tzn. wejście impulsów zegarowych i zerowania] są izolowane galwanicznie od obwodów zewnętrznych, co podnosi bezpieczeństwo użytkowania licznika.
Licznik 7911 jest zasilany z dwóch wymienialnych ogniw litowych 1,5V. Czas pracy licznika na jednym zestawie ogniw jest zależny od częstotliwości korzystania podczas jego pracy z wyjścia przekaźnikowego. Zdecydowanie najbardziej zaawansowanym opracowaniem z grupy liczników elektronicznych jest moduł 9100 (fot. 3]. Jest to licznik mikroprocesorowy (z 8 7C51 w środku] z 3-liniowym, podświetlanym wyświetlaczem alfanumerycznym. Programowanie trybów pracy i nastaw licznika jest możliwe dzięki rozbudowanemu systemowi menu (w jednym z czterech języków, brak niestety polskiego] i 10-przyciskowej klawiaturze. Na wyjściu licznika są 3 przekaźniki, sterowane przez trzy układy porównujące zadane wartości.
Licznik jest wyposażony w dwa wejścia spełniające różne funkcje, zależnie od wybranego trybu zliczania. Między innymi są dostępne następujące tryby: X powiększanie stanu licznika przez impulsy pojawiające się na jednym lub drugim wejściu;
X powiększanie stanu licznika przez impulsy na jednym z wejść i zmniejszanie jego stanu przez impulsy z drugiego wejścia; X zliczanie jednego lub dwóch zboczy impulsów z wybranych wejść liczących; X określanie częstotliwości impulsów wejściowych w przedziale 0,078Hz..l0kHz; 'X zliczanie impulsów z automatyczną detekcją pożądanego kierunku zliczania. Wejścia licznika są izolowane optycznie i wyposażone w konfigurowane układy likwidujące wpływ drgań styków czujników zewnętrznych.
Licznik jest wyposażony w złącze szeregowe RS-232C do drukarki, które pracuje z szybkością 2400/4800 bodów. Parametry transmisji są konfigurowane przy pomocy menu, podobnie jak parametry zliczania. Użytkownik ma możliwość zdefiniowania własnego 6-znako-wego tekstu, który będzie drukowany jako nagłówek na każdym z raportów. Podob-
nie jak w przypadku prostszych liczników, jest możliwe określenie położenia przecinka dziesiętnego, a także predefiniowanych jednostek miary!
Licznik 9100 ma wbudowany zasilacz impulsowy (na układzie scalonym rodziny TopSwitch), dzięki czemu może być zasilany dowolnym napięciem z zakresu 85..265V. Napięcie ze stabilizatora może być także wykorzystane do zasilania czujnika dostarczającego do licznika impulsy. Wydajność prądowa tego wyjścia jest niewielka - zaledwie lOOmA, lecz w większości wypadków wystarczająca. Nie są to oczywiście wszystkie możliwości
funkcjonalne licznika 9100, lecz ich szczegółowe omówienie zabrałoby wiele miejsca. Zaintere- , sowanym Czytelnikom proponujemy kontakt z dystrybutorem. Na tym kończymy krótką prezentację liczników i zajmiemy się drugą grupą urządzeń - timerami.
Fot. 6.
Timery
Timery, w potocznym rozumieniu tego słowa, to układy do odmierzania czasu. W automatyce stosowane są zarówno proste timery - liczniki czasu, jak i rozbudowane, programowane przekaźniki czasowe. W dalszej części artykułu przedstawiamy urządzenia należące do obydwu tych grup.
Najprostszy z prezentowanych timerów -oznaczony 7510 -swoim wyglądem przypomina prezentowany wcześniej licznik 7110 (fot. 4]. W obudowie o wymiarach połówki standardowego modułu DIN zamontowano licznik czasu umożliwiający zliczanie (w zależności od trybu wybranego przez użytkownika] do 99999,99 godzin. Pomiar czasu jest aktywowany poprzez zwarcie odpowiednich styków złącza wyprowadzonego na tylną część obudowy timera.
Na przedniej części panelu znajduje się przycisk zerowania, którego działanie można zablokować (poprzez zwarcie styków ko n fi gu racyj ny ch ].
Fot. 5.
Prezentowany timer jest zasilany miniaturową baterią litową, która wystarcza na 10 lat ciągłej pracy w temperaturze ok. 20C, przy czym jest dopuszczalne stosowanie tego urządzenia w znacznie szerszym przedziale temperatur - od -10 do +60C.
Prezentowany na fot. 5 moduł 7950 jest konstrukcją o znacznie większych możliwościach. Jest on także zasilany ogniwami litowymi, które w prosty sposób można wymieniać. Zastosowanyw urządzeniu wyświetlacz jest bardzo czytelny - są wskazywane na nim nie tylko nastawy i stan licznika, lecz także konfiguracja p ro gram u i stan przekaźnika.
Timer 7950 można skonfigurować do pracy w j ednym z ośmiu trybów, które pokrywają wszystkie sytuacje spotykane w realnych układach sterowania. Odmierzane czasy mieszczą się w przedziale od 0,2s do 999,99 godzin, przy czym jest on podzielony na kilka podzakresów.
Wejścia timera są optoizolowane i mogą być sterowane napięciem stałym lub zmiennym z zakresu 12..260V. Dopuszczalne dla przekaźnika napięcie wyjściowe wynosi 260V, a maksymalny prąd obciążenia 8A.
Ostatni z prezentowanych timerów (fot. 6] jest idealnie dostosowany do aplikacji "domowych". Wynika to z faktu, że jest on zamknięty w obudowie przystosowanej do bezpośredniego montażu na szynach DIN (podobnie jak nowoczesne bezpieczniki]. Timer 7955 ma także 8 programowanych trybów sterowania przekaźnikiem wyjściowym, przy czym jest możliwe zadawanie czasów załączenia/wyłączenia w zakresie 0,2s..999 godzin, w ośmiu pod zakresach. Programowanie timera jest bardzo proste - klawiatura składa się zaledwie z dwóch przycisków, a czytelność obsługi zapewnia niewielki wyświetlacz LCD. Prezentowane są na nim zarówno zadane tryby pracy, odmierzane czasy, kierunek odliczania, jak i stan wyjścia przekaźnikowego. Wejście zliczania jest odseparowane galwanicznie, co zapewnia duże bezpieczeństwo użytkowania timera.
Timer 7955 jest zasilany z dwóch ogniw litowych, które są trudne do wymiany, ponieważ trzeba je wylutować z płytki drukowanej. Jak jednak zapewnia producent, w typowych zastosowaniach ogniwa te wystarczają na ok. 10 lat pracy, co powoduje, że wymiana tych ogniw nie będzie potrzebna. Przekaźnik wyjściowy umożliwia sterowanie obciążeń rezystancyjnych prądem do BA, przy napięciu zasilania 260V. Piotr Zbysiński, AVT
Prezent o wane w artykule urządzenia udostępniła redakcji firma Siirtex.
28
Elektronika Praktyczna 2/9S
INTERNET
Producenci "rozrywkowych" układów scalonych
Zwykle największą
przyjemność sprawia
elektronikowi możliwość
z aprezen to wa n ia
wykonanego pizez siebie
urządzenia tak, żeby cafe
otoczenie posiniało
z zazdrości. Największe
pole do popisów, ze
względu na zwykle prostą
konstrukcję, istnieje przy
wykonywaniu urządzeń
generujących różnego
rodzaju efekty dźwiękowe.
Możliwości są
nieograniczone. Można,
z wielką satysfakcją, nękać
teściową "pipkiem-
dręczycielem" (AVT-2009,
wciąż na pierwszym
miejscu na liście
przebojów kitów AVT -
ach, ia ludzka złośliwość},
zaimponować znajomym
interesującym gongiem
drzwiowym (AVT-1167),
czy przestraszyć żonę
głosem zza grobu
(AVT-373). Z tego powodu
przedstawiamy strony
znanej w Polsce od lat
firmy UMC, obecnej na
naszym rynku od
niedawna firmy Holiek
oraz giganta przemysłu
muzycznego; Yamahy.
United Microelectronic Corp.
Wielkie rozczarowanie! Nie znajdziemy tu bowiem nic, co mogłoby być przydatne dla przeciętnego elektronika. Strona jest adresowana do potencjalnych odbiorców hurtowych, na każdym kroku mośna napotkać slogany zachęcające do uruchomienia produkcji układów według projektu klienta czy podkreślające nowatorstwo technologiczne firmy.
Mimo młodego wieku, gdyś UMC została założona w 1980 roku, jest to firma szeroko znana na całym świecie. Swą popularność zyskała z dwóch powodów. Po pierwsze niespotykana elastyczność działania. UMC, jako jedna z pierwszych firm, oferowała specjalizowane układy scalone, produkowane według projektu klienta w seriach niskonakładowych. Obecnie wyprodukowanie serii kilkudziesięciu czy nawet kilku tysięcy sztuk układów scalonych nie stanowi problemu, na-leśy jednak pamiętać, śe z taką ofertą UMC pojawiło się na rynku piętnaście lat temu i, jak na tamte czasy, była to szalenie atrakcyjna i nowatorska propozycja.
Drugim powodem popularności UMC była niezwykle
atrakcyjna oferta produk- ^! cyjna. Firma wypełniła jp lukę rynkową, oferując ' układy niespotykane
u innych producentów, W bogatej ofercie firmy mośna znaleźć między innymi:
- układy melodyjkowe;
- układy scalone do telefonów bezprzewodowych;
- układy scalone do dia-lerów telefonicznych;
- pamięci fm.in. SRAM, EPROM);
- układy scalone do komputerów fm.in. interfejsy, chipsety, wysokowydajne procesory kompatybilne
J. ż. L.S.
- kodery i dekodery.
To tylko skrawek bogatej i bardzo różnorodnej oferty UMC. Niestety, przytoczonych wyśej informacji nie znajdziemy na stronie in-ternetowej UMC. Zawartość strony została ograniczona do wyszczególnienia posiadanych przez firmę certyfikatów fm.in. ISO9001, IECQJ, wypunktowania historii firmy, podania wyników finansowych i tym podobnych, zbędnych przeciętnemu elektronikowi, informacji.
Podsumowując: wizyta na stronie UMC jest raczej stratą czasu, tym bardziej, śe kilkunastokrotne próby obejrzenia zawartości strony zawsze pochłaniały godziny. Brak danych katalogowych produkowanych układów scalonych jest całkowicie niezrozumiały. http ://www. umc. com .t w
Holtek Microelectronics INC A A
umo
Holtek jest drugą, obok UMC, opisywaną w tym numerze firmą z Hsinchu - tajwańskiej Doliny Krzemowej. Firma została załośona w 1983 roku, obecnie jest budowana druga fabryka, mająca produkować 8-calo-we wafle krzemu dla technologii ULSI. W 1994 roku Holtek uzyskał certyfikat ISO9001, potwierdzający wysoką jakość produktów.
Oferta produkcyjna firmy jest bardzo bogata, mośna w niej znaleźć między innymi:
- mi kro kontrolery 4- i 8-bi-towe;
- układy ASIC;
- procesory DSP;
Abotit tttriltk
Evenis L Shows
układy pamięci; układy peryferyjne do komputerów;
układy scalone do zdalnego sterowania; układy scalone do telefonów;
syntezery głosu; układy melodyjkowe; drivery wyświetlaczy LCD; układy zarządzające zasilaniem;
ŚIł V ----^ - '
Prttducł Linę
Elektronika Praktyczna 2/9S
INTERNET
Connct Ł/J
* 1 * ' t.
- sterowniki i drivery diod LED;
- układy do zastosowań domowych fnp. sterownik świateł choinkowych, kontrolery czujek alarmowych PIR esy wentylatorów).
Wykaz oferowanych układów został umieszczony pod
Ml \IORV
( U\Nl MKR
WKIPHKRU
l KLECOM
adresem http ://www. hol tek.-com.tw/Products/p roducts.htm. Do szczegółowych informacji dociera się stopniowo, tak, jak pokazano na rysunku. Na najniższym poziomie są dostępne szersze informacje, mośna ściągnąć pełną notę aplikacyjną, zapisaną w formacie PDF. Jest to bardzo wygodne rozwiązanie, gdyś do zapisanej na dysku dokumentacji mośna się w kaś-dej chwili odwołać, bez potrzeby wchodzenia do inter-netu.
Oprócz danych katalogowych na stronie interneto-wej mośna znaleźć informacje na temat kondycji finan-
sowej firmy, jej historii, mośna równieś zapoznać się z publikacjami prasowymi na temat układów produkowanych przez Holteka. Poruszanie się po stronie ułatwia site-map zamieszczony obok, dzięki której jednym kliknięciem myszką mośna wejść głęboko w stronę.
Zarówno treść strony jak i forma graficzna są godne polecenia innym. Jedyna uwaga, jaka się nasuwa, dotyczyć mośe obsługi strony. Wszystkie linki odnoszą się do strony tajwańskiej fz końcówką ,tw], z której odczytywanie jest bardzo wolne. Dobrym roz- wiązaniem jest usuwanie końcówki .tw, po ukazaniu się adresu.
http ://www.holtek. com http://www.holtek.com.tw
Yamaha
m
Tego koncernu nikomu nie trzeba przedstawiać bliżej. Dla przypomnienia skrótowo zostaną wymienione niektóre sektory przemysłu, w których jest obecny ten 111-letni koncern:
- instrumenty muzyczne (pianina, elektroniczne instrumenty klawiszowe, perkusje, gitary i in.);
- profesjonalny sprzęt
YAMAHA
CnrnnuntcatlMt
Graphics ICs
AikDoJCS
audio (wzmacniacze, konsole mikserskie, procesory sygnałowe, głośniki i in.);
sprzęt audio i wideo (wzmacniacze, tunery A/V, magnetofony, karaoke, mikrofony, głośniki i in.);
produkty komputerowe (karty dźwięków e, cy f ro we n a grywa r ki i in.);
Dla elektroników najbardziej interesująca powinna być sekcja dotycząca układów scalonych, chociaś warto równieś zajrzeć do opisów gotowych urządzeń elektronicznych - niektóre parametry końcówek mocy zapierają dech w piersi.
- motocykle, skutery wodne, silniki, generatory, pojazdy śnieśne;
- róśne akcesoria do produktów Yamahy (czy któryś z Czytelników wiedział, śe Yamaha produkuje czapki baseballówki?);
- układy scalone do zastosowań audio i graficznych. Informacje na stronie są
przygotowane profesjonalnie (np. mośna się dowiedzieć, w którym studiu odsłucho-wym testowano dany model pianina). Stronie graficznej nie mośna nic zarzucić, poruszanie się po stronie jest intuicyjne i dotarcie do szu-anej informacji nie powinno sprawić kłopotu.
Produkcją układów scalonych, w ramach koncernu Yamaha, zajmuje się Yamaha Systems Technology, Inc. Jest to jeden z działów koncernu, którego stronę mośna znaleźć pod adresem: http:// www.yamahayst.com. Na stronie tej umieszczono szczegółowe informacje na temat układów scalonych, produkowanych przez YST. W tym miejscu zostały opisane przede wszystkim układy audio, od układów do podstawowych zastosowań, poprzez układy specjalizowane (efekty dźwiękowe, karaoke) aś do układów zaawansowanych (np. Dolby A Pro Logic, syntezatory dźwięków. Szeroko została przedstawiona rodzina układów z syntezą FM (rodziny 0PL3 i 0PL4), mająca zastosowanie w kartach dźwiękowych zarówno amatorskich, jak i profesjonalnych. Yamaha jest znanym producentem układów do zastosowań graficznych i układy te równieś zostały przy-bliśone. http://www.yamaha.com
30
Elektronika Praktyczna 2/9S
SPRZĘT
Oscyloskopy
firmy Hewlett-
Cyfrowa moc, analogowa prostota
Pracą prezentowanego
w artykule urządzenia zarządza
procesor Am5k86-P133 taktowany
przebiegiem zegarowym lOOMHz.
Pamięć RAM typu EDO ma
pojemność 16MB, a dysk twardy
1,3GB (kontroler ma dostęp do
niego w szybkim trybie PIO-4).
Dzięki wbudowanej stacji
dyskietek 1,44MB, dwóm portom
szeregowym i jednemu portowi
równoległemu, urządzenie to może
współpracować z drukarkami lub
dowolnymi komputerami
zewnętrznymi. Całość uzupełnia
doskonała myszka, kolorowy
wyświetlacz LCD i preinstalowany
Windows 95.
Przenośny PCet? Wbrew
pozorom jest to profesjonalny
oscyloskop nowej generacji.
Wszystkich, których zaintrygował
ten wstępny opis, zachęcamy do
przeczytania artykułu.
Pojawienie się na rynku rodziny oscyloskopów Infinium sygnalizuje powstanie zupełnie nowego trendu wśród producentów współczesnych przyrządów pomiarowych. Dotychczas uznanym standardem były oscyloskopy cyfrowe wyposażone w interfejsy umożliwiające sprzęgnięcie przyrządu z komputerem PC. Infinium jest natomiast kompletnym komputerem PC, wyposażo-nymw ultraszybkie karty pomiarowe i w oprogramowanie zamieniające komputer w doskonały oscyloskop.
Infinium z zewnątrz wygląda jak klasyczny oscyloskop analogowy (fot. 1). Pokrętła i przyciski rozmieszczone są w sposób podobny jak w oscyloskopach analogowych. Także przypisane im funkcje są czytelne dla użytkowników oscyloskopów analogowych. Czas reakcji oscyloskopu na zmianę nastaw jest bardzo krótki, co dodatkowo zbliża komfort jego obsługi do najlepszych rozwiązań stosowanych w oscyloskopach analogowych.
Jedynym elementem widocznym na zewnątrz, który jaskrawo odbiega od "analogowych" standardów jest stacja dyskietek 3,5", zamontowana w prawym górnym rogu panelu przedniego. Także tył oscyloskopu wygląda niezbyt typowo (foŁ 2) -oprócz złącza zasilania znajdują się tam:
- złącze zgodne ze standardem PS2 dla myszki;
- złącze klawiatury PC;
- dwa porty szerego RS232;
- port równoległy Centronics,
- złącze do zewnętrznego monitora VGA;
- złącze interfejsu HPIB (przy jego pomocy można m.in. włączyć oscyloskop w rozbudowany system pomiarowy).
Dzięki zastosowaniu złącza HPIB, klawiatury i myszki obsługa oscyloskopu możliwa jest na cztery sposoby:
1. Przy pomocy pokręteł i przycisków dostępnych na płycie czołowej. Jeżeli użytkownik zdecyduje się na korzystanie tylko z nich, obsługa oscyloskopu będzie przypominała wysokiej klasy oscyloskop analogowy. Wyjątkiem są dwa bardzo użyteczne, lecz rzadko stosowane w oscyloskopach analogowych przyciski - Au-ioscale i Quick Meas. Służą one odpowiednio do: automatycznego dobrania nastaw podstawy czasu, sposobu wyzwalania i wzmocnienia toru Y (tak, aby mierzony przebieg był widoczny na ekranie w sposób optymalny) oraz wykonania pomiaru szeregu najbardziej typowych parametrów przebiegu badanego i wyświetlenie ich wartości w dolnej części ekranu.
2. Przy pomocy myszki (wchodzi w skład standardowego wyposażenia oscyloskopu!), która umożliwia dostęp do szeregu bardziej zaawansowanych funkcji pomiarowych (w tym zaawansowana obróbka matematyczna, FFT - foŁ 3 i wiele innych). Operowanie myszką pozwala także na korzystanie z dobrodziejstw window-sowej techniki Drąg and Drop, która
Zestawie i ie dostępiych oscyloskopów serii Infinium
Oznaczenie Liczba kanałów Pasmo (MHzl Próbkowanie IGs/s] Pamięć (ksłdw)
HP54810A 2 500 1 32
HP54815A 4 500 1 32
HP54820A 2 500 2 32
HP54825A 4 500 2 32
HP54845A 4 1500 8 64
Elektronika Praktyczna 2/9S
^ pozwala na "zrzucanie" na wybrany przebieg ikony symbolizującej procedurę pomiarową (widoczne na pasku narzędziowym w lewej części fot. 3), wykonywaną automatycznie. 3. Przy pomocy standardowej klawiatury PC. Sterowanie oscyloskopu w ten sposób przypomina obsługę kompu-
31
\
SPRZĘT
r. ,,4'i-
F,, ,,,.-,!]Ś
Fot. 3.
tera. Dzięki utrzymaniu przez programistów konwencji menu zgodnej z Windows 95, posługiwanie się skrótami klawiszowymi jest bardzo proste. 4. Poprzez złącze HPIB, które umożliwia bardso elastyczne konfigurowanie oscyloskopu pracującego w systemie pomiarowym.
Wszystkie wymienione sposoby sterowania są sobie równoważne, to z na esy, że np. zmiana sposobu wyswalania oscyloskopu dokonana poprses HPIB lub przy pomocy klawiatury powoduje zmianę wskazań na ekranie i na płycie czołowej tak, jakby operacji tej dokonał użytkownik przy pomocy przełączników na płycie czołowej. Oscyloskopy Infinium mają wbudowane procedury autotestu, które pozwalają wychwycić możliwe nieprawidłowości pomiaru - wystarczy wskazać odpowiednią pozycje, w rozwijanym menu. Ogromną zaletą tych przyrządów jest także nowa technika wyzwalania podstawy czasu.
Oprócz metod standardowych, konstruktorzy przewidzieli możliwość wyzwalania kombinacją stanów logicznych lub zadanych przez użytkownika poziomów napięć na trzech wejściach (jako trzecie wykorzystano Exiernal Trigger) lub pojawieniem się nie-
typowej, chwilowej zmiany kształtu mierzonego sygnału. Dostępne jest także wyzwalanie wybraną linią obrazu telewizyjnego, pojawiającą się w wybranym półob-razie.
Oscyloskop ma predefiniowane trzy standardy TV. W przypadku, gdy mierzony jest nietypowy sygnał TV, możliwe jest samodzielne zadanie jego parametrów.
Jak wspomniano na początku artykułu w oscyloskopie
zastosowano system operacyjny Windows 95. Ponieważ nieustannie są prowadzone prace nad udoskonaleniem oprogramowania sterującego pracą przyrządu, istnieje możliwość jego aktualizacji. Oprogramowanie będzie dostarczane na dyskietkach 3,5" i ładowane ze stacji, którą podczas normalnej pracy wykorzystuje się do zapisywania mierzonych przebiegów.
Oprogramowanie oscyloskopu jest wyposażone w rozbudowany system pomocy, program demonstracyjny i podręcznik obsługi. Możliwe jest także określenie języka w jakim będzie on wyświetlany (w tym japoński!). Komunikaty i menu są wyświetlane zawsze w języku angielskim.
W skład wyposażenia oscyloskopu wchodzi zestaw biernych sond pomiarowych, myszka i specjalna antyelektrostatyczna podkładka do niej I fot. 4). Sondy są zakończone złączami BNC, z obudową zgodną z najnowszymi standardami bezpieczeństwa (foŁ 5). Sondy są pakowane w pudełka, a w każdym z nich znajduje się aż 12 części [w tym izolowany wkrętak), z których można zmontować dowolny wymagany uchwyt pomiarowy.
Producent przewidział możliwość stosowania sond aktywnych, które mogą być
Fot. 5.
zasilane poprzez złocone złącza znajdujące się poniżej gniazd BNC (fot. 5).
Oprócz różnorodnych sond pomiarowych [w tym m.in. aktywnej sondy różnicowej), dostępny jest także szereg dodatkowych akcesoriów ułatwiających prowadzenie pomiarów (wózek laboratoryjny, obudowa rack-mount, trackball, klawiatura, touch pad).
Zastosowanie w oscyloskopie Windows 95, oprócz oczywistej innowacyjności pomysłu, ma też ogromną zaletę - Infinium można wykorzystać np. do przeglądania Internę tu (wystarczy zewnętrzny modem! -Internet Eksplorer jest już zainstalowany), rysowania (np. przy pomocy MS-Painta) lub po prostu... grania (fot> 6)! To oczywiście żart, ale dość dokładnie oddający możliwości tej oryginalnej konstrukcji.
W artykule przedstawiliśmy tylko najbardziej interesujące cechy oscyloskopów serii Infinium. Ramy artykułu ograniczają szerszą prezentację ich możliwości. Czytelnikom, zainteresowanym bliższym poznaniem właściwości, parametrów i cen, proponujemy bezpośrednio kontakt z dystrybutorem lub wizytę na stronie www.hp.com/info/infi-nium2. PiotrZbysiński,AVT
Oscyloskop udostępniła redakcji firma Malkom.
Fot. 4.
Fot. 6.
32
Elektronika Praktyczna 2/9S
PROJEKTY
Przedłużacz 16-bitowej szyny PC-ISA
kit AVT-354
Przedstawiony w artykuł
układ jest dedykowani
wszystkim elektronikom, którz
konstruują lub zamierzają
zbudować samodzielnie
jakąkolwiek kartę do
komputera PC.
Słowo "przedłużacz" nie
opisuje w pełni funkcji
prezentowanego urządzenia.
Dzięki połączeniu
odpowiedniej konstrukcji
mechanicznej
z nieskomplikowaną
elektroniką, powstało
zabezpieczone stanowisko do
uruchamiania i testowania
8 i 16-bitowych kań
prototypowych w standardzie
PC-ISA. Dodatkowa możliwość
zamocowania gniazda ISA
w miejscu stacji 5,25"
znacznie ułatwia manipulacje
i pomiary podczas
uruchomiania układów
zrealizowanych w postaci kań
PC-towych.
34
Praktycznie u każdego mniej lub bardziej doświadczonego elektronika często pojawia się chęć wykonania jakiegoś, mniej lub bardziej skomplikowanego, układu współpracującego z popularnym na naszym rynku PC-tem. W bardziej rozbudowanych układach pomiarowych lub sterowania często okazuje się, źe umieszczone na tylnej ściance obudowy złącza transmisji szeregowej COM lub równoległej Centronics nie wystarczą do realizacji zamierzonego celu. Ograniczona liczba linii sygnałowych lub niewystarczająca szybkość transmisji danych cyfrowych zmusza niejednokrotnie do opracowania własnej karty prototypowej .
O ile zaprojektowanie prostej, 8-bitowej karty z kilkoma portami wejścia-wyjścia nie nastręcza większych trudności, to jednak obawa przed "grzebaniem" we wnętrzu cennego komputera jest najczęstszą przyczyną rezygnacji z wykonania takiego projektu.
Należy wszakże pamiętać, że samodzielne wykonanie karty prototypowej, nawet poprzedzone wy-
k onani em wzór o w ej dokumentacji oraz płytki drukowanej w dobrym zakładzie usługowym, może spowodować uszkodzenie naszego komputera w przypadku, gdy zmontowany układ karty powoduje zwarcie np. szyny danych. Skutki takiej pomyłki mogą być opłakane: uszkodzony zostaje na j części ej kontiol er ma gis ti ali, a więc pozostaje do wymiany cała płyta główna komputera.
Przedstawiony w artykule "przedłużacz", dzięki buforowaniu sygnałów magistrali PC-ISA, pozwala na bezpieczne uruchamianie amatorskich układów elektronicznych współpracujących z komputerem PC poprzez tę magistralę. Zaletą układu jest także wyprowadzenie gniazda testowego PC-ISA na przednią ścianę komputera, dzięki czemu o wiele łatwiej jest dokonywać wszelkich pomiarów oraz manipulacji podczas pracy karty prototypowej.
Podczas opracowywania układu wzięto pod uwagę fakt, że w znacznej większości przypadków do pracy kart prototypowych wykorzystuje się jedynie sygnały magistrali adresowej Ali..AO (w przestrzeni adresowej portów I/O) oraz sygnały szyny danych (D15...D0, 16-bitów), sygnały sterujące operacjami w przestrzeni wejścia-wyjścia procesora dla kart 8 i 16-bitowych. Bardziej zaawansowanych elektroników z pewnością ucieszy fakt, że w układzie dodatkowo zbuforowa-no i wyprowadzono większość linii przerwań sprzętowych: IRQ3...IRQ7 oraz IRQlO...IRQl2, IRQl4, IRQl5 oraz sygnał zega-jowy magistrali CLK.
Elektronika Praktyczna 2/9S
Przedłużacz 16-bitowej szyny PC-ISA
Dzięki takiemu rozwiązaniu udało się ograniczyć liczbę sygnałów magistrali do 45, co razem z czterema liniami zasilania (+5V, -5V, +12V, -12V) oraz masą (GND) pozwoliło na połączenie 16-bitowej karty bazowej (umieszczonej w gnieździe PC-ISA) z gniazdem testowym (wyprowadzonym na obudowę) za pomocą pojedynczego 50-żyłowego kabla taśmowego.
Pozostałe sygnały kontroli dostępu do pamięci operacyjnej komputera oraz kontroli dostępu i potwierdzenia transmisji poprzez kanały DMA nie zostały bezpośrednio wyprowadzone na złącze testowe ze względu na dość rzadkie ich wykorzystywanie.
Na płytkach drukowanych pozostawiono jednak dla użytkownika specjalne punkty lutownicze, dzięki którym możliwe jest jednoczesne wyprowadzenie dodatkowych 2 0 sygnałów nie objętych buforowaniem w prezentowanym przedłużaczu.
ai ai
GND I/OCHK
RESET D7
+5W D6
IRO2 D5
-5V D4
DRQ2 D3
-12V D2
OWS ^m m D1
+12V DO
GND l/O CHRDY
SMEMW ^m m AEN
SMEMR A19
IOWR A18
IORD A17
DACK3 A16
DRO3 A15
DACK1 A14
DRQ1 A13
REF A12
CLK A11
IRQ7 A10
IRO6 A9
IROS A8
IRQ4 A7
IRQ3 A6
DACK2 A5
T/C A4
ALE A3
+5V A2
OSC A1
GND A0
K 1 A 31
D ^1
MEM CS16 SHBE
IOCS16 A23
IRQ10 A22
IRQ11 A21
IRQ12 A20
IRQ15 A19
IRQ14 A18
DACKO A17
DRO0 MEMR
DACK5 MEMW
DRQ5 D8
DACK6 D9
DRQ6 D10
DACK7 D11
DRQ7 D12
VCC(+5V) D13
MASTER D14
GND ^^ D15
D1S C18
Rys. 1. Rozmieszczenie sygnałów 16-bitowego złącza ISA.
Opis układu
Zanim przejdziemy do analizy układu zapoznajmy się z sygnałami przenoszonymi przez szynę PC-ISA. W pierwszych komputerach PC typu XT standard przewidywał 6 2-stykowe złącza, w których można było umieszczać karty 8-bitowe. Wraz z pojawieniem się na rynku architektury AT opracowano rozszerzenie złącza XT, w postaci 3 6-stykowego gniazda będącego przedłużeniem wcześniejszego 8-bitowego standardu XT.
Na rys. 1 przedstawiono opis pełnego, 16-bitowego złącza ISA, występującego od najwcześniejszych modeli komputerów AT, aż po dzisiejsze konstrukcje płyt głównych. Użytkownik ma do dyspozycji kilkadziesiąt sygnałów, dzięki którym możliwa jest komunikacja p omiędzy wszystkimi elementami architektury komputera PC.
Z punktu widzenia projektanta kart prototypowych najistotniejsze są następujące sygnały:
- A0...A19: 20-bitowa magistrala adresowa komputera. Podczas odwołań do układów wejścia-wyjścia kontroler płyty zezwala na zaadresowanie 1024 8-bitowych portów, co w praktyce oznacza wykorzystanie jedynie linii A0...A11, pomimo że procesory x86 potrafią zaadresować 65536 portów. Tak więc przestrzeń adresowa I/O mieści się w granicach 0...1023 (000h...3FFh).
- D0...D7: dwukierunkowa, 8-bito-wa magistrala danych.
- AEN: logiczna "1" oznacza przejęcie kontroli nad magistralą przez kontroler DMA. Sygnał ten jest często stosowany w kartach prototypowych jako linia blokowania dekodera adresu, kiedy magistralą steruje kontroler DMA.
- IORD: sygnał wystawiany przez procesor lub kontroler DMA w momencie żądania dostępu do przestrzeni adresowej wejścia-wyjścia w celu odczytu (aktywne "0").
- IOWR: sygnał wystawiany przez procesor lub kontroler DMA w momencie żądania dostępu do przestrzeni adresowej wejścia-wy-jścia w celu zapisu (aktywne "0").
II PŁYTKA BAZOWA (KARTA 16-bit PC-ISA)
KABEL POŁĄCZENIOWY DEKODER ADRESOWY l/O000h...3FFh - BLOK KONFIG. ADRESU
BUFORY SYGNAŁÓW MAGISTRALI
nnnnnnnnnnn rnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn "inn
PŁYTKA Z16-BITOWYM GNIAZDEM PROTOTYPOWYM
Rys. 2. Schemat blokowy przedłużacza.
- IOCHRDY: sygnał generowany przez powolne karty rozszerzające, mający na celu wymuszenie oczekiwania przez procesor lub kontroler DMA w celu poprawnej ich obsługi. Wymuszenie oczekiwania odbywa się przez podanie na tę linię logicznego "0". Logiczna jedynka oznacza natomiast gotowość karty do obsługi. W opisie przedłużacza będziemy używać oznaczenia IORDY.
- RESET: sygnał generowany w momencie wyzerowania komputera (wciśnięcie klawisza Re-set, lub po włączeniu zasilania) przez kontroler magistrali - aktywna logiczna "1".
- IRQ2...IRQ7: linie zgłoszeń przerwań sprzętowych. Kanały 0 i 1 nie zostały wyprowadzone, bowiem obsługują one dwa podstawowe układy komputera: zegar systemowy (IRQ0) i klawiaturę (IRQ1).
- CLK: sygnał zegarowy zsynchronizowany z zegarem procesora. We wczesnych modelach AT sygnał ten miał zazwyczaj częstotliwość 6MHz, jednak współczesne płyty główne pozwalają na generowanie większych częstotliwości. Sygnał ten może być wykorzystywany przez karty rozszerzające w celu synchronizacji ich pracy z zegarem procesora.
- +5V, -5V, +12V, -12V: linie zasilania, z których może korzystać karta prototypowa. O ile wydajność prądowa linii +5V jest bardzo duża (kilkanaście amperów), to wydajność pozostałych trzech zasilaczy warto sprawdzić na etykiecie umieszczonej na obudowie zasilacza wewnątrz obudowy komputera.
- GND: na trzech wyprowadzeniach 8-bitowego złącza ISA wyprowadzono masę zasilania.
Elektronika Praktyczna 2/98
35
Przedłużacz 16-bitowej szyny PC-ISA
Warto wiedzieć, że w większości komputerów PC masa ta nie jest zwarta z obudową, toteż nie należy bezpośrednio dokonywać takiego połączenia.
Znaczenie pozostałych sygnałów, nie doprowadzonych bezpośrednio do naszego przedłużacza, jest następujące:
- DRQ1...DRQ3: linie zgłoszeń żądania przydziału kanału DMA (kanały 1...3; kanał 0 jest nie wyprowadzony - obsługa odświeżania pamięci).
- DACK0...DACK3: linie potwierdzeń przyjęcia żądania obsługi kanału DMA. Na linii DACKO jest generowany sygnał odświeżania pamięci dynamicznej komputera i może być wykorzystany przez karty prototypowe wyposażone w taką pamięć. W architekturze AT sygnał odświeżania pamięci nie jest generowany przez kontroler DMA, lecz przez specjalizowane układy płyty głównej, zaś zwolniony w ten sposób kanał DMAO został wyprowadzony na rozszerzonym złączu ISA AT (patrz opis
w dalszej części artykułu).
- OSC: linia zegara systemowego o częstotliwości 14,318 MHz.
- SMEMR, SMEMW: sygnały żądania przez procesor lub kontroler DMA dostępu do pamięci komputera w celu odpowiednio: odczytu i zapisu - aktywne "0".
- ALE: sygnał informujący o ustabilizowaniu się adresu na magistrali komputera.
- IOCHK: podanie
przez kartę rozsze- RySi 3. Schemat logiczny karty.
36
Elektronika Praktyczna 2/98
Przedłużacz 16-bitowej szyny PC-ISA
rzającą logicznego zera na tę linię powoduje zgłoszenie awarii tej karty i wygenerowanie przerwania INT2, co w konsekwencji powoduje taki efekt jak w przypadku błędu parzystości oraz zatrzymanie systemu.
- T/C: sygnał generowany przez kontroler DMA informujący o zakończeniu cyklu dostępu przez kontroler.
- OWS: dodatkowy sygnał występujący w komputerach AT lub wyższych, pozwalający na zgłoszenie przez kartę rozszerzającą faktu obsługi jej przez procesor bez dodatkowych cykli opóźniających (ang. "Wait States").
Dodatkowe sygnały dostępne w architekturze komputerów AT, wykorzystywane w naszym rozwiązaniu to:
- D8...D15: bardziej znaczący (MSB) bajt 16-bitowej magistrali danych (D0...D7 - LSB).
- IOCS16: sygnał generowany przez 16-bitowa kartę rozszerzającą, informującą procesor o obsłudze jej w trybie 16-bitowym. Aktywnym poziomem jest logiczne "0", które powinno być generowane przez taką kartę w jej własnym dekoderze adresowym.
- IRQ1O...IR12, IRQ14, IRQ15: dodatkowe (w architekturze AT) linie zgłoszeń przerwań sprzętowych. Linia IRQ13 nie została wyprowadzona, bowiem wykorzystywana jest przez koproce-sor arytmetyczny.
Dodatkowe sygnały nie buforowane przez "przedłużacz" to:
- DRQ0, DACK0: dodatkowy, wolny kanał 0 DMA będący pozostałością po architekturze XT, wykorzystywany w celu odświeżania pamięci dynamicznej.
- DRQ5...DRQ7, DACK5...DACK7: dodatkowe, wolne kanały DMA udostępnione przez drugi kontroler implementowany w architekturze AT.
- A17...A23: siedem bardziej znaczących linii adresowych procesora, linie A17...A19 pokrywają się z liniami z części 8-bitowej złącza, z tą różnicą, że adres wystawiany jest na nich wcześniej.
- SHBE: sygnał wystawiany przez procesor lub inny układ przejmujący sterowanie nad magistralami podczas przekazywania danych w formacie 16-bitowym.
- MEMCS16: sygnał generowany
przez karty rozszerzające, które gwarantują dostęp do przestrzeni adresowej pamięci w trybie 16-bitowym. Sterowanie podobne jak w przypadku sygnału IOCS16. - MASTER: sygnał umożliwiający przejęcie sterowania nad systemem przez dodatkowy procesor znajdujący się na karcie rozszerzającej.
Oprócz tych sygnałów na rozszerzonej części gniazda ISA wyprowadzono linię zasilającą +5V oraz masę zasilania (GND).
Prezentowane urządzenie składa się z dwóch części: 16-bitowej (długiej) karty ISA, umieszczanej w jednym z gniazd płyty głównej komputera oraz z płytki z wyprowadzonym gniazdem testowym. Obie części są spięte odcinkiem 50-żyłowego kabla taśmowego. Odpowiednie umiejscowienie złączy umożliwia bezproblemowe (bez skręcania kabla) połączenie obu części w typowej obudowie typu "tower". Schemat blokowy "przedłużacza" przedstawiono na rys. 2. Jak widać, są buforowane wspomniane, najważniejsze dla projektanta kart prototypowych, sygnały magistrali PC-ISA. Dodatkowo, na karcie bazowej jest umieszczony dekoder adresowy umożliwiający dekodowanie adresów z całej przestrzeni adresowej wejścia-wyjścia komputera, w tym z obszaru przeznaczonego na karty prototypowe: 3OO..3lFh.
Budowa dekodera umożliwia użytkownikowi skonfigurowanie za pomocą kilku zworek (jumperów) wymaganego obszaru I/O, poprzez jego poszerzenie lub zwężenie, w zależności od potrzeb. Umożliwia to m.in. zastosowanie kilku "przedłużaczy" w jednym komputerze oraz, co nie mniej ważne, testowanie "prototypów" kart wyposażonych w tzw. niepełny dekoder adresowy - np. wykonanych "naprędce" na płytce uniwersalnej. W tym przypadku minimalne "gardło" dekodera, dające się skonfigurować, zajmuje 16 adresów (szesnaście 8-bitowych portów).
Dokładny schemat elektryczny urządzenia przedstawia rys. 3. Złącze pierwotne dołączone do płyty głównej komputera oznaczono symbolami SLOT A...D. Magistrala danych jest buforowana za pomocą 8-bitowych dwukierunkowych bram: układu Ul (młodszy bajt danych D0...D7) oraz U2
(starszy bajt danych D8...D15). Wykorzystano popularne na rynku kostki 74245 w wersji HCT (lub LS). Sterowanie kierunkiem przepływu danych o dbywa się p o-przez podanie odpowiedniego stanu logicznego na wejścia DIR układów Ul i U2. Podanie logicznego zera powoduje przekazanie danych z wyjść układu (B1...B8) na wejścia (A1...A8) co jest wykorzystywane przy odczycie danych z karty przez procesor, podanie zaś logicznej "1" powoduje sytuacje odwrotną - dane z wejść A1...A8 pojawiają się na wyjściach B1...B8, co występuje w sytuacji zapisu danych do karty. Do sterowania wykorzystano linię IORD szyny ISA, której stan jest zgodny z przyjętym założeniem
0 kierunku przypływu danych.
Aby jednak transmisja danych odbyła się na wejścia zezwalające G układów Ul i U2, to musi zostać podane logiczne "0", które jest generowane przez dekoder adresowy zbudowany z wykorzystaniem komparatora U6, za pośrednictwem bramek U7b i U8b.
Zasada działania układu U6 jest prosta i polega na tym, że na wyjściu 19 tego układu pojawia się logiczne "0" w momencie kiedy 8-bitowe liczby podane na wejścia P0...P7 oraz Q0...Q7 są sobie równe, a ponadto sygnał G przyjmuje stan niski. W naszym rozwiązaniu "przedłużacz" nie wykorzystuje pracy kontrolera DMA, toteż do wejścia zezwalającego G-U6 doprowadzono sygnał AEN, co wymusza pracę kart tylko przy odwołaniach przez mikroprocesor.
Do wejść P i Q komparatora doprowadzono 8 linii adresowych: A11...A4. Linie Ali i A10 są porównywane z definicji z logicznymi zerami. Podłączenia poprzez zwory pozostałych linii pozwalają na nieco swobody i na zmianę dekodowanej przez układ przestrzeni I/O komputera. Jeżeli chcemy, aby nasz przedłużacz "przepuszczał" adresy z całego obszaru I/O, tj. 000h...3FFh, złącza Z7
1 Z8 powinny mieć założone wszystkie zworki. W przypadku ograniczenia obszaru do przeznaczonego na karty prototypowe (adresu 300h...3lFh), należy zewrzeć wszystkie zworki, za wyjątkiem tych w złączu Z8 oznaczonych jako "x9" i "x8". Bardziej
Elektronika Praktyczna 2/98
37
Przedłużacz 16-bitowej szyny PC-ISA
O1 :=)Ś
o o|
oo
O OO
aa
?dQQ
4xl00nF
] In I
ADX
Z3
19
m Ś n. *o o* a
Wioooooooei oooooooe U5
RP2
CC
C
O O O O O O O
7438
74688
oooooooooo
C18
lOOn
D
'ŚL
lOOn
1 D O O O O^O O O O O Ś in h h ID
aur I mo
lOOn
ooooooo oooooooooo
g|l 74BB
74845
U4
-CD-Dl
74245
74541
74541
C17
oso o
u
Śo n
m x
m
o
>
30
AVT-354
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce sterującej.
doświadczeni Czytelnicy z pewnością bez trudu ustawią inne przedziały dekodowane przez dekoder. Mniej doświadczonym autor radzi pozostanie przy obszarze przeznaczonym na karty prototypowe: 300h..3lFh.
Sygnały magistrali adresowej A0...A11 zostały także zbuforowa-ne układami U3 i U4, które pracują jako 8-krotne, jednokierunkowe bramy (układy 74541). Ponieważ sygnały adresowe i sterujące (IOWR, IORD, AEN, RST) mają z definicji jeden kierunek (z magistrali komputera do karty rozszerzającej), to wejścia zezwalające Gl i G2 układów U3 i U4 zwarto do masy, odblokowując tym samym te bufory na stałe.
Dodatkowy sygnał zegarowy CLK jest buforowany przez bramkę U7d. Ze względu na występujące przy dużych częstotliwościach tego sygnału zakłócenia, na płytce głównej przedłużacza znajduje się zworka Z6, dzięki której możliwe jest mechaniczne odłączenie tej linii w przypadku nie korzystania z sygnału zegarowego.
Kolejna, trzecia brama U5 buforuje sygnały linii przerwań oraz sygnał I0CS16. Warto zwrócić uwagę, że kierunek buforowania jest przeciwny niż w przypadku poprzednim ze względów oczywistych. Dodatkowe zwory Z4 i Z5 pozwalają na mechaniczne odcięcie linii przerwań komputera od układu przedłużacza w przypadku nie korzystania z niektórych z nich. Jak wynika z praktyki, ko-
rzystanie z linii przerwań sprzętowych jest niezwykle rzadkie, dlatego w takim przypadku zworniki Z4 i Z5 powinny być rozwarte.
Dodatkowo wejścia bufora U5, doprowadzające sygnały przerwań z przedłużacza, zostały zblokowane do masy rezystorami RPl, co wymusza na nich stan niski (nieaktywny) w przypadku nie wykorzystana ich w uruchamianej karcie prototypowej. Sygnał I0CS16 posiada odwrotną polaryzację aktywną, toteż wejście 4 U5 zostało dołączone przez rezystor z drabinki RP2 do plusa zasilania.
Pozostałe sygnały linii przerwań IRQ5. ,IRQ7 są buforowane przy pomocy trzech bramek AND: U8a, U8c, U8d. Rezystory R1..R3 pełnią taką samą rolę jak RPl w przypadku sygnałów IRQ 3,4,10..15.
Dodatkowy sygnał IORD Y (IOCHRDY) jest doprowadzony do złącza Zl poprzez diodę Dl, co pozwala w razie potrzeby na prostą realizację tzw. iloczynu montażowego i wykorzystanie tego sygnału przez kartę rozszerzającą.
Wszystkie zbuforowane sygnały magistrali zostały doprowadzone do złącza Zl, a następnie za pośrednictwem kabla łączącego do płytki rozszerzenia umieszczonej na obudowie komputera.
Wszystkie układy scalone zablokowano kondensatorami lOOnF w celu zmniejszenia zakłóceń na liniach zasilających. Dodatkowo, na płytce z gniazdem testowym zablokowano wszystkie linie napięć zasilających takimi kondensatorami,
a linię +5V dodatkowo kondensatorami elektrolitycznymi C6 oraz Z17.. .Zl 9 na płytce bazowej.
Tuż obok gniazda testowego, wszystkie linie zasilające zostały wyposażone w kołki pomiarowe, oznaczone na schemacie linią przerywaną (pod kondensatorem C6). Dzięki nim możliwe jest dołączenie tylko wymaganych napięć zasilających do karty prototypowej oraz, co często trudne w realizacji, pomiar prądu pobieranego przez daną kartę rozszerzającą na każdej z 4 linii zasilania.
Montaż i uruchomienie
Cały układ elektryczny przedłużacza zmontowano na dwóch dwustronnych płytkach drukowanych z metalizacją otworów. Rys.4 przedstawia rozmieszczenie elementów na płytce bazowej, natomiast rys.5 na płytce ze złączem prototypowym. Widok płytek drukowanych przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru.
Płytka bazowa posiada złocone styki złącza SLOT, co zapewnia niezawodną pracę urządzenia przez wiele lat. Dodatkowo, w celu wzmocnienia konstrukcji płytki ze złączem prototypowym i umożliwienia prawidłowego i jednocześnie pewnego zamocowania w miejscu typowej stacji 5,25", w układzie są dostępne 4 dodatkowe, jednostronne płytki drukowane będące "ściankami" tej płytki. Wykonane w nich otwory umożliwiają prawidłowe przykręcenie do chassis komputera, po
Elektronika Praktyczna 2/98
Przedłużacz 16-bitowej szyny PC-ISA
zlutowaniu całości w typową "skrzynkę".
Montaż należy rozpocząć od płytki bazowej. Przy zachowaniu ogólnie przyjętych zasad montażu układów cyfrowych oraz przy korzystaniu z lutownicy dobrej jakości czynność ta nie sprawi kłopotu, nawet mniej doświadczonym amatorom.
Przed rozpoczęciem montażu należy bezwzględnie, za pomocą drobnoziarnistego papieru ściernego , przeszlifować wszystkie krawędzie płytki, zwracając szczególną uwagę na usuniecie ewentualnych zwarć po stronie złącza komputerowego.
Kondensatory elektrolityczne C17...C19 można wlutować w pozycji leżącej, na płytce pozostawiono w tym celu wystarczającą ilość miejsca. Nie muszę przypominać o stosowaniu podstawek pod wszystkie układy scalone. Złącze Z3 jest opcjonalne, dlatego listwę goldpin montujemy w to miejsce tylko w razie wykorzystywania dodatkowych, nie buforowanych sygnałów magistrali komputera.
Montaż karty bazowej kończy przykręcenie śledzia za pomocą dwóch śrub typu M3. Na koniec jeszcze jedna istotna uwaga. W przypadku użycia jako U6 układu w wersji HCT (HC), należy od strony dolnej płytki przy lutować dodatkowy R-pack do specjalnych punktów lutowniczych oznaczonych jako RP3. Wymusi to wysokie stany logiczne na wejściach adresowych komparatora. W przypadku użycia układu 74LS688 montaż tego elementu jest zbędny.
Odkładamy tak zmontowaną kartę na bok i przystępujemy do zmontowania płytki ze złączem prototypowym. Postępujemy podobnie jak poprzednio. Uwaga, złącze Zl (łączące obie części układu) lutujemy od strony spodniej płytki. Podobnie należy postąpić z kondensatorami blokującymi lOOnF oraz kondensatorem elektrolitycznym C6. Podobnie jak w przypadku złącza Z3 na płytce bazowej, decyzja o wlutowaniu go na płytce rozszerzającej należy do
tajmy jednak o wlutowaniu go podobnie, jak złącza Z2 - czyli od strony dolnej płytki drukowanej.
Po zmontowaniu płytki ze złączem rozszerzającym należy do czterech jej boków dolutować znajdujące się w zestawie ścianki boczne, korzystając z pól lutowniczych po wewnętrznych stronach płytek. Wykonanie tej czynności nie będzie trudne, ponieważ każda z płytek jest dokładnie opisana. Montaż ułatwi także zamieszczone w artykule zdjęcie prototypu przedłużacza.
Tak zmontowane urządzenie po sprawdzeniu poprawności montażu i usunięciu ewentualnych zwarć jest gotowe do uruchomienia. Ponieważ trudno jest bezpiecznie sprawdzić samodzielnie zmontowaną 16-bitowa kartę, autor radzi przedzwonić ją miernikiem zwarć, zwracając szczególną uwagę na linie zasilania +5V.
Po wykonaniu tej czynności można kartę bazowa umieścić w jednym z gniazd komputera. I tu istotna uwaga. W przypadku gdy korzystamy z komputera klasy XT, posiadającego jedynie krótkie słoty na płycie głównej, kartę można także umieścić w takim gnieździe, wtedy jednak część jej złącza będzie wystawać poza złącze na płycie komputera. W takim przypadku należy dodatkowo zewrzeć, od strony dolnej karty bazowej, punkty oznaczone jako X-X, używając w tym celu np. kawałka kynaru.
Przed włożeniem karty do slotu na płycie komputera należy oczywiście odpowiednio, w zależności od potrzeb, ustawić wszystkie zworki konfiguracyjne, jak opisano w poprzedniej części artykułu.
Umocowanie oraz przykręcenie części urządzenia ze złączem prototypowym w miejscu przeznaczonym na 5,2 5" stację dyskietek
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R3, RP1, RP2: 10..47kQ (R-pack
SIL9)
RP3: 10..47kO (R-pack SIL9) opcja
Kondensatory
C1..C5, C7..C16: lOOnF
Có: 1OO^F/1OV
C17..C19: 47^F/10V
Półprzewodniki
Dl: BAT85 (BAT43 lub podobna)
UL U2: 74HCT/LS245
U3..U5: 74HCT/LS541
Uó: 74HCT/LSÓ88
U7: 74HCT/LS32
U8: 74HCT/LS08
Różne
Zl, Z2: złącze goldpin 2x25
Z4+Z5+Z7+Z8: złącze goldpin 2x20
pin (łącznie)
Zó: złącze goldpin 2x1
złącze PC-ISA 16-bit - lkpl.
wtyk Z-FC50 - 2szt.
jumper - 12 szt.
przewód taśmowy 50-żyłowy - ok.
70 cm
śledź - 1 szt.
podstawki pod układy scalone
kończy montaż układu w naszym komputerze. Nie zapomnijmy także o połączeniu obu części przedłużacza kablem taśmowym, zwracając uwagę na prawidłowy jego kierunek. Tak zmontowane stanowisko dla kart prototypowych jest gotowe do pracy.
Na zakończenie warto dodać, że do jednej karty bazowej przedłużacza można równolegle dopiąć dodatkowy, drugi słot prototypowy, zaciskając na kablu taśmowym dodatkowe złącze typu Z-FC50 (podobnie jak łączy się dwa dyski twarde do jednego kontrolera. Dzięki temu uzyskamy podwójne stanowisko, na którym będzie można testować dwie karty prototypowe jednocześnie. Sławomir Surowiński, AVT
ŚLEDŹ
?ooooooooo
a i L 3 & * S 2 3 3 a 3
SSssssss
" .:-7 W W W V W V W W W W "..Ś ł- ".;> -k. *.l -k. i^ 'ŚŚL.'-1^ ^- ]"Ś ^- v-!j v s* u y wtł wti w
pSSSSS
5-B 53 53 53 53
55
4x100nF DO060O060O0O0O0O0000olooO ftn(ni?nr>nrft(5OOOOOOOOOOOOO
-5V -12V +12V
AVT-354/R #1
Czytelnika. Pamię- RyS 5 Rozmieszczenie elementów na płytce rozszerzenia.
Elektronika Praktyczna 2/98
39
Ą Potencjometr audiofilski
tRozładowywarka akumulatorów NiCd
To proste urzqdzenie pozwoli Ci bez trudu utrzymać akumulatory w dobrej kondycji, str. 66.
Generator ^
sygnałów
alarmowych
Jeżeli chcesz zrobić komuś dowcip lub potrzebujesz łatwego w wykonaniu, a przy tym taniego generatora
sygnałów alarmowych - mamy dosko-nałq propozycję dla Ciebie, str. 65.
muzyki
Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że zastqpienie standardowego potencjometru tak mocno rozbudowanym układem elektronicznym nie jest ekonomicznie uzasadnione. Zalety tego układu doceniq z pewnościq wszyscy Czytelnicy, którym zależy na dobrym brzmieniu słuchanej str.
Wyświetlacz LCD >
z interfejsem RS232
Opisany w artykule prosty moduł z procesorem PIC pozwala, poprzez złqcze szeregowe RS232, sterować alfanumerycznym wyświetlaczem LCD
str. 41.
Nowe częstościo-mierze modułowe
Prezentujemy dwa nowe mierniki częstotliwości opracowane przez warszawskq firmę MJM.str. 19.
Termometr dynamiczny ^
Przy pomocy opisanego w artykule modułu można mierzyć temperaturę z dokład-nościq znacznie większq niż w typowych układach pomiarowych, str. 49.
Interfejs GPIB<->Cen-tronics\RS232
Po raz pierwszy na łamach EP zajmujemy się interfejsem GPIB. Opisane w artykule urzqdzenie umożliwia konwersję sygnałów pomiędzy GPIB a Centronicsem lub złqczem szeregowym RS232, str. 87.
A Sterownik rygla z serwomechanizmem
Układ przedstawiony w artykule znacznie podnosi niezawodność sterownika rygla wza-mku sterowanym elektrycznie, str. 45.
Wzmacniacz lampowy audio Ś
Jak widać na zdjęciu, wzmacniacz ten został wykonany w sposób niezwykle efektowny. Może dzięki dużej staranności autora jego brzmienie dorównuje wyglqdowi? Str.
PowerCap - > nowe pamięci nieulotne firmy Dallas
W dziale
"Podzespoły" prezentujemy rodzinę najnowszych pamięci nieulotnych firmy Dallas, str. 25.
Elektronika Praktyczna 2/9S
ri-JnT-
r -
li
AOscyloskopy Infinium firmy Hewlett-Packard
Prezentowane w artykule oscyloskopy sq *gorqcq" nowościq na światowym rynku przyrzqdów pomiarowych. Można zaryzykować twierdzenie, że zastosowane w nich rozwiqzania sq awangardowe i wyznaczajq kierunki dalszego rozwoju przyrzqdów pomiarowych, str. 31.
Elektronika w automatyce
W artykule przedstawiamy kilka popularnych urzqdzeń stosowanych w różnorodnych układach automatyki, str. 27.
______^
Standard JTAG, część 2
W drugiej części artykułu skupiliśmy się na przybli-
IA M zenlu J^zVka JlYifl programowania
interfejsu JTAG. Koncepcję języka JAM opracowała amerykańska firma Alt era, która jest producentem wielu popularnych układów PLD, str. 79.
L Świat hobby
Projekty zagraniczna
Mi ni projekty...................
Inwerter sygnału wideo
Programowalne timery i liczniki Internet dla elektroników.....
27 29
31
Oscyloskopy infinium firmy Hewlett-Packard Projekty
Przedłużacz szyny ISA..............................
Wyświetlacz LCD z interfejsem RS-232 ,, Sterownik rygla z serwomechanizmem Termometr dynamiczny Potencjometr audiofilski
Miniprojekty
Generator dźwięków alarmowych.............
Rozładowywarka do akumulatorów NiCd,
Podzespoły
Nowe pamięci nieulotne firmy Dallas Nowe podzespoły.................................
Notatnik Praktyka
Współpraca OrCADa zAutoTraxem,
Nowe częstości o mi erze modułowe.................................... 19
Profesjonalne złqcza foniczne,
kable i systemy multicorowe...............................................21
JTAG - światowy standard testowania, część 2...............79
Sieci o inteligencji rozproszonej -LonWorks, część 3........83
Projekty Czytelń i kow^^^^^^^^^^^^^^^^^fl
Wzmacniacz lampowy audio.............................................85
Interfejs GPIB <-> Centronics/RS-232...................................87
Info Świat.........................................................................93
Info Kraj............................................................................94
Forum................................................................................*
Listy...................................................................................ł
Kramik+Rynek................................................................971
Dealerzy AVT................................................................104
Wykaz reklamodawców............................................110
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................111
Wyniki konkursów.
..............................20
Elektronika Praktyczna 2/9S
PROJEKTY
Wyświetlacz LCD
z interfejsem szeregowym
kit AVT-375
Rosnąca popularność miniaturowych
mikrokontrolerów powoduje, że
początkujący konstruktorzy
napotykają podczas
realizowania na nich projektu
na szereg trudności. Jedną
z najpoważniejszych jest
ograniczona liczba
wyprowadzeń, co często
utrudnia lub wręcz
uniemożliwia wykonanie
zamierzonych zadań.
O tym, w jaki sposób
można "oszczędnie" podłączyć
do mikrokontrolera
wyświetlacz alfan umeryczny
LCD piszemy w artykule.
RS /
/
R/W
E _, ^An_ _y~A_y\__ _A~\__X"~\___
DB7 X |R7 X |R3 X~ X BF X X AtsX \ /---------\ /--------\ /---------\ /-------- Y ntrr y Y DR3 Y
DB6 X |RB X |R2 X~ X AC6X X AC2X \ /--------\ /-------\ /--------\ /------ y DRB V X DR2 V
DB5 X IH5 X IH1 X ~x^x xr^>r ~X DR5 X X DR1 X
DB4 V IDiI V IDn V X Ittł X lnu X \/73;\/------\/ w \/ \/-------\/ _ \/-------
Zapis rozkazu do wyświetlacza LCD Odczyt flagi ząjetoscjJBS) 1 licznika adresów (AC) Odczyt rejestru danych (DR
Rys. 1.
Spotykane na rynku popularne wyświetlacze alfanumeryczne LCD mają nie tylko unormowane wymiary, ale - co jest znacznie dla elektronika ważniejsze - ten sam interfejs równoległy. Wadą tego interfejsu jest duża liczba wykorzystywanych linii I/O, skutecznie zniechęcająca do stosowania tych wyświetlaczy w małych systemach mikroprocesorowych, a szczególnie tam, gdzie mikrokontroler z 16 liniami I/O jest szczytem "rozpa-sania" i każda linia jest cenna. Proponujemy zatem ów interfejs równoległy zastąpić interfejsem szeregowym.
Interfejs równoległy stosowany w wyświetlaczach alfanumerycznych LCD został opracowany przez firmę Hitachi. Specjalizowane procesory, sterujące wyświetlaniem segmentów, zapewniają wiele sposobów obróbki wyświetlanego tekstu, m.in. czyszczenie ekranu, sprowadzanie kursora do pozycji zerowej, wyłączanie/włączanie treści całego kranu, operacje na kursorze, przesuwanie tekstu.
Interfejs równoległy występuje w dwóch odmianach: 4-bitowej i 8-bitowej. Sposób wyboru wersji magistrali jest programowy. Wersja 8-bitowa pozwala przesyłać dane i rozkazy na pełnej magistrali
8-bitowej, dostępnej na złączu krawędziowym wyświetlacza LCD. Wersja 4-bitowa czyni to połówkami bajtów, najpierw starsza tet-rada, potem młodsza.
W obydwu przypadkach są jednak nieodzowne trzy sygnały kontroli współpracy:
- RS - sygnał wyboru rejestru, z którego dane będą pobierane, albo do którego będą trafiać: RS=0 oznacza wybór rejestru rozkazowego, RS=1 to wybór rejestru pamięci RAM;
- R/W - sygnał kieruneku przesyłania danych: R/W=0 oznacza zapis do wyświetlacza, R/W=l oznacza odczyt z wyświetlacza;
- E - sygnał zezwolenia na wykonanie operacji.
Z tego wynika, że minimalna liczba linii potrzebnych do zapewnienia współpracy z wyświetlaczem LCD wynosi 7. jest to dużo, jeśli mamy do dyspozycji mikrokontroler z wolnymi kilkoma liniami I/O.
Ponadto, czy rzeczywiście potrzebujemy pełnej szybkości przesyłania informacji na ekran (według katalogu 12 0us na jeden znak), której treść jest realnie zauważalna dopiero po kilkuset milisekundach?
Spowolnimy zatem transfer informacji stosując interfejs szeregowy. Niewątpliwą zaletą interfejsu szeregowego jest niezbędna, w najlepszym razie, jedna linia danych. Aby zapewnić minimalną kontrolę transmisji dodaje się jeszcze dwie linie stanu i rozdziela linię da-
Elektronika Praktyczna 2/98
41
Wyświetlacz LCD z interfejsem szeregowym
nych na linię danych odbieranych i linię danych nadawanych. Cały, dość prosty, interfejs szeregowy może więc mieć cztery linie. W ten sposób, w stosunku do rozwiązania proponowanego przez producenta wskaźników LCD odzyskujemy trzy linie, które na pewno w małym systemie mikroprocesorowym zostaną zastosowane do innych, znacznie ważniejszych celów.
Współpraca LCD <-> mikroprocesor
Jak zostało wspomniane wyżej, interfejs równoległy może być 8-albo 4-bitowy. Interfej s 8 -bitowy z góry odrzucamy, ponieważ wykorzystuje łącznie 11 linii, zainteresujemy się natomiast interfejsem czterobitowym.
Współpraca pomiędzy sterownikiem wyświetlacza i mikiokon-tiolerem opiera się na 8-bitowym słowie. Ośmiobitowe są zarówno kody wyświetlanych znaków, jak i rozkazy. Siłą rzeczy w czterobitowym interfejsie bajt będzie dzielony na dwie części, zwane tet-radami. Rozróżnia się bardziej znaczącą (starszą) i mniej znaczącą (młodszą) tetiadę.
Linie danych w interfejsie czterobitowym zostały przypisane do linii DB4..DB7 wyświetlacza LCD, a pozostałe linie, czyli DB0..DB3, nie biorą udziału w transmisji. Szczegóły są widoczne na rys. 1.
Transmisja przebiega w dwóch cyklach: najpierw jest przesyłana starsza tetiada, a potem młodsza.
Cała transmisja odbywa się przy udziale sygnałów sterujących: RS, R/W, E.
W czasie tworzenia oprogramowania należy pamiętać o pewnych różnicach pomiędzy odczytem z wyświetlacza, a zapisem do niego. Kiedy dane mają być przekazane do wyświetlacza, faktyczny zapis rozpoczyna się od wykrycia opadającego zbocza sygnału E. Odczyt danych z wyświetlacza jest możliwy tylko wtedy, gdy E=l.
Opis układu
Do wykonania prostego interfejsu szeregowego wykorzystamy mikiokontioler PIC16C54. Ów procesorek będzie zapewniać odbiór danych i ich przesłanie do wyświetlacza LCD. Przykład takiego rozwiązania przedstawiono na rys. 2.
Złącze Wl symbolizuje złącze krawędziowe wskaźnika. Z rys. 2 wynika, że transmisja pomiędzy mikrokontiolerem ICl a wskaźnikiem W1 odbywa się według czterobitowego formatu: do czterech najstarszych linii portu PB mikiokontrolera są dołączone cztery najstarsze linie danych wskaźnika. Z kolei trzy najmłodsze linie portu PB obsługują trzy linie kontroli współpracy.
Mikro-kontroler jest taktowany sygnałem
nour niN
TSOUT TSIN
R1IN R1OUT
RSIN ROOUT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 47kn PR1: 5kn Kondensatory
Cl, C5: lOOnF
C2, C3: 20pF
C4: 22^F/25V
Có, C7, CS, C9: 22^F/10V
Półprzewodniki
ICl: PIC16C54 (zaprogramowany)
IC2: MAK232 (lub podobny)
Różne
Xl: kwarc 4MHz
zegarowym z generatora kwarcowego o częstotliwości 4MHz, w ten sposób jest zapewniona dobra stabilność transmisji w czasie odbioru informacji z portu szeregowego.
Port szeregowy tworzą cztery linie portu PB. W tej wersji oprogramowania wy-stępuj e
PIO1HM
Rys. 2. Schemat elektryczny układu.
tylko linia RXD, a pozostałe linie mogą być zastosowane do innych celów.
Układ IC2 jest dwukierunkowym konwerterem poziomów ze standardu TTL na standard interfejsu RS-232C, przewidującego napięcia + 10V i -10V.
Oprogramowanie
W czasie pisania programu, autor skorzystał z firmowych procedur obsługi portu szeregowego, zawartych w nocie aplikacyjnej AN593. W czasie badania
42
Elektronika Praktyczna 2/9S
Wyświetlacz LCD z interfejsem szeregowym
1 bajt
2 bajt
3 bajt
FE
EF
1
Rys. 3. Format przesyłanej ramki.
przydatności tych procedur okazało się, źe trzeba je nieco zmodyfikować.
Oprogramowanie składa się z dwóch grup procedur: procedur obsługi portu szeregowego i procedur współpracy ze wyświetlaczem LCD.
Autor przyjął, źe oprogramowanie powinno sprawiać wrażenie "prawie przezroczystego" z punktu widzenia sygnałów sterujących wyświetlaczem. Przyjęto stałą prędkość transmisji, wynoszącą 9600 bitów na sekundę. Transmisja jest a synchroniczna, o długości słowa 8 bitów, zakończona jednym bitem stopu, pierwszym przesyłanym bitem jest bit najstarszy.
Do portu szeregowego są wysyłane kody odpowiednich rozkazów i danych w sposób podobny, jakby to był wyświetlacz LCD.
Format takiej "ramki" przedstawiono na rys. 3.
Ramka składa się z czterech bajtów. Pierwsze dwa bajty stanowią bajty
- SetLines - pro-4 bajt cedura przesyła-
RSlP |dflnBlubroztaz| jąca starszą tetia-Ś" ^^^"^^^" dę na linie danych wyświetlacza,
- ZapDan - procedura zapisu danej do wyświetlacza,
- ZapRozk - podprogram zapisu rozkazu do wyświetlacza,
- liczne podprogramy wydawania poleceń wyświetlaczowi.
Dostarczono tablicę definicyjną polskich znaków diakrytycznych, chociaż w tej wersji oprogramowania nie jest wykorzystywana. Skorzystano w tym celu z możliwości kontrolera wyświetlacza do definiowania własnych ośmiu znaków. Wskutek szczupłości miejsca w pamięci wskaźnika zdecydowano się tylko na litery wielkie.
Montaż układu
Konstrukcyjnie układ zrealizowano w postaci "kanapki" składającej się z płytki mikiokontio-lera i płytki typowego wyświetlacza LCD 2x16 znaków. Montaż zaczynamy od płytki mikrokont-rolera (rozmieszczenie elementów na rys. 4, a układ ścieżek na wkładce wewnątrz numeru). Kolejność montażu podzespołów jest dowolna. Po zamontowaniu synchronizujące, dwa na- wszystkich podzespołów na płyt-stępne zawierają właści- ce mikiokontiolera, skręcamy obie
płytki za pomocą czterech śrubek M2,5xl6, nawlekając na nie tulejki dystansowe, albo nakręcając dwie, trzy nakrętki. Skręcamy obie płytki w taki sposób, aby złącza krawędziowe pokryły się ze sobą. Potem należy oba te złącza zewrzeć za pomocą sreb-rzanki.
Należy zwrócić uwagę, że układ nie ma wewnętrznego stabilizatora napięcia i do uruchomienia będzie wymagał stabilizowanego napięcia 5V. Po podłączeniu układu do zasilania można go sprawdzić korzystając z aplikacji napi-s ane j sp e ej alnie do tego celu. Przedtem należy połączyć linię RXD z linią TXD wybranego portu
wą informację. W bajcie trzecim przesyłany jest stan
linii RS i R/W, a w bajcie ostatnim znajduje się dana albo rozkaz. W zależności od stanu linii RS i R/W mikiokontioler podejmuje decyzję o interpretacji odebranej ramki.
Na uwagę zasługują procedury współpracy wyświetlacza LCD z mikroprocesorem, a należą do nich:
INTERFEJS SZEREGOWY JP1
4MHz
*
szeregowego komputeia oraz masy obu urządzeń. Mirosław Lach, AVT mlach@polbox.com
Litera tui a
1. Nota aplikacyjna firmy Micro-chip AN593, dostępna także w In-ternecie, pod adresem http:// ww w .microchip. com
2. Teoria złącza RS-232, Zeszyt USKA mikroprocesory, pamięci nr 1/94.
Oprogramowanie służące do testowania opisanego w artykule wskaźnika oraz kod źródłowy programu dla ICl są dostępne w In-ternecie pod adresem:
h ttp: i i www. a vt. com .pil a vtlepl download.htm
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 2/9S
43
PROJEKTY
Sterownik rygla
z serwomechanizmem
kit AVT-364
Proponowany układ jest
drugim z serii urządzeń
będących "przełożeniami"
pomiędzy układami
e lektroni czn ymi
a mechanicznymi. W naszym
piśmie zajęliśmy się już
problemem sterowania silników
krokowych - silników dających
konstruktorowi wręcz
nieograniczone pole działania,
zapewniających nieosiągalną
dla innych silników precyzję
i, co być może najważniejsze,
umożliwiających "napędzanie"
różnych urządzeń bez
stosowania skomplikowanych
przekładni mechanicznych.
Temat silników krokowych
był także wielokrotnie
poruszany w "młodszej
siostrze" EP - Elektronice dla
Wszys tki ch, gdzi e
opublikowano wiele opisów
sterowników do tych silników.
Chciałbym zapoznać Czytelników z niezwykle ciekawym, i dającym konstruktorom także wielkie możliwości, urządzeniem elektromechanicznym. Dla tych Czytelników, którzy zajmują lub zajmowali się modelarstwem i konstruowali modele klasy RC, urządzenie to nie będzie żadną nowością. Znają je od dawna, ale być może nie wiedzą, jak jest zbudowane i jak należy nim sterować, aby maksymalnie wykorzystać jego możliwości.
Każde urządzenie elektroniczne musi do czegoś służyć, chociażby do robienia dowcipów. Musi posiadać jakieś wejścia i wyjścia, służące do wprowadzania danych i prezentacji efektów pracy układu. Najczęściej nie mamy z tym większych kłopotów. Na rynku są dostępne wszelkiego rodzaju klawiatury, wyświetlacze, przetworniki elektroakustyczne, wystarczy tylko odpowiednio połączyć "kabelki". Kłopoty zaczyna-
Sllnlt oloktryczny +,8..GVDC
Kńłto napędowa
Potsncjomtfr
machinlczna
Rys. 1. Schemat bloko^wy przedstawiajqcy konstrukcje serwomechanizmu.
kiedy efektem pracy uMadu elektronicznego ma być działanie mechaniczne: poruszanie "czegoś". Weźmy najprostszy przykład: chcemy zbudować model samochodu lub statku. Nie jest na razie istotne, czy nasz model będzie sterowany drogą radiową, podczerwienią czy też najprostszą metodą - poprzez kabel. W każdym wypadku musimy drogą elektroniczną przekazać do modelu informa-
cje o kącie, pod jakim musi zostać ustawiony mechanizm skrętny kół lub ster kierunku.
Informacje takie można przekazać stosunkowo łatwo, ale co ma poruszać mechanizmy wykonawcze? Co ma ustawić np. ster wysokości w modelu samolotu? Musi to być wykonane z wielką precyzją i praktycznie bez jakiegokolwiek opóźnienia, bo inaczej tor podejścia do lądowania może zakończyć się kilka metrów pod ziem ią. Me chani zm wy kona w c zy musi się poruszyć o dokładnie taki sam kąt, o jaki przesunęliśmy manipulator w nadajniku.
Inny przykład: chcemy zdalnie sterować kamerą wideo podczas wykonywania zdjęć przyrodniczych lub też poruszać taką kamerą w systemie dozoru. Samodzielne wykonanie potrzebnych nam układów mechanicznych raczej nie wchodzi w grę, chyba, że ktoś jest fanatycznym wielbicielem mechaniki precyzyjnej i posiada odpowiednio wyposażoną pracownię. Na szczęście takie układy mechaniczne są od dawna produkowane seryjnie i można je bez większych problemów nabyć za niewygórowaną cenę. Są to serwomechanizmy modelarskie.
Czym jest ten, tak reklamowany przez autora, serwomecha-
Elektronika Praktyczna 2/9S
45
Sterownik rygla z serwomechanizmem
zasilanie +
Rys. 2. Schemat blokowy układu elektrycznego serwomech anizmu.
nizm? Produkowane są serwomechanizmy różnych typów: od potężnych urządzeń do zastosowań przemysłowych, skomplikowanych siłowników napędzających stery bojowych i cywilnych samolotów w systemie FLY BY WIRE, aż po proste i tanie serwa modelarskie (widoczny na zdjęciu modelu).
Na rys. 1 przedstawiono blokowo budowę serwomechanizmu, Oto krótkie scharakteryzowanie najistotniejszych elementów.
Silnik napędowy. Jest to silnik komutatorowy prądu stałego, pracujący w zakresie napięć od 4,8..6VDC. Pomimo niepozornych wymiarów, silnik taki wyróżnia się bardzo starannym wykonaniem i dużą sprawnością. Zastosowanie takiego właśnie silnika jest konieczne, ponieważ serwo musi pracować z dużą prędkością i jednocześnie wytwarzać duży moment obrotowy, czyli spełniać dwa sprzeczne ze sobą warunki. Przekładnia mechaniczna. Je st to zespół kółek zębatych, najczęściej wykonanych z wysokiej jakości tworzywa sztucznego. Zadaniem przekładni jest redukcja wysokich obrotów silnika i zapewnienie właściwego momentu obrotowego serwa.
Potencjometr osadzony bezpośrednio na wale napędzają- Cym mechanizmy wykonawcze. Napięcie na środkowej nóżce potencjometru jest proporcjonalne do kąta pod jakim aktualnie jest ustawione kółko sterujące mechanizmem wykonawczym.
Układ elektroniczny. Jest on zwykle zrealizowany na jednym, wyspecjalizowanym układzie scalonym. Zadaniem "elektronicznego serca" serwa jest porównanie napięcia otrzymywanego z potencjometru z napięciem otrzymanym po przetworzeniu informacji podanej na wejście układu (np. z odbiornika radiowego) i takie sterowanie kierunkiem obrotów silnika, aby napięcia te były równe. Jest to klasyczny przykład sprzężenia zwrotnego, równie podręcznikowy, jak regulator Watta. Na rys. 2 pokazano schemat blokowy serwomechanizmu, ale najbardziej interesująca będzie informacja o rodzaju sygnału wejściowego, jaki musi być dostarczony na wejście serwa. Przebieg tego sygnału pokazano na rys. 3. Został on zarejestrowany bezpośrednio na wyjściu odbiornika zdalnego sterowania, obsługującego jednocześnie cztery serwa. Jak widać na rysunku, do serwomechanizmu są wysyłane, w odstępach 18,2ms, krótkie impulsy dodatnie z odbiornika. Czas trwania tych impulsów
Mmsec <----------->
serwo 1
Rys. 3. Przebiegi sterujące pracą serwomechanizmu.
wynosi od 1 do 2ms. Właśnie czas trwania tych impulsów decyduje o wartości napięcia porównywanego z napięciem otrzymywanym z potencjometru pomiarowego.
Największymi zaletami serwomechanizmu jest jego duży (kilka kg/cm) moment obrotowy i wielka szybkość działania. Można nawet zaryzykować stwierdzenie, że serwo reaguje bez opóźnienia, ponieważ człowiek nie jest w stanie tak szybko przesunąć drążka manipulatora, aby opóźnienie serwomechanizmu było zauważalne. Mechanizmy te cechuje z zasady duża trwałość i niezawodność. Od ich jakości zależy bowiem bezpieczeństwo modelu, którego wartość wynosi nieraz kilka tysięcy złotych (nie licząc trudnej do oszacowania wartości ogromnego nakładu pracy włożonej w jego wykonanie)!
Większość produkowanych współcześnie serwomechanizmów modelarskich posiada standardo-
CON1 Do serwomechanizmu
1 2 3
GND
OUT
Rys. 4. Schemat elektryczny urządzenia.
46
Elektronika Praktyczna 2/98
Sterownik rygla z serwomechanizmem
we wymiary. Są one zwykle zasilane napięciem 4,8..6VDC i sterowane identycznymi sygnałami. Zakres napięć zasilających wynika z faktu, że odbiorniki radiowe aparatur do zdalnego sterowania i serwomechanizmy są zasilane z zasady ze wspólnego źródła, którym są cztery baterie R6 lub cztery akumulatorki NiCd. A teraz pora na bardzo ważną uwagę praktyczną. Większość producentów podaje maksymalny kąt, o jaki może obrócić się kółko serwomechanizmu. Może on być równy ą45 lub ą60 od neutrum. Tak więc całkowity kąt obrotu serwa wynosi 90 lub 120, co w niektórych, nietypowych zastosowaniach może okazać się zbyt małą wartością. Z praktyki jednak wynika, że większość serwomechanizmów, szczególnie tych prostych i tanich, można obrócić o znacznie większy kąt, przekraczający nawet 180. Należy wtedy odejść od "podręcznikowych" wartości długości impulsu sterującego i stosować impulsy nieco krótsze i dłuższe. Na taki chwyt nie dadzą się jednak "nabrać" nowoczesne serwa sterowane mikroprocesorami, których stosowanie w naszych prostych konstrukcjach nie ma najmniejszego technicznego i ekonomicznego uzasadnienia.
Niezwykłe zastosowanie
Proponowany układ jest chyba najprostszym, lecz w praktyce bardzo użytecznym, przykładem wykorzystania serwomechanizmu. W literaturze dla elektroników opisano dziesiątki układów najróżniejszych zamków elektronicznych (sam mam kilka na sumieniu). Najczęściej jednak taki opis kończył się lakonicznym stwierdzeniem w rodzaju: " po prawidłowym wybraniu kodu na wyjściu układu pojawia się stan wysoki". I co dalej? Co właściwie mamy podłączyć do tego wyjścia, aby uzyskać możliwość pewnego zamknięcia np. drzwi do mieszkania?
Najczęściej, jako układy wykonawcze zamków elektronicznych, są wykorzystywane rygle elektromagnetyczne. Jest to jednak zamknięcie raczej symboliczne, taki rygiel można bowiem wyważyć mocniejszym kopnię-
ciem. Przydałoby się coś mocniejszego (np. solidny rygiel lub zasuwa podobna do stosowanych w zamkach mechanicznych). Skok takiego rygla musi jednak wynosić co najmniej 1..2cm i o zastosowaniu elektromagnesu nie ma co nawet myśleć. Cały ten problem możemy w prosty i tani sposób rozwiązać stosując serwomechanizm modelarski. Układ nim sterujący jest prosty i tani, a można go wykonać dosłownie w kilkanaście minut. Układ może współpracować z dowolnym zamkiem elektronicznym, na którego wyjściu pojawia się niski i wysoki poziom logiczny.
Opis działania układu
Schemat elektryczny sterownika serwomechanizmu został pokazany na rys. 4 i, jak widać, wzmianka o prostocie układu nie była bynajmniej przesadną. Układ został zbudowany z wykorzystaniem dwóch układów scalonych NE555. Pierwszy z nich - ICl - pracuje w typowym układzie generatora astabilnego. Generuje on przebieg o okresie ok. 20ms. Drugi układ jest wykorzystywany jako generator monosta-bilny, wyzwalany opadającym zboczem przebiegu generowanego przez ICl. Tak więc, IC2 co 20ms generuje impuls o czasie trwania zależnym od pojemności C2 i rezystancji PRl i R2 oraz, po włączeniu tranzystora Tl, PR2 i R5. Jeżeli tranzystor Tl nie przewodzi, to czas trwania impulsu generowanego przez IC2 wynosi ok. 2ms. Jeżeli na wejście układu (IN) zostanie podany stan wysoki, to tranzystor T2 zacznie przewodzić, polaryzując za pośrednictwem rezystora R8 bazę tranzystora Tl. Po włączeniu tego tranzystora rezystancja PR1+R2 zostanie zbocznikowana rezystancją PR2+R5 i czas trwania impulsu wyjściowego zostanie skrócony do ok. lms.
Generowany przez IC2 ciąg impulsów idealnie odpowiada przebiegowi, jaki powinien być podawany na wejście serwomechanizmu dołączonego do złącza CONl. Jeżeli na wejście IN układu zostanie doprowadzony stan niski, to kółko serwa
będzie znajdować się w jednym ze skrajnych położeń. Po zmianie stanu niskiego na wysoki kółko obróci się, zajmując drugie ze skrajnych położeń (wykonując obrót o kąt ustalony za pomocą PRl i PR2). Jak już wspomniano, kąt ten może nawet przekraczać 180.
Z kółkiem serwa jest połączony mimośrodowo rygiel zamka, który jest przesuwany z jednego położenia do drugiego. Ze standardowym kółkiem napędowym stosowanym w serwach modelarskich skok rygla może wynosić ok. 2cm. Większy skok możemy uzyskać stosując kółko o większej średnicy, lecz związane to będzie ze zmniejszeniem siły napędzającej rygiel. Połączenie serwa z ryglem zostało dodatkowo objaśnione na rys. 5.
Montaż i uruchomienie
Na wkładce wewnątrz numeru została przedstawiona, dość nietypowo wyglądająca, płytka obwodu drukowanego, a na rys. 6 rozmieszczenie na niej elementów.
Płytka składa się z dwóch części o identycznych wymiarach. W jednej został wycięty prostokątny otwór umożliwiający zamocowanie standardowego serwa modelarskiego, a na drugiej został umieszczony układ elektroniczny.
Możemy go zmontować na trzy sposoby.
1.Pozostawić płytkę taką, jaką jest i umieścić serwomechanizm w jednej płaszczyźnie z częścią elektroniczną. 2.Przeciąć płytkę za pomocą piłki do metalu wzdłuż zaznaczonych na stronie opisowej linii i zlutować ją pod kątem prostym. Na płytce są umieszczone specjalnie przygotowane, odpowiednio duże punkty lutownicze umożliwiające połączenie dwóch części przez lutowanie.
3.Przeciąć płytkę i wykorzystać tylko jej "elektroniczną" część.
Serwomechanizm
Cięgło
Ruch rygla
Rygiel blokujący
Rys. 5. Sposób sterowania rygla zamka przy pomocy serwomechanizmu.
Elektronika Praktyczna 2/98
47
Sterownik rygla z serwomechanizmem
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Niezależnie od tego, który sposób wykonania urządzenia wybierzemy, montaż musimy przeprowadzić w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych i ewentualnym przykręceniu serwomechanizmu do płytki. Jako złącze CONl zastosujemy trzy goldpiny, uzyskując w ten sposób gniazdo pasujące do standardowego wtyku serwa.
Układ zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga uruchamiania, a jedynie prostej regulacji za pomocą potencjometrów montażowych PRl i PR2. Potencjometrami tymi ustawiamy dwa skrajne położenia kółka napędowego serwomechanizmu.
Układ powinien być zasilany napięciem 4,8..6VDC, najlepiej stabilizowanym. Pobór prądu przez część elektroniczną jest niewielki, ale mocno obciążone serwo może chwilowo pobierać prąd nawet kilku amperów (serwomechanizmy wyczynowe).
Opisany powyżej prosty układ jest jedynie przykładem wykorzystania tak użytecznego mechanizmu, jakim jest modelarskie serwo.
Nie mam bynajmniej zamiaru na tym poprzestać i jeżeli Redaktor Naczelny EP pozwoli, to w najbliższym czasie zostanie opublikowany kolejny opis układu wykorzystującego serwomechanizmy. Ponadto, jeżeli idea stosowania tych urządzeń w naszych konstrukcjach spotka się z uznaniem Czytelników, to poczynione zostaną starania, aby trudne do zdo-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRL PR2: 10kO miniaturowy
potencjometr montażowy
Rl, R6, R7, R8: lka
R2: 33kO
R3: 10kO
R4: 220kO
R5: 20kO
Kondensatory
Cl: 4,7nF
C2: 47nF
C3, C5: lOnF
C4, C7: lOOnF
Có: lOO^F/ó^y
Półprzewodniki
IC1, IC2: NE555
Tl: BC557 lub odpowiednik
T2: BC548 lub odpowiednik
Różne
CONL CON2: 3 goldpiny
bycia, standardowe serwomechanizmy modelarskie znalazły się w ofercie handlowej AVT.
Pomyślcie tylko, ile ciekawych urządzeń można zbudować z ich wykorzystaniem i napiszcie do naszej redakcji. Zbigniew Raabe, AVT
48
Elektronika Praktyczna 2/98
INTERNET
Darmowe narzędzia z Internetu
Oprogramowanie projektowe dla układów ISP firmy Lattice
Największym problem em
dla projektantów,
pragnących tworzyć
urządzenia
z wykorzystaniem
nowoczesnych technologii
PLD, jest dostęp do
odpowiedniego
o pro gram owania
narzędziowego. Dotychczas
producenci starali się
wprowadzać na rynek
bardzo rozbudowane
pakiety narzędziowe,
których możliwości i cena
zazwyczaj przerasiafy
potrzeby i możliwości
finansowe indywidualnych
użytkowników.
Drugim, istotnym
problemem jest rosnąca
popularność układów
program o wa nych
w systemie (ISP), co
pozwala użytkownikom
zminimalizować wydatki
związane z zakupem
programatora i kolejnych
adapterów.
Uświadomili to sobie
także producenci układów
program o wa nych.
Możliwości pakiet ISP Syn ario
/ kornpilacia projektów
zapisanych w postaci
tekstowe] w języku ABEL-HDL, / kompilacja projektów
zapisanych w postaci
schematu (i) logicznego,
który jest budowany
z elementów przygotowanych
przez producenta, / łączenie modułów graficznych
i tekstowych w jednym
schemacie, / graficzna analiza (symulacja)
funkcjonalna projektu, / analiza czasowa projektu, / graficzna edycja rozkładu
wyprowadzeń, / kompilacja i fitting dla
układów ispLSI203/1016/
1016E
lektronika Praktyczna 1/9S
I J'l II Jl *
!
docelowego - dostępne są wszelkie mutacje układów ispLSI1016 oraz ispLSI2032. Można także wybrać jako urządzenie docelowe układ ogólny, generic device, co pozwala na stworzenie i symulację logiczną projektu bez określania z góry docelowej architektury układu.
Pakiet ISP Synorio dopuszcza dwa sposoby opisu tworzonego układu - nieco bardziej elastyczny, lecz niezbyt lu-
Rys. 1.
Oprogramowanie ISP Synorio jest kompletnym zestawem narzędzi
umożliwiającym tworzenie projektów dla układów serii ispLSI2032(V), ispLSI1016 oraz isp-LSI1016E w obudowach 44 i 48-pinowych. Pakiet powstał w wyniku współpracy programistów firm Lattice oraz Syna-rio i jest bardzo zbliżony możliwościami oraz wyglądem menu i ekranów do programu dostarczanego wraz z zestawem ISP Synorio Stor-ter Kit (opisaliśmy go w EP9/96).
"Przewodnikiem" po programie jest przejrzysty shell (rys. 1). W oknach tego programu wyświetlane są ikony symbolizujące poszczególne procesy niezbędne do skompilowania projektu. Na rys. 2 przedstawiono okno selekcji układu
Rys. 2.
\
Rys. 3.
Co musisz wiedzieć, zanim zaczniesz ściągać program JSP Synorio:
K udostępnienie programów przez firmę Lattice jest uwarunkowane wypełnieniem internetowej ankiety, do której skierowanie znajduje się na stronie: www.latticesemi.com/fp/sy-nario. html,
K oprócz programów Lattice udostępnił niezwykle ciekawą dokumentację (m.in. opis języka ABEL-HDL, instrukcje do programów, dokumentację programatora ISP i wiele innych),
K niezbędnym do praktycznych zastosowań uzupełnieniem oprogramowania jest prosty programator ISP. Konstrukcję zgodną z zaleceniami Lattice opisaliśmy w EP4/96 (kit AVT-300p), dokumentacja programatora dostępna jest także na opisywanej stronie w Internecie,
X oprogramowanie jest za darmo, ale kompletny pakiet ma objętość ok. 18MB, co powoduje, że przy połączeniu modemowym czas ściągania może wynosić nawet ok. 2 godzin! Czas ten wydłuży się, jeżeli zdecydujesz się ściągnąć dodatkowo komplet dokumentacji udostępnionej w postaci plików *.pdfprzez firmę Lattice (zajmuje ona nieco ponad 12MB),
K przed rozpoczęciem ściągania musisz wybrać wersję pakietu dostosowaną do posiadanego systemu operacyjnego. Lattice udostępnia dwie wersje - jedną dla Windows 95/NT 4.0 oraz drugą - dla Windows 3.1/NT 3.51. W przypadku wybrania wersji dla starszych Windows należy dodatkowo ściągnąć biblioteki Win32s (ok. 3MB).
27
INTERNET
ifi- +14;
Rys. 4.
biany opis tekstowy oraz schemat logiczny. Na rys. 3 znajduje się widok okna edytora schematów z przykładowym projektem zrealizowanym z wielu elementów podstawowych (tzw. prymi tywów). Znajduje się tam także blok graficzny zdefiniowany uprzednio tekstem (U14 - scaler). Jak więc widać, oprogramowanie ISP Synario umożliwia tworzenie projektów o strukturze hierarchicznej, co ogromnie ułatwia tworzenie projektów składających się z rozbudowanych bloków logicznych, trud-
nych do opisania w sposób standardowy. Na rys. 4 pokazany został pasek narzędziowy edytora schematów.
Niedocenianym, zdaniem autora, narzędziem projektowym są języki opisu sprzętu (HDL) dla układów PLD (CUPL, ABEL i inne narzecza HDL). Na rys. 5 zostało przedstawione okno edytora tekstowego. Zapisano tam fragment opisu w języku ABEL-HDL. Dzięki inter-aktywnej analizie zapisywanego przez edytor opisu źród- Rys. 6. ł o w e g o
(pierwotnego), powstają wyróżnione kolorami pola tekstu, co znacznie podnosi jego czytelność
i ułatwia analizę.
Jeżeli pomyślnie przebrniemy przez zawiłości ABEL-a i edytora schematów możesz skompilować projekt (rys. 6) i przy pomocy prostego programatora ISP (np. tego, który opisaliśmy
w EP4/96, kit AVT-300p) zaprogramować układ. Jeżeli nie popełni-liśmy błędu koncepcyjnego, to nowe z urządzenie z magicznym dotąd PLD ruszy od razu!
Pakiet ISPSynorio jest dostępny w Internecie.
pod adresem:
ht t p :/ww w. la tt ic e.c om/H p/
synario.html Piotr Zbysiński, AVT
Wymagana sprzętowe pakieti ISP Synario
/ oprogramowanie wymaga
Windows 3 1/95 lub NT, / procesor 486 (lepiej Pentium
100 lub mocniejszy), / 8MB pamięci RAM (lepiej
16MB), /dysk twardy z ok 25MB
wolnego miejsca
JTAG bez tajemnic
Prezentowany program jest prostym w obsłudze narzędziem umożliwiającym samodzielne poznanie zasady działania interfejsu testowego JTAG (szczegóły znajdziesz
w artykule na str. 75).
mów ich działania.
Bardzo efektownie są przygotowane animowane symulacje testowania
układów SN74BCT8244A, dzięki którym można "zajrzeć do wnętrza wszelkich modułów logicznych i biorących udział w teście.
Rys. 3.
Rys. 1.
Jest to oprogramowanie dość już leciwe (ma ono ponad 6 lat!), lecz jego walory edukacyjne i poznawcze ogromne.
Twórcy tego oprogramowania w niezwykle sugestywny sposób pokazali zagrożenia wynikające z niedoskonałości dotychczas stosowanych metod testowania układów cyfrowych (rys. 2). Sporo miejsca poświęcili także na omówienie poszczególny c h f ragm en tó w mo d u -łów tworzących interfejs JTAG (rys. 3) i algoryt-
Rys. 4.
tycznych testerów dla układów cyfrowych , o p racowanych przez konstruktorów firmy Texas Instruments (rys. 5).
Wymagania sprzętowe programu są niewielkie - w praktyce wy s tar cza d o w o 1 ny komputer PC wyposażony w kartę graficzną EGA lub VGA i dysk twardy z ok. 4,3MB wolnego miejsca. Program dostępny w Inter-necie jest ma objętość ok. 1MB, co powoduje, że można go dość szybko "ściągnąć" także standar-d owym mo d e mem.
Program symulujący testowanie podzielono na trzy części - pierwsza z nich pozwala obserwować przykładowy test pojedynczego układu (rys.
Rys. 2.
4), druga - dwóch układów połączonych szeregowo (zgodnie z zasadami JTAG), a najciekawsza z nich - trzecia - umożliwia samodzielne zaprojektowanie procedury Rys. 5. testowej i obserwację sposobu jej realizacji.
Ciekawym, lecz nieco już przestarzałym dodatkiem, jest krótka prezentacja gotowych rozwiązań automa-
Oprogramowanie Scon-edu jest dostępne w Intern ecie pod adresem: htt p J/www .t i. com/sc/da ta/
jta g/sc a ned u. exe Piotr Zbysiński, AVT
28
Elektronika Praktyczna 1/98
PROJEKTY
Termometr dynamiczny
kit AVT-246
W artykule opisano
nieskomplikowany układ do
pomiaru temperatury. Może
on mierzyć temperatury
w przedziale -3O.. + 15OC. Na
wyjściu pojawia się napięcie
odpowiadające temperaturze
wyrażonej w stopniach
Celsjusza ze współczynnikiem
10mV/C.
Bardzo cenną zaletą
układu jest możliwość
współpracy jednego
przetwornika z kilkoma
czujnikami, a także możliwość
wymiany czujników bez
potrzeby każdorazowej
kalibracji termometru. Układ
może być wykorzystany do
współpracy z modułami
rodziny AVT-104, albo
z dowolnym woltomierzem
napięcia stałego
o zakresie 2V.
I -cent
U-fltamp.)
U-conot
U =
Rys. 1. Najprostsze przetworniki temperatura-napiecie.
Elektronika Praktyczna 2/9S
II i
W ciągu kilku lat
istnienia EP zaprezentowano na jej łamach szereg układów automatyki, regulacji i sterowania. Między innymi przedstawiono wiele sposobów pomiaru temperatury. Kity AVT-104/l, AVT-233, AYT-242 cieszą się ciągle niesłabnącym zainteresowaniem. Wymienione układy mają szereg zalet, ale teź jedną wspólną wadę: przy wymianie uszkodzonego czujnika na inny egzemplarz wymagają ponownej kalibracji. O ile jednorazowa kalibracja po wykonaniu układu jest czymś samo przez się zrozumiałym, to dla urządzenia, które zostało zainstalowane do ciągłej pracy w jakimś systemie automatyki, ponowna kalibracja może wiązać się ze znacznymi niewygodami.
W niniejszym artykule, do którego pomysł zaczerpnięto z miesięcznika Elektor Elektronik, przedstawiono jeszcze jeden sposób pomiaru temperatury, który nie ma wspomnianej wady. Układ wymaga jednokrotnej kalibracji, natomiast po wymianie czujnika nie wymaga ani kalibracji, ani sprawdzania parametrów.
Wszystko to dzięki zastosowaniu oryginalnego sposobu pomiaru.
W większości układów pomiaru temperatury wykorzystuje się zależność od temperatury napięcia na złączu p-n. Jak wiadomo, przy stałym prądzie przewodzenia, napięcie na złączu p-n zmniejsza się o około 2..2,3mV na każdy stopień przyrostu temperatury.
i
Tym złączem
może być zwykła dioda, złącze tranzystora, albo też specjalizowany układ scalony, zawierający dodatkowe układy przetwarzania i kompensacji (LM335, LM35, itp.).
Ogólna zasada pracy czujników temperatury tego typu jest pokazana na rys. 1.
Rys. la pokazuje stosowaną najczęściej metodę z wykorzystaniem źródła prądowego. Przy bliższej analizie obwodu okazuje się, że napięcie na złączu (reprezentowanym na rysunku przez diodę) nie zmienia się idealnie liniowo wraz ze zmianami temperatury. Napięcie na złączu p-n wyraża się b owi em w z orem
U
p-n"
Iń A
rpll
gdzie:
W - różnica energii między pasmem walencyjnym i przewodzenia;
k - stała Boltzmana;
q - ładunek elektronu;
A - stała zależna od geometrii złącza;
T - temperatura bezwzględna (w Kel winach);
n - wykładnik potęgi (dla krzemu około 3);
IF - prąd przewodzenia złącza. Nie wgłębiając się w szczegóły,
należy zauważyć, że napięcie nie
tylko liniowo zmniejsza się zgodnie z czynnikiem
Termometr dynamiczny
U = fftemp.)
0.5V...0.7V
Rys. 2. Zasada działania przetwornika wykorzystującego zmiany rezystancji dynamicznej.
ale także nieco zmienia się nieliniowo wskutek czynnika
Ten drugi czynnik powoduje, że w zakresie zmian temperatury o 150C, nieliniowość wynosi mniej więcej 0,5C. W praktyce nie jest to dużo, ale w najbardziej precyzyjnych układach pomiaru temperatury jest to błąd nie do pominięcia.
Wspomniany drugi szkodliwy czynnik można w dużym stopniu wyeliminować, zmieniając odpowiednio wartość IF w funkcji temperatury. Chodzi o to, by
( I
= const.
Aby to osiągnąć należy zapewnić:
ryli
h
= const
czyli prąd IF powinien zwiększać się ze wzrostem temperatury tak samo, jak zwiększa się czynnik Tn.
Może to się wydać dziwne, ale nieco lepszą liniowość można uzyskać w układzie ze stałą wartością napięcia, a nie prądu.
Niedoskonałą, ale przybliżoną kompensację wspomnianego szkodliwego czynnika można uzyskać w układzie z rys. lb, dobierając odpowiednio wartości napięcia i rezystancji. Należy zauważyć , że wraz ze wzrostem temperatury napięcie na diodzie się zmniejsza, czyli przy stałym napięciu zasilającym wzrasta na-
pięcie na rezystorze, a to oznacza wzrost prądu płynącego przez rezystor, czyli prądu Ip. Rozważania dotyczące optymalnego doboru napięcia zasilania i wartości rezystora z rys. lb wykraczają poza ramy tego artykułu.
W każdym razie, obie metody z rys. 1 nie tylko nie gwarantują idealnej liniowości, ale też napięcie zależy od egzemplarza użytej diody lub tranzystora. Rozrzuty parametrów dla poszczególnych egzemplarzy, nawet pochodzących z tej samej serii produkcyjnej, sięgają kilku stopni. Każda wymiana czujnika musi się więc wiązać z ponowną kalibracją i to kalibracją dwupunktową (to znaczy dla dwóch różnych temperatur). Oczywiście, przy pomiarach kilku czujnikami, każdy czujnik musi współpracować z oddzielnym układem kalibracji, nie można więc zastosować wspólnego przetwornika.
Wymienionych niedostatków nie ma opisany dalej układ, opierający swe działanie na zmianie rezystancji dynamicznej złącza pod wpływem temperatury.
Zasada działania
Nie wchodząc głęboko w teorię półprzewodników i pominąwszy zawiłe rozważania, wystarczy zapoznać się z końcowymi wnioskami analizy: rezystancja dynamiczna (różniczkowa), czyli przyrost napięcia na diodzie przy przyroście prądu, liniowo zależy od temperatury.
Zęby praktycznie wykorzystać ten wniosek, wystarczy zbudować układ, którego zasada działania jest pokazana na rys. 2a.
Chodzi o to, by przez diodę przepuszczać prąd o zmieniającym się natężeniu. Na diodzie wystąpi
spadek napięcia zależny od wartości tego prądu. W najprostszym przypadku zmiany napięcia mogą mieć charakter skokowy, czyli przebieg prądu może mieć kształt prostokątny. W układzie z rys. 2a zapewniają to dwa źródła prądowe i generator sterujący przełączaniem tych źródeł.
W efekcie na diodzie wystąpi napięcie o przebiegu pokazanym na rys. 2b. Średnie napięcie na diodzie, oznaczone na rysunku UD, tym razem nas zupełnie nie interesuje. Oczywiście, to napięcie będzie zależeć od temperatury, ale nie tę zależność wykorzystamy. Interesować nas będzie wartość zmian napięcia AU. Okazuje się, że wartość tych zmian jest wprost proporcjonalna do temperatury. Oczywiście, zależy też od wartości prądów l1 oraz \r Dla nas jest bardzo ważne, że jeśli oba prądy będą zmieniać się w tym samym stosunku, to ich bezwzględne wartości nie muszą być wcale stałe. Innymi słowami wystarczy utrzymać stałą wartość stosunku ljl2, a to z technicznego punktu widzenia nie jest trudne.
Wracając do rys. 2b, możemy podsumować powyższy wywód, że jeśli utrzymamy stałą wartość stosunku ljl2, to zmiany napięcia AU będą ściśle proporcjonalne do temperatury. Ze wzrostem temperatury wielkość AU będzie liniowo rosła.
Należy tu podkreślić, że jest to przeciwnie, niż w przypadku zmian napięcia przewodzenia -napięcie przewodzenia UD maleje ze wzrostem temperatury. Napięcie przewodzenia, jak wiadomo, zmienia się ze stosunkowo dużym współczynnikiem -2..-2,3mV/C. Natomiast zmiany napięcia AU
ŹRÓDŁO
NAPIĘCIA
ODNIESIENIA
UKŁAD KALIBRACJI 1WZMACNIENIA
PROSTOWNIK SYNCHRONICZNY >
Rys. 3. Schemat blokowy modułu.
50
Elektronika Praktyczna 2/98
Termometr dynamiczny
mają współczynnik zależny od stosunku ljl2, i przy ljl2 = 10 wynosi on mniej więcej 0,2mV/C.
Wprawdzie zmiany, które trzeba wykryć i zmierzyć są tu znacznie mniejsze, ale na szczęście w grę wchodzi przebieg zmienny, który można bez trudu i bez istotnych błędów wzmocnić we wzmacniaczu zmiennoprądowym.
Dlatego do wykonania praktycznego układu pomiarowego, pracującego na przedstawionej zasadzie, potrzebne są bloki pokazane na rys. 3.
Zmienny sygnał z diody pomiarowej (pokazany na rys. 2b) jest podawany na wzmacniacz przebiegu zmiennego. Wzmocniony sygnał prostokątny jest prostowany w specjalnym prostowniku synchronicznym. Zmianą prądu diody pomiarowej i pracą prostownika zarządza generator sterujący. Na wyjściu prostownika uzyskuje się napięcie stałe, równe rniędzyszczytowej wartości wzmocnionego przebiegu zmiennego. To napięcie stałe jest podawane na układ kalibracji, na którego wyjściu jest dostępne napięcie ściśle odpowiadające temperaturze wyrażonej w stopniach Celsjusza, o współczynniku +10mV/C (co daje na przykład 0V przy 0C, -200mV przy -20C i +l,00V przy +100C).
Dla uzyskania takiego sygnału wyjściowego układ musi też zawierać precyzyjne źródło napięcia wzorcowego.
Zasada pracy prostownika synchronicznego jest zilustrowana na rys. 4. Rys. 4a pokazuje uproszczony schemat ideowy, a rys. 4b - przebiegi w kluczowych punktach oznaczonych A, B, C.
Celem jest uzyskanie na wyjściu (punkt C) napięcia stałego, o wartości odpowiadającej wartości międzyszczytowej przebiegu prostokątnego z punktu A. Można to łatwo osiągnąć, gdy praca przełącznika XYZ jest zsynchronizowana z przebiegiem w punkcie A. Jak widać na rys. 4b, zawsze gdy przebieg z punktu A ma wartość bardziej dodatnią, zwarte są punkty Z-Y. Gdy prostowany przebieg ma wartość bardziej ujemną, zwarte są punkty Z-X.
Zasada pracy jest bardzo prosta. Przy zwarciu punktów Z-X, kondensator umieszczony pomię-
dzy punktami A i B ładuje się do pewnego napięcia. Nie jest ważne, jaką wartość ma to napięcie. Ważne jest tylko, że napięcie na kondensatorze nie może nagle się zmienić i że w punkcie B napięcie ma wtedy dokładnie wartość zero - potencjał masy.
W momencie, gdy na wyjściu wzmacniacza pojawi się "górna połówka" przebiegu zostaną zwarte punkty Z-Y. Napięcie w punkcie A wzrośnie od wartości "bardziej ujemnej" do wartości "bardziej dodatniej", czyli dokładnie o wartość międzyszczytową prostowanego przebiegu zmiennego. Napięcie na kondensatorze nie może się gwałtownie zmienić, bo w kondensatorze zmagazynowany jest pewien ładunek. A więc po wzroście napięcia w punkcie A, dokładnie o tyle samo wzrośnie napięcie w punkcie B. Tak więc w tej fazie napięcie w punkcie B będzie dokładnie równe napięciu między-szczytowemu prostowanego przebiegu. Pokazuje to przebieg napięcia w punkcie B na rys. 4b.
Ponieważ punkty Z-Y są zwarte, napięcie na drugim kondensatorze, czyli napięcie w punkcie C będzie równe napięciu w punkcie B. W następnej fazie pracy, gdy znów zwarte będą punkty Z-X, ten drugi kondensator będzie pełnił rolę pamięci - po prostu zapamięta napięcie międzyszczytowe. W rezultacie, w punkcie C napięcie stałe będzie równe międzyszczytowej wartości przebiegu badanego. Oczywiście pod warunkiem, że do
b)
punktu C nie będzie dołączone obciążenie, zmieniające napięcie na tym drugim kondensatorze.
Bliższa analiza pokazuje, że na wyjściu prostownika może wystąpić nie tylko napięcie dodatnie, ale i ujemne. Wszystko to będzie zależeć od synchronizacji przebiegu przełączającego przełącznik XYZ z przebiegiem w punkcie A.
Wnikliwsi Czytelnicy zaprotestowali może przy wyjaśnieniu, że napięcie na drugim kondensatorze pamiętającym w chwili zwarcia przełącznika Z-Y stanie się równe wartości napięcia między szczytowego. Rzeczywiście, w prostym wyjaśnieniu pominięto przepływ ładunku z jednego kondensatora do drugiego. Podany wniosek jest jednak słuszny! Sprawę przepływu ładunków między kondensatorami i związanych z tym zmian napięć należy brać pod uwagę tylko w momencie pierwszego włączenia i podczas gwałtownych zmian amplitudy przebiegu. Na rys. 4b linią przerywaną pokazano, jak będą się zmieniać napięcia po pierwszym włączeniu. Potem, gdy zmiany temperatury i odpowiadające im zmiany napięć będą bardzo powolne i niewielkie, można spokojnie przyjąć, że przebiegi są takie, jak pokazuje linia ciągła.
C)
zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie zwarcie
Z-X Z-Y z-x Z-Y Z-X Z-Y Z-X Z-Y Z-X Z-Y
ov -
\ ~ "
\
\
\
ov ______
-------- ----------- _ - '
ov
Rys. 4. Zasada działania przetwornika synchronicznego.
Elektronika Praktyczna 2/98
51
Termometr dynamiczny
Rys. 5. Schemat elektryczny układu.
Opis układu
Pełny schemat ideowy układu termometra jest pokazany na rys. 5. Porównanie rysunków 3 i 5 pozwoli szybko zidentyfikować poszczególne bloki i punkty połączeń.
Moduł jest przeznaczony do zasilania napięciem bipolarnym
0 sumarycznej wartości do 18V. Te 18V to granica wynikająca z zastosowania układów rodziny CMOS 4000.
Moduł może zastąpić układy AVT-104/l, AVT-233 i AVT-242
1 jest przeznaczony do współpracy z wcześniej opisanymi modułami automatyki, na przykład AVT-104/2, -104/3, -104/5, -104/R.
Dwa źródła prądowe zostały uproszczone i ich rolę pełnią rezystory Rl i R3. Tranzystor Tl pełni rolę przełącznika zmieniającego wartość prądu w takt przebiegu sygnału generatora sterującego, zrealizowanego na układzie
CMOS 4047. Takie uproszczenie jest dopuszczalne, ponieważ dla działania układu kluczowe znaczenie mają nie tyle wartości bezwzględne prądów, a tylko stosunek tych prądów.
Przebieg zmienny, występujący na złączu pomiarowym Dl, jest wzmacniany we wzmacniaczu USlC. Na schemacie ideowym w roli czujnika narysowano diodę. W praktyce, dla uzyskania dobrej liniowości i powtarzalności nie należy stosować typowych diod, tylko tranzystory w połączeniu diodowym.
W strukturze diody, podczas przepływu prądu, rozkład gęstości prądu przeważnie bywa niejednorodny. Może to powodować pewne błędy w przypadku wymiany egzemplarza czujnika.
Lepsze właściwości pomiarowe zapewnia tranzystor w połączeniu diodowym, czyli ze zwartą bazą
z kolektorem. Właśnie takie połączenie pozwala zminimalizować szkodliwy wpływ rezystancji rozproszonej bazy.
Na schemacie obok diody Dl narysowano tranzystor PNP. Może to być oczywiście także tranzystor NPN. W praktyce, w wielu przypadkach, tranzystory PNP okazują się wygodniejsze. W roli czujnika można wykorzystywać nie tylko popularne tranzystory w plastykowej obudowie TO-92. Szybszą reakcję na zmiany temperatury zapewnią tranzystory w metalowej obudowie, na przykład BC177 czy 2N2907. W wielu przypadkach, jeszcze lepszym rozwiązaniem będzie wykorzystanie w roli czujnika tranzystora mocy w obudowie TO-126 czy TO-220. Taki tranzystor może zostać przykręcony do obiektu, którego temperaturę mierzy, za pomocą jednej śrubki - nie trzeba dodawać, że zapewni to znakomity
52
Elektronika Praktyczna 2/98
Termometr dynamiczny
kontakt termiczny i dużą szybkość reakcji czujnika. W takim przypadku zazwyczaj korzystne będzie, jeśli z masą modułu (punkt O) będzie połączona obudowa lub wkładka radiatorowa tranzystora, która jak wiadomo jest połączona z kolektorem - stąd tranzystor PNP.
Choć sygnał pomiarowy z czujnika ma małą wartość, nie trzeba tu stosować wzmacniacza o dużej stabilności i małym dryfcie wejściowego napięcia niezrównowa-żenia, ponieważ jest wzmacniany przebieg zmienny, a nie stały. Istotne jest tylko, aby współczynnik wzmocnienia był stały, dlatego tylko rezystory R5 i R6 wyznaczające wzmocnienie muszą mieć dobre parametry. Koniecznie trzeba tu zastosować rezystory metalizowane o tolerancji 1%. Chodzi o uzyskanie stałości wzmocnienia, a nie osiągnięcie idealnie dobranej wartości wzmocnienia.
Rezystor R4 polaryzuje wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego, a przy okazji stanowi też obciążenie dla przebiegu zmiennego. Powinien on mieć dużą wartość, aby nie obciążać diody Dl pracującej przecież jako źródło sygnału zmiennego. Tym samym współpracujący wzmacniacz powinien mieć jak najmniejsze wejściowe prądy polaryzacji. W zupełności wystarczy tu popularna i tania kostka TL084 z tranzystorami J-FET na wejściu.
Kondensator Cl pełni rolę filtru dla impulsowych zakłóceń, jakie mogą się indukować w przewodach łączących diodę czujnikową z układem.
Układ prostownika synchronicznego, zawierający klucze analogowe CD4066 (US2) ma nieco inną budowę, niż pokazuje to rysunek 4a. Klucze US2A i US2B, pełniące rolę zwory Z-X z rysunku 4, nie zwierają kondensatora C3 do masy, tylko do wyjścia wzmacniacza operacyjnego USlD.
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Wzmacniacz ten pełni rolę źródła napięcia przesunięcia (offsetu). Chodzi o to, że napięcie między-szczytowe na diodzie pomiarowej jest proporcjonalne do temperatury bezwzględnej, czyli temperatury wyrażonej w Kelwinach. Jeśli na wyjściu modułu chcemy otrzymać napięcie odpowiadające skali Celsjusza, to musimy wprowadzić przesunięcie (czyli offset) odpowiadające 273 stopniom. Właśnie na wyjściu wzmacniacza USlD występuje potrzebne napięcie. Napięcie to uzyskuje się ze źródła napięcia odniesienia LM385 1,2V (US4). Dokładną wartość napięcia przesunięcia ustala się podczas kalibracji modułu z pomocą potencjometru PR2. Jak się nietrudno domyślić, potencjometr PR2 służy do kalibracji układu w temperaturze zera stopni Celsjusza. Dodatkowe wyjście napięcia wzorcowego z układu US4 na pewno przyda się przy wykorzystaniu modułu w bardziej złożonych urządzeniach, na przykład w termometrach z układem ICL7106 czy precyzyjnych regulatorach temperatury.
Układ USlB pełni rolę bufora. Znikomy prąd polaryzujący jego wejście nieodwracające nie obciąża kondensatora C4, pozwalając na bezbłędną pracę prostownika synchronicznego. Obwód R7C5 stanowi dodatkowy filtr. Obwód ten nie jest niezbędny do prawidłowej pracy układu.
Układ USlB wzmacnia, mniej więcej dwukrotnie, stały sygnał będący różnicą napięcia przesunięcia i wyprostowanego napięcia mierzonego. Potencjometr PRl pozwala uzyskać współczynnik przetwarzania modułu (na wyjściu) dokładnie równy +10mV/C.
W praktyce, po ustawieniu za pomocą PR2 w temperaturze 0C napięcia wyjściowego równego 0,00V, należy przy temperaturze czujnika równej +100C ustawić na wyjściu napięcie +l,00V.
Wyjaśnienia wy-magają jeszcze sprawy związane z napięciem przesunięcia i z generatorem taktującym. Na wyjściu układu USlD występuje napięciu ujemne
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lMO/1% (825kQ..l,15MQ/l%)
R2: 100ka/l%
R3, R7, R16: lOOkO
R4: 1MO
R5: lkO/1%
Ró, R13: 23,7kQ/l%
R8, R9, Rl 1, R12: 12,lkQ/l%
RIO: 2,2kQ
R14, R15: 10kO
R17: lkO
PRL PR2: 10kO helitrim
Kondensatory
Cl: lnF
C2, Có, C7: 220nF foliowy MKT
lub MKSE
C3, C4: ljiF foliowy MKT lub
MKSE
C5: lOOnF foliowy
C8, C9, CIO: 47^F/1ÓV
Cli, C12: lOOnF ceramiczne
C13: lOnF
Półprzewodniki
Tl: BC558
US1: TL084
US2: CMOS 406Ó
US3: CMOS 4047
US4: LM385/1,2V
Dl: w roli czujników stosować
tranzystory, np. BC558
D2, D3, D4, D5: 1N4148
o wartości około 1,37V, a nie 2,73V, jak wynikałoby z wymaganego współczynnika przetwarzania równego +10mV/C. Powód jest prosty: sygnał zostaje mniej więcej dwukrotnie wzmocniony we wzmacniaczu USlB.
Układ CMOS CD4047 pełni rolę generatora taktującego. Sygnał z wyjścia Q\ steruje prądem płynącym przez diodę pomiarową. Należy jednak zwrócić uwagę, że do sterowania pracą prostownika synchronicznego nie są wykorzystywane sygnały z wyjść Q i Q\ tego układu. Diody D2..D5 oraz rezystory R14 i R15 pełnią rolę bramek AND. Każdy z dwóch kluczy utworzonych z układu US2 (odpowiadający zwieraniu punktów X, Y, Z na rys. 4) jest więc otwierany tylko w czasie 1/4 pełnego cyklu pracy.
Tuż po otwarciu lub zamknięciu tranzystora Tl i wynikającej z tego zmianie prądu, oba klucze są zamknięte. Dopiero po ustaleniu się napięć włączany jest jeden z kluczy, według zasady pokazanej na rys. 4. Gdyby klucze były włączane jednocześnie ze zmianami stanu tranzystora Tl, to wskutek nieuchronnego
Elektronika Praktyczna 2/98
53
Termometr dynamiczny
występowania opóźnień i stanów przejściowych (wywołanych choćby obecnością pojemności kabla połączeniowego lub kondensatora Cl), praca prostownika synchronicznego mogłaby być niestabilna. Jak pokazuje schemat, wzmacniacz USlA jest nie wykorzystany i jego wejścia są zwarte do masy.
Montaż i uruchomienie
Moduł pomiarowy można zmontować na płytce pokazanej na wkładce (rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 6). Montaż jest klasyczny. W pierwszej kolejności należy wykonać zaznaczone zwory, a następnie wlutować elementy bierne. Na końcu należy wlutować układy scalone. W przypadku wykorzystania modułu do pracy w trudnych warunkach nie zaleca się stosowania tanich podstawek.
Po zmontowaniu wszystkich elementów należy do punktów A i O dołączyć czujnik pomiarowy. Jak wspomniano, powinien to być tranzystor w połączeniu diodowym. W zależności od zastosowania, należy odpowiednio zabezpieczyć czujnik. Zwłaszcza przy pracy w wilgotnym środowisku trzeba starannie izolować wyprowadzenia, ponieważ wszelkie upływności będą miały wpływ na wskazania. Jest to bardzo ważna sprawa, zwłaszcza że czujnik pracuje przy bardzo małych prądach (rezystor Rl o wartości 1MQ).
Wszelkie błędy w tym zakresie dadzą o sobie znać pogorszeniem dokładności wskazań.
Zmontowany układ należy ska-librować w temperaturze czujnika
0C i +100C. Wypadnie do tego użyć mieszaniny wody z lodem i wrzącej wody. Należy jednak wziąć pod uwagę zmiany ciśnienia atmosferycznego. Podczas kalibracji czujnik musi być skutecznie zabezpieczony przed wilgocią. Po umieszczeniu czujnika w mieszaninie wody z lodem, należy potencjometrem PR2 ustawić na wyjściu (punkt B na płytce) napięcie równe 0,00V. Potem, po umieszczeniu we wrzątku, potencjometrem PRl ustawić napięcie wyjściowe równe +l,00V.
Próby wykazały, że po takiej jednorazowej kalibracji zmiana egzemplarzy czujników - tranzystorów pochodzących z jednej serii produkcyjnej - nie powodowała zmiany wskazań większej niż 0,3C, co należy uznać za wynik bardzo dobry. Niestety, próby wymiany na tranzystor zupełnie innego typu dawały większe odchyłki, co wskazywałoby na konieczność ponownej kalibracji.
Dlatego już w momencie wykonania modułu należy zachować na zapas większą liczbę tranzystorów z jednego opakowania, a nie tylko jeden.
W przypadku, gdyby układ nie chciał pracować poprawnie, należy w pierwszej kolejności sprawdzić poprawność montażu, wartości napięć zasilających oraz oscyloskopem skontrolować pracę generatora US3. Częstotliwość nie jest krytyczna - układ powinien poprawnie pracować w przedziale częstotliwości od stu herców do kilku kiloherców. Następnie należy sprawdzić oscyloskopem, czy na wyjściu kostki USlC występuje
przebieg zbliżony do prostokątnego, o międzyszczytowej amplitudzie wynoszącej około 1,5V. Napięcie na wyjściu wzmacniacza USlD powinno wynosić około -1,7V (w stosunku do masy). Przed kalibracją napięcie stałe na wyjściu modułu powinno zmieniać się o około 8..12mV/C. Szczegóły działania układu były opisane wcześniej.
Kłopoty mogą wynikać nie tylko z pomyłek i uszkodzenia elementów, ale czasem mogą mieć bardziej subtelne przyczyny. Układ pracuje poprawnie, jeśli przebieg z czujnika jest zbliżony do prostokątnego. Może się jednak zdarzyć, że na wejście układu będą się przedostawać zakłócenia impulsowe lub przy dźwięk sieci. Wtedy albo napięcie wyjściowe nie będzie stabilne, albo pojawią się okresowe błędy wskazań, zależne od poziomu zakłóceń. Takie zakłócenia można stosunkowo łatwo wykryć, obserwując czy przebieg na wyjściu wzmacniacza USlC nie zawiera jakichś "dodatków".
W każdym razie, przy próbie zastosowania modułu w trudnych warunkach przemysłowych, należy wziąć pod uwagę wspomniane niebezpieczeństwa (zakłócenia oraz możliwość zawilgocenia) i zapobiegać im przez stosowanie skutecznej izolacji i ekranowania.
Układ modelowy został przetestowany jedynie w warunkach domowych, z kablem sondy o długości około Im i nie zaobserwowano żadnych negatywnych zjawisk. Piotr Górecki, AVT
54
Elektronika Praktyczna 2/98
PROJEKTY
Audiofilski potencjometr stereofoniczny
kit AVT-369
Prezentowane opracowanie
będzie dla wielu naszych
Czytelników z pewnością
bardzo kontrowersyjne - dość
po wszechn e jest bo wiem
wśród audiofili przekonanie,
że nic nie zastąpi
"błękitnego" potencjometru
ALPS. Jak jednak pokazuje
praktyka, tego typu
przekonania są wynikiem
przyzwyczajeń, a nie wad
nowych, konkurencyjnych
opracowań.
Zachęcamy zatem do
przeczytania ańykuiu - my
jesteśmy przekonani, że
wkrótce w większości
urządzeń potencjometry
mechaniczne zostaną wypańe
przez swoje elektroniczne
odpowiedniki.
Każdy elektronik zetknął się z wadami mechanicznych potencjometrów. Mimo postępu w konstrukcji, zmniejszenia wymiarów i rozstawu wyprowadzeń itp. zasada działania nie zmieniła się ani trochę na przestrzeni kilkudziesięciu lat. Także wady pozostały te same. Trzaski i nieuniknione nie-równomieiności regulacji ujawniają się zawsze, zwłaszcza z upływem czasu, degradując jakość dźwięku (nie mówiąc o dyskomforcie użytkownika takiego rozsypującego się systemu audio).
O ile stopnie wzmacniające mocy udaje się z powodzeniem integrować w jednej krzemowej strukturze (w kwestii celowości takich zabiegów zdania są podzielone...), to potencjometry długo opierały się scaleniu. Dopiero ostatnimi laty ustępują pola czystej elektronice, co z przyjemnością wypada mi tu odnotować.
Proponuję efektowne pożegnanie nieśmiertelnej gałki niniejszym projektem cyfrowego regulatora głośności, z optycznym wskaźnikiem wielkości tłumienia. Znalazło się tu wszystko, co niezbędne do samodzielnej pracy takiego regulatora w wysokiej jakości torze audio. Wystarczy jeszcze tylko nie-
wielki transformator i dwie pary przewodów połączeniowych. Odnajdziemy tu specjalnie zaprojektowany na tę okazję zasilacz. Jest też wtórnik na wzmacniaczu operacyjnym, zapewniający wysoką impedancję wejściową, ułatwiającą wybór punktu włączenia w tor audio. Układ firmy Dallas DS1802 wyposażyłem w wygodny i estetyczny wyświetlacz - wskaźnik wielkości tłumienia obu potencjometrów.
Jak działa wyświetlacz?
Do wykonania wyświetlacza wystarczyły 2 dekodery 4556 i 4 negatory stanowiące 2/3 układu 40106 (fragment rys. 1). Wyświetlane, tym razem, nie są cyfry dziesiętne, lecz krótkie słupki dwu-barwnych diod świecących. Wbrew pozorom, tak wykonany wyświetlacz nie jest mniej funkcjonalny i ma sporo zalet. "Tradycyjny" wyświetlacz siedmiosegmentowy pokazywałby liczby dwucyfrowe z przedziału O..-63dB, bo takim właśnie zakresem regulacji dysponuje DS1802. Przy uczciwym podejściu do projektu, należałoby wyświetlać także znak "-".
W przypadku zalecanego wygaszania zera, zbędnego w zakresie
Elektronika Praktyczna 2/9S
55
Audiofilski potencjometr stereofoniczny
O..-9dB, znak minus powinien być przesuwany z trzeciej cyfry na drugą, co niewątpliwie komplikuje dekodery. Ponadto, w moim odczuciu, taka matematycznie ścisła reprezentacja czterocyfrowa (sześ-ciopozycyjna z uwzględnieniem znaku) pasuje zdecydowanie lepiej do sprzętu pomiarowego, niż do sprzętu audio. Słuchając muzyki w warunkach domowych, bardziej przydatna jest orientacyjna informacja o zakresie regulacji jaki jeszcze pozostał. Na co dzień nie operujemy ostrymi, dyskretnymi pojęciami, rodem z techniki cyfrowej (zamawiając gorącą herbatę nie czujemy potrzeby zaznaczenia, o jaką konkretnie temperaturę nam chodzi).
Podobnie jest z naszym wskaźnikiem, który odczytujemy niejako intuicyjnie. Wyświetlacz składa się zatem z ośmiu diodek LED (na jeden kanał fonii), zgrupowanych w dwa pionowe słupki. Kolor czerwony oznacza większe tłumienie czyli niższą głośność; zielony -mniejsze tłumienie i większą głośność. W jednym słupku - tu prawym - kolor lub pozycja diody LED zmieniają się za każdym naciśnięciem klawiatury, co, zgodnie z charakterystyką DS1802 oznacza wzrost/spadek tłumienia o ldB. Zwiększając głośność, diody zapalają się kolejno i najpierw "wędruje" punkt czerwony, a przez następne 4dB zielony. Po takim cyklu, oznaczającym przemieszczenie się na " osi" potencjometru o 8dB, następuje zmiana w słupku lewym na identycznych zasadach: co 8dB zmiana pozycji diody, a po 32dB zmiana barwy. Dwie z ośmiu podwójnych LED mogą zobrazować 64 pozycje, dlatego to rozwiązanie góruje na każdym innym.
Jak działa elektroniczny potencjometr?
Od razu trzeba rozwiać wątpliwości, co do sposobu i zakresu ingerencji w oryginalny sygnał analogowy. Otóż DS1802 nie jest w pełnym znaczeniu cyfrowy, bo przecież brak w nim konwersji A/C i odwrotnie. Cyfrowe jest tylko sterowanie, co powinno uspokoić wielu przeciwników nadmiernej cyfryzacji (do których i autor się zalicza).
Wyprowadzenia potencjometrów znajdują się na potencjale masy
analogowej, lub - jak kto woli -sygnałowej czy fonicznej. Ta masa winna mieć potencjał równo oddalony od napięć zasilania. W przypadku zasilania 5V będzie to ą2,5V. Elektroniczne przełączniki przypominające funkcjonalnie suwak klasycznego potencjometru, pracują poprawnie z sygnałem o międzyszczytowej wartości ok. 3500mV. Dlatego najlepiej zapewnić na wejściach (pinlO i pinl3) napięcie skuteczne nie większe od 1000mV.
Elektroniczny suwak przemieszcza się wzdłuż drabinki rezysto-rowej o sumarycznej rezystancji 45kQ. W stereofonicznym trybie pracy (wyprowadzenie MODĘ, pin7, zwarte do masy) wielkość tłumienia podlega regulacji równocześnie w obu kanałach. Można użyć klawiszy balansu do zmiany proporcji tłumienia. Jedno, krótkie naciśnięcie klawisza powoduje zmianę tłumienia o ldB, ale przytrzymanie ponad sekundę skutkuje samoczynnym ruchem wirtualnego suwaka po "ścieżce" oporowej w tempie lOdB/sek. W naszym potencjometrze nie możemy zaobserwować na wyświetlaczu tego ruchu, ponieważ procedura uaktywnienia interfejsu szeregowego, z którego zczytujemy dane o nastawach potencjometrów, ma pierwszeństwo przed sterowaniem manualnym. Odczyt (względnie zapis) danych przez ten interfejs blokuje port klawiatury. Cecha ta, właściwa wszystkim potencjomet-rom "cyfrowym" przystosowanym do mikroprocesorowego sterowania, wymusiła realizację odczytu dopiero po zwolnieniu klawisza. Przy pojedynczych naciśnięciach opóźnienie reakcji jest minimalne (powoduje je obwód antyodbicio-wy, o którym parę słów w części opisowej schematu). Przy dłuższym przytrzymaniu, wyświetlacz ma zatrzaśnięty stan sprzed wymuszenia, a DS1802 reguluje głośność "w tle". Odświeżenie wskazań następuje dopiero po puszczeniu klawisza - będzie to już nowa, właśnie zadana wartość tłumienia. Synchronizacja odczytu z fazą sieci energetycznej (jak to ma miejsce w profesjonalnym sprzęcie pomiarowym) okazała się zbędna, w czym niemałą zasługę przypisać należy zasilaczowi (o tym w dalszej części artykułu).
Układ DS1802 ma również piąte wejście sterowania ręcznego MUTE, realizujące wyciszenie dźwięku do poziomu -90dB. Jedno przyciśnięcie uaktywnia tę funkcję, drugie ją kasuje. Na interfejs szeregowy składają się trzy wejścia: CLK, RST oraz D. Istnieje wyjście Cout, na które można wyprowadzić, bit za bitem, całe słowo niosące informację o aktualnej nastawie potencjometru. Jeśli połączyć Cout z wejściem danych D, co przedstawia schemat, układ będzie wczytywał swoje dane w pętli tak długo, jak na wejście CLK będą podawane impulsy zegarowe. Każde 16 impulsów oznacza pełny cykl odczytu, inicjowany wysokim poziomem logicznym na wejściu RST. Oczywiście, stan H na RST musi wyprzedzać nieznacznie (wystarczy lOOns, a w praktyce prawdopodobnie dużo mniej) pojawienie się pierwszego dodatniego zbocza impulsu taktującego na CLK.
Sposób kodowania nastaw potencjometrów
Najważniejszą sprawą dla projektanta, chcącego skorzystać z interfejsu szeregowego jest - prócz zależności czasowych - organizacja bitów w słowie. 64 pozycje wymagają rejestracji na sześciu bitach B0..B5, oddzielnie dla każdego kanału. Dochodzą jeszcze 2 bity (jeden/kanał) sygnalizujące włączenie funkcji wyciszania - MUTE. Mamy już 2x6+2=14 bitów. Słowo ma długość szesnastu, zatem dwa pozostają nie wykorzystane. Wygląd obu bajtów przedstawia rys. 2. Narysowana kolejność wyprowadzanych z ICl danych: z prawej do lewej. Bity nie wykorzystane zawsze przyjmują poziom L.
Układ DS1802 nie ma pamięci nieulotnej i nie zasilany gubi nastawy. W warunkach wymuszonych zakłóceń zasilania, udaje się go skłonić do przyjęcia jakiegoś przypadkowego stanu. Przyczyna leży może w czasie narastania napięcia zasilającego i potencjalnym problemie z pełną inicjalizacją. Starałem się zapewnić ten czas możliwie najkrótszy. Zadbałem, aby rezystancja każdego z uzwojeń transformatora zasilającego (o mocy 4..6VA) nie przekroczyła 3Q oraz umieściłem niewielkie rezystory w szereg z największym kon-
56
Elektronika Praktyczna 2/98
Audiofilski potencjometr stereofoniczny
densatorem zasilacza. Prawidłowo DS1802 ustawia się na -63dB. Dopóki jednak nie zastosowałem
podłączonego do pinl5 IC2, wyeliminowało tę poważną wadę i pozwoliło uzyskać -62dB z jedno-
obwodu zerującego na elementach czesnym wyciszeniem (wyciszenie
C4, R4 uzyskiwałem - po załączeniu zasilania - minus 31dB. To
nie zmienia nastaw potencjometrów ani wskazań wyświetlacza -
licznik 4520 (IC2) ustawiał się po wyłączeniu wyciszania przy-
w taki stan i krótszy z tego powodu cykl odczytu powodował załadowanie do ICl (z Cout na D) nieprawidłowych danych. Zastosowanie prostego obwodu zerowania,
wracane są poprzednie nastawy). Dlaczego akurat -62dB? Ano dlatego, że drugi licznik IC2 (wejście
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
na pin9) powinien być ustawiony w stan maksymalny, żeby cykl odczytu ICl miał pełną długość. Niestety, IC2 nie ma wejścia "pięt-nastkującego" - stąd ta różnica ldB i aktywna opcja MUTE. Wy-zerowanie IC2 (odpowiedzialne za skrócony o jeden impuls CLK odczyt ICl) nie było bynajmniej takie oczywiste, ponieważ przy innej organizacji słowa mogło się zdarzyć, że zamiast -62dB mielibyśmy np. -6dB (albo wręcz zero dB) -czyli wartość nie do przyjęcia z punktu widzenia bezpieczeństwa | użytkowania wzmacniacza i zestawów głośnikowych.
Zasada działania
Na schemacie ideowym (rys.l) widać rejestry szeregowo-równoległe IC3 i IC4. Informacja wyprowadzona z ICl jest zamieniana na równoległą właśnie w tych rejestrach. Po wprowadzeniu wszystkich 16 bitów, w każdym z rejestrów znajduje się cały bajt w odwróconej, rzecz jasna, kolejności (odwróconej, bo pierwszy bit po 16 impulsach zegara znajduje się w ostatniej komórce QH IC4). Numeracja linii magistrali (łączącej na schemacie wyjścia rejestrów IC3+IC4 z wejściami adresowymi dekoderów IC5+IC6) jest nieprzypadkowo trzycyfrowa. Pierwszy wyprowadzony z ICl bajt znajduje się w IC4, a wagowe pozycje jego bitów znajdują odpowiednik w numeracji linii. Czyli B0..B5 przyporządkowane są liniom 100..105. Drugi, prawie cały bajt z IC3 analogicznie: 110..115. Ułatwia to ich identyfikację na rysunku i czyni przejrzystym sposób deko-dowania liczby binarnej na dziesiętną. Oto linie zostają podzielone na pół z zachowaniem wag (100, 101, 102 oraz 103, 104,
Elektronika Praktyczna 2/98
57
Audiofilski potencjometr stereofoniczny
BO
IC4
B1
B2B3
B4B5
Kanał prawy (pot. 0)
B6B7
B2B3
IC3
B4B5
B6B7
Kanał lewy (pot. 1)
Rys. 2. Format ramki odczytywanej z układu DS1802.
105). Pierwsza trójka niesie informację zmieniającą się z krokiem ldB. Druga trójka z krokiem 8dB. Najstarsze bity każdej trójki przełączają kolor świecenia LED z czerwonego (stan H) na zielony (stan L). Odpowiednią polaryzację anod dwubarwnych LED zapewniają in-wertery A, B, C, D kostki IC7.
Sam mechanizm wyprowadzania danych z ICl przebiega następująco. Stan początkowy: /tranzystor Tl nie przewodzi, /kondensator Cl naładowany, /na pinlO IC7 występuje stan L, /na QA licznika IC2 (pinl i pin3)
stan L,
/T2 przewodzi blokując generator na bramce IC7H - na jej wyjściu stan L,
/na nóżkach 11, 12, 13, 14 (czyli wyjściach QA..QD drugiego licznika IC2) występują poziomy H, /na wejściu zerującym pierwszego licznika IC2 (pin7) stan L, możliwy dzięki diodzie D4, która utrzymuje ten licznik w gotowości na inkrementację, /wejścia portu ICl: CLK i RST są
w stanie niskim - L, /i najważniejsze: pierwszy bit "czeka" na wyjściu Cout (pin2). Teraz zwarcie styków dowolnego klawisza [UP/DOWN, BO/Bl, MUTE) nasyca Tl, który szybko rozładowuje Cl. Dokonuje się żądana zmiana w nastawach potencjometrów ICl. Szkodliwe drgania styków klawiatury są przez ICl ignorowane, natomiast w naszym układzie taką funkcję pełni duża stała czasowa ClxRl (lOOms). Od momentu zwolnienia klawisza rozpoczyna się procedura odczytu, zapoczątkowana zmianą stanu H na L na wyjściu inwertera IC7G. Wyjście QA pierwszego licznika IC2 zostaje ustawione w stan H, a tym samym szeregowy port ICl przechodzi w stan gotowości. Tranzystor T2 zostaje odcięty, rozpoczyna pracę generator IC7H. Pierwsze zbocze trafia do CLK ICl oraz do CLK IC3 i IC4. Bit, czekający na wejściu danych układu IC3, zostaje wpisany w pierwszą komórkę IC3. Drugi licznik IC2 (reagujący
tak jak ICl i IC3, IC4 na zbocza narastające, ponieważ pinlO jest na stałe połączony z plusem zasilania) zostaje wyzerowany, bo następnym po stanie QA=QB=QC=QD=H jest LLLL. Kondensator C5 na wejściu zerującym pierwszego licznika IC2 ma za zadanie przytrzymać stan L do wyzerowania się drugiego licznika (które nastąpi z opóźnieniem określonym przez czas propagacji sygnału zegara z wejścia na wyjścia QIC2). Podczas zliczania następnych 15 impulsów kolejne bity są udostępniane na wyjściu Cout i wpisywane do IC3 i IC4, połączonych kaskadowo. Szesnasty impuls powoduje ustawienie w stan maksymalny drugiego licznika IC2, co spowoduje wyzerowanie pierwszego i zakończenie odczytu ICl.
Podczas odczytu wygaszane są diody LED wyświetlacza poziomem wysokim podawanym przez diodę D5 na pinl i pinl5 (oznaczenie linii EN5 i EN6) dekoderów IC5, IC6. Zapobiega to wszelkim zakłóceniom, bez względu na częstotliwość zegarową. Wyłączenie zasilania powoduje dodatni skok napięcia na katodzie diody prostowniczej D20 i przez rezystor R17 wyświetlacz również jest natychmiastowo wygaszany, co redukuje pobór prądu, umożliwiając pamiętanie nastaw przez ICl jeszcze przez parę sekund. ICl zasilany jest w tym czasie ładunkiem zgromadzonym w kondensatorach zasilacza (głównie C22). Wspomniany skok napięcia przedostaje się na bazę T3, który się nasyca. Dzięki temu, ICl natychmiast przechodzi w stan wyciszenia, co zabezpiecza następne po ICl stopnie toru wzmacniacza. Potencjałem z bazy T3 sterowana jest bramka tranzystora P-MOS T15. Normalnie na bazie T3 panuje napięcie ujemne, co najmniej 5..6V względem cyfrowej masy GND. Niszczącego przebicia złącza baza-emiter T3 nie trzeba się obawiać, bo R18 ma dużą wartość. Ujemne napięcie z bazy T3 utrzymuje w stanie przewodzenia T15, który umożliwia
mruganie LED D8 podczas włączonego wyciszania (stan H na pin4 IC4). T15 jest tylko po to, aby po wyłączeniu zasilania - kiedy T3 wprowadza ICl w stan MUTE -LED D8 nie przewodziła i nie przyspieszała rozładowania kondensatorów. D8 można było umieścić na wyświetlaczu, ale szkoda na to dodatkowych dwóch kabelków, których i tak jest już w nadmiarze. Lepiej zmusić cały wyświetlacz do przygasania w takt błysków D8. Przy okazji prąd przewodzenia D8 częściowo kompensuje wygaszony wyświetlacz. Rozwiązałem to w najprostszy z możliwych sposobów: T14 nasyca się razem z przewodzącą D8, bo baza włączona jest z D8 szeregowo. Za pośrednictwem diody Schottkyego D7, na znane już nam linie EN5 i EN6 przedostaje się pulsujący stan H, który wygasza wyświetlacz.
Wyłączenie zasilania wprowadza też w stan przewodzenia N-FETy T12 i T13, które chronią ICl przed stanami nieustalonymi w poprzedzających stopniach. Normalnie, dzięki D6, ich bramki są na silnym potencjale ujemnym conajmniej 7..8V (względem masy analogowej AGND). Po wyłączeniu zasilania rezystancja przewodzącego kanału T12 i T13 z nieskończoności spada do dwustu omów. Razem z rezystorami R30, R32 (kanał lewy) oraz R31, R33 (kanał prawy) tworzy się dzielnik napięcia o dwudziestopięciokrotnym stosunku Uwe/Uwy. Stanowi to wystarczające zabezpieczenie dla ICl.
Ostatni obwód oszczędzający energię z kondensatorów (przy braku zasilania) tworzą transoptory TOl i TO2, podające napięcia na IC8. Kondensator C20, odseparowany od C21 i C22 diodą D20, rozładowuje się najszybciej - w ciągu 100..200ms. Pod koniec jego rozładowania tranzystor N-FET T21, bocznikując diody transopto-rów, pomaga w ich przytkaniu. Układ IC8 typu TL072, zawierający dwa skompensowane i nisko-szumne wzmacniacze, zostaje tym samym całkowicie odłączony od szyn zasilania. Podsumujmy szybko oszczędności: wyświetlacze -12mA, LED D8 - 4mA, IC8 wraz z układami źródeł prądowych -6mA. Razem 22mA. To pozwala kilkakrotnie zmniejszyć pojemności filtrujące (i pamiętające), a przy
58
Elektronika Praktyczna 2/98
Audiofilski potencjometr stereofoniczny
okazji uzyskać krótkie czasy ich ładowania po przywróceniu zasilania.
Źródła prądu, zbudowane na tranzystorach N-FET T31 i T32, zapewniają liniową pracę (w klasie A) komplementarnego stopnia wyjściowego wzmacniaczy operacyjnych, obciążonych stosunkowo niedużą rezystancją dzielników R30..R33. Dzielniki redukują sygnał trzykrotnie, c o p ozwala na współpracę ICl z dowolnym źródłem sygnału m.cz. W niektórych przypadkach trzeba będzie zwiększyć poziom sygnału, jeśli korzystamy ze źródeł - np. laserofonów - starszych generacji, o niższym poziomie wyjść liniowych. W takim razie wystarczy zwiększyć R32 i R33 do 3,6..3,9kQ. Niska rezystancja dzielnika jest korzystna, bo nie wpływa znacząco na wypadkową rezystancję potencjometrów ICl. Dzięki zastosowaniu wzmacniaczy w konfiguracji wtórników napięciowych, mających stopień wejściowy typu FET, im-pedancja wejściowa zależy wyłącznie od R36 i R37. W tym przypadku wynosi ona 200kQ. A przy tym napięcie niezrówno-ważenia wtórników nie przekracza na wejściu ICl lmV. Użycie bipolarnych wzmacniaczy NE5532 nie przyniosłoby żadnych spo-
dziewanych korzyści szumowych (nie w układzie wtórnika), lecz spowodowałoby kilkudziesięcio-krotny wzrost napięcia niezrów-noważenia (składowej stałej) na wejściach ICl, co trudno pogodzić z maksymalizacją wymagań jakościowych w dowolnym punkcie toru.
W zasilaczu najważniejsze są stabilizatory S1..S4: LM317 i LM337, które niezwykle precyzyjnie utrzymują ą2,5V względem masy analogowej. Elementy wpływające na jakość stabilizacji są dodatkowo oznaczone na schemacie. Należą do nich rezystancje R22 i R23. Muszą to być rezystory o mocnej budowie mechanicznej. W przypadku awarii jednego z nich, napięcie wyjściowe może niebezpiecznie zbliżyć się do 7V (wartości granicznej dla ICl oraz układów serii HC: IC3, IC4). Wszelkie stany przejściowe podczas włączania i wyłączania zasilania tłumią diody LED D21..D24. Praktyka pokazała, że są one niezbędne. Powinny to być diody o średnicy minimum 5mm (większy dopuszczalny prąd przewodzenia). Do elementów o kluczowym znaczeniu należą jeszcze C25 (elektrolit) oraz C26 i Ć27 (ceramiczne) i C28, C29 (tantalowe). Wiele prób z usytuowaniem kondensatorów i rodza-
jem dielektryka doprowadziło do wyeliminowania potencjalnych nieprawidłowości w działaniu zasilacza. Wspólny punkt tantali C28, C29 (47|iF lub więcej) połączony jest wstępnie z AGND rezystorem R27 o wartości 22Q.
Punkt pełnego zwarcia z masą najlepiej dobrać eksperymentalnie - "na słuch". W przypadku samodzielnej pracy i zasilania z własnego transformatora, sprawa jest prosta - tym punktem jest masa na kostce wejściowej zasilania (co widać na zdjęciu), zlokalizowana parę milimetrów od gniazd chinch. Zasada jest następująca: przez ścieżki masy sygnałowej nie może płynąć tętniący prąd kondensatorów. W przypadku zainstalowania układu we wnętrzu wzmacniacza, punkt zwarcia R27 będzie leżał gdzieś w pobliżu głównych kondensatorów filtrujących zewnętrznego zasilacza (jak to poglądowo zaznaczyłem na schemacie). Kondensator C23 rozbiłem na płytce na dwa: C23 i C23', które lepiej spełniają swoje zadanie.
Montaż i uruchomienie..
..odbędzie się według schematu montażowego z rys. 3. Płytka jest dwustronna, z metalizacją otworów (widok ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru).
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytkach potencjometru.
Elektronika Praktyczna 2/98
59
Audiofilski potencjometr stereofoniczny
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R7, R34, R35: 1MO
R2, R38, R39: 10kO
R3, Ró, R17, R18: lOOkO
R4, R3Ó, R37: 240kQ
R5: 20kQ
R8: 330O
R9..R16: 100O
R20, R21, R27: 22Q
R22: 620O 0,ÓW 2%
R23: l,2kQ 0,ÓW 2%
R24: 10O
R25: 820O (dla transoptorów
CNY 17-2)
R25*: 2,2kQ (dla transoptorów
2N32*)
R26: 3,3kQ
R30, R31: 3,ókQ 2%
R32, R33: l,8kQ 2%
R40, R41: 200O
R42, R43: lka
Kondensatory
Cl, C4, C23, C23\ C24: lOOnF
C2, C7: lOOp
C3: 22nF
C5, C8, C2Ó, C27: lnF
ceramiczne
Có, C30, C31: 470nF
C20, C21: 100^F/25V
C22: 2200jiF/25V
C25: 470jiF/10V
C28, C29: 47^F/25V tantalowe
Półprzewodniki
D1..D6: 1N4148
D7: BAT85
D8: LED migająca
Płytkę należy rozciąć w zaznaczonym linią miejscu, by wyświetlacz mógł być oddzielony od reszty układu taśmą 34 przewodową. Typy wtyków i gniazd znajdziesz w wykazie elementów. Diody LED wyświetlacza montujemy wszystkie w tym samym kierunku: anodami diod czerwonych w stronę klawiatury. Płytka ze zdjęcia różni się trochę od tej we wkładce z powodu dokonanych ostatecznie paru uproszczeń. W pobliżu DS1802 widoczny jest przełącznik. Posłużył on do testowania wejścia ZCEN ICl, włączającego ruch "suwaka" dopiero po wykryciu przejścia sygnału przez zero. Regulacje dokonywane z aktywnym ZCEN (na potencjale masy) okazały się nie do odróżnienia od zwykłych. Używając
D20: 1N4001
D21..D24: LED czerwone 5mm
D25: dioda Zenera C4V7 0,4W
ICl: DS1802
IC2: CD4520
IC3, IC4: SN74HC164
IC5, ICÓ: CD4556
IC7: CD4010Ó
IC8: TLO72
Ml: mostek Graetza 1A
LAL.LDL LAP..LDP: LED
dwubarwne matowe (|)3..(|>5mm
LGL.LKL, LGP..LKP (^..^lOmm
Sl, S2: LM317
S3, S4: LM337
Tl, T3..T11: BC547
T2, T15: BS250
T14: BC557
T12, T13, T21: BF245C
T31, T32: BF245A
TO1, TO2: 2N32
Różne
gniazdo 34pin pionowe IDC34MLP
(AWP-34P) lszt.
gniazdo 34pin poziome
IDC34MKLP (AWP-34K) lszt.
wtyk 34pin IDC34FT (AWP-34) 2szt.
taśma 34przew. - linka FLAT34
0,5m
podstawka prec. 8pin GOLD 8P -
pod IC8
podstawka prec. 20pin GOLD 20P
- pod ICl
podstawki 14pin 3szt.
podstawki lópin 3szt.
przycisków, zmiany rezystancji potencjometrów są na tyle wolne, że stan ZCEN wydaje się być obojętny. Dla pewności "miękkich" regulacji, ZCEN pozostawiamy w stanie L (zwora do masy na schemacie).
Po załączeniu zasilania powinny zapalić się 4 czerwone migające diody, odpowiadające tłumieniu -62dB. Wciśnięcie klawisza DOWN ustawi cztery czerwone LED w najniższym rzędzie (-63dB). Przytrzymanie klawisza UP: cztery zielone ugory (OdB). Pozostałe stany łatwo przewidzieć.
Przy uruchamianiu układu, w przypadku jakichś nieprawidłowości, można ICl samemu prze-taktować, rozładowując (zwierając na chwilę) Cl. Dla wygody obserwacji stanów logicznych,
warto np. tysiąckrotnie spowolnić generator (do C3 dolutować elektrolit). Ciągły, wielokrotny odczyt z ICl możliwy będzie po zwarciu na stałe C5, co uniemożliwi autoreset IC2. W takim trybie ciągłego odczytu, wyświetlacz jest oczywiście ciemny (blokuje go dioda D5) a stany badamy na wyprowadzeniach układów scalonych. Przy jakichkolwiek kłopotach z uruchomieniem, niezbędny jest porządny próbnik stanów logicznych - najlepiej z sygnalizacją trzeciego, zabronionego stanu. Wtedy mamy pewność właściwego kontaktu elektrycznego. Zwracam uwagę, że niektóre proste próbniki interpretują już 0,6V jako stan zabroniony, co może prowadzić do nieporozumień -np. na anodzie D4.
Połączeń sygnałowych należy koniecznie dokonać przewodem ekranowanym, szczególnie dotyczy to wyjść potencjometrów ICl (pin8 i pinii).
Podsumowanie
Po testach odsłuchowych prezentowanego potencjometru można stwierdzić, że jest on rozsądną alternatywą dla potencjometrów mechanicznych. Muzycznie nie można mu nic zarzucić. Sygnał przenoszony jest krystalicznie czysto, bez szumów. Specyficzna konstrukcja zasilacza minimalizuje wpływ poprowadzenia ścieżek masy.
Logarytmiczna charakterystyka z ldB rastrem powoduje, że skoki regulacji są ledwo wyczuwalne. Jedynie na zakresie -1..-8dB (co prawda, rzadko używanym) zmiany głośności odbieram jako zbyt gwałtowne. Dwie cechy narzucają ograniczenia. Pierwsza to niskie napięcie zasilania (maks. 5,5V), co limituje poziom przenoszonego sygnału. Drugie użytkowe ograniczenie wiąże się z rezystancją wyjściową. Jej duża rozpiętość, od 0,43kQ przy OdB do ll,6kQ przy -6dB sugeruje czysto rezystancyjne obciążenie, ważne dla pasma. Wielkość tego obciążenia należy ograniczyć od dołu do 100..5 0kQ (równego w obu kanałach z tolerancją lepszą od 2%), by utrzymać oryginalną, precyzyjną charakterystykę regulacji. Andrzej Kowalczyk, AVT
60
Elektronika Praktyczna 2/98
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Mlnlprojekty" jest łatwość Ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż Ich złożoność i Inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Generator dźwięków alarmowych
To proste
urządzenie generuje
sześć różnych
dźwięków alarmowych,
w tym sygnał zbliżony
do klaksonu
s am ochodo w ego
i karetki pogotowia.
Dzięki niskiemu
kosztowi i mało
sko mpliko wa n ej
konstrukcji, urządzenie
to można zastosować
m.in. jako generator
sygnału w domowych
systemach alarmowych
lub jako elektroniczny
klakson samochodowy,
co wymaga oczywiście
zastosowania
dodatko wego
wzmacniacza
i specjalnego
przetwornika
akustycznego.
HT2860
Po raz kolejny w naszych opracowaniach sięgnęliśmy po układ produkowany przez firmę Holtek (patrz Minipro-jekty EP12/97 i EPl/93, projekt okładkowy w EPl/93). Tym razem wykorzystany przez nas układ służy przede wszystkim zabawie, ale można go wykorzystać także w wielu praktycznych aplikacjach.
Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy układu HT2360. Jak widać, jest to zaawansowany konstrukcyjnie, programowany generator dźwięków, zintegrowany z oscylatorem i wszystkimi licznikami niezbędnymi do poprawnej pracy (licznik cykli, liczniki tonu i preska-ler częstotliwości odniesienia). Dzięki tak silnemu rozbudowaniu układu HT2S60, ma on małe wymagania w stosunku do swojego "otoczenia".
Na rys. 2 przedstawiony został schemat elektryczny generatora. Elementy Rl i R2 ustalają częstotliwość wzorcową generatora taktującego. Rezystor R3 ogranicza prąd diody świecącej Dl, która swoim migotaniem określa
tempo odtwarzania dźwięku. Jej stosowanie nie jest konieczne, stanowi ona tylko prosty, lecz czasami przydatny gadżet. Rezystor R4 ogranicza prąd bazy tranzystora Tl. Zadaniem tego tranzystora jest wzmocnienie sygnału pojawiającego się na wyjściu OUT1 układu US1. Ponieważ napięcie zasilające układ ma stosunkowo niewielką wartość, impedancja głośnika obciążającego tranzystor Tl może mieć wartość ok. 4X1 Znaczne jej zwiększenie ogranicza moc wyjściową generatora.
Jeżeli generator ma być zasilany bateryjnie, to w miejscu głośnika i zasila-
Tabela 1.
jącego go tranzystora Tl można zastosować przetwornik piezoelektryczny. Należy go włączyć tak, jak pokazano na schemacie ideowym z rys. 2 (przetwornik nosi oznaczenie PTI).
W pamięci układu zapisano sześć sygnałów alarmo-
Parametr Min. Typ. Max. Jednostka
Napięcie zasilania 2,4 3 4,5 V
Prąd spoczynkowy - 1 5 ma
Prąd zasilania w czasie pracy - 100 200 ma
Prąd wyiściowy (OUT1/2) 1 2 - mA
Ibflli 1ECT9 IbAl-J
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 2/9S
65
MINIPROJEKTY
1. Działanie układu dla niezależnego uaktywnienia wejść Key1 ~ Key6: Keyi I
OLJT
S1
S1 S1
S4
S4
2.1. Działanie układu dla jednoczesnego uaktywnienia wybranych wejść:
Połączone razem KBy1,3,4,8
OLJT
LED
81
S3
S4
S6
S1
S3
S4
Rys. 3.
wych. Są one generowane po naciśnięciu odpowiedniego przycisku S1..6. W zależności od sposobu wyzwolenia układu można wielokrotnie odtwarzać jeden wybrany sygnał lub zaprogramowaną ich sekwencję. Odpowiednie przebiegi przedstawiono na rys. 3.
Płytkę drukowaną sygnalizatora przedstawiono na
wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie na niej elementów przedstawia rys. 4. Ponieważ konstrukcja urządzenia jest prosta, nie wymaga on praktycznie żadnego uruchamiania. Należy tylko przestrzegać granicznych wartości napięcia zasilania układu HT2860, które przedstawiono w tab. 1. RR
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 120kQ
R2: 560kQ
R3: 120Q
R4: 5ÓOQ
Kondensatory
Cl: lOOnF
C2: lnF
Półprzewodniki
Dl: LED prostokgtna
Tl: BC548C
Różne
Gl: miniaturowy głośnik 4Q
PTI: przetwornik
piezoceramiczny (nie
wchodzi w skład kitu)
Sl, S2, S3, S4, S5, Só:
mikroprzełgczniki
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVT pod oznaczeniem AYT-1170.
Rys. 4.
66
Elektronika Praktyczna 2/98
MINIPROJEKTY
Rozładowywarka akumulatorów NiCd
Na łamach EP
p rze ds ta wili śmy
dotychczas kilka
konstrukcji ładowarek
do akumulatorów NiCd
oraz NiMH. W
akumulatorach NiMH
prawie nie występuje
zjawisko "pamięciowe",
natomiast znacznie
tańsze akumulatory
NiCd można łatwo
uszkodzić przez
niewłaściwą obsługę.
Prezentowane tutaj
proste urządzenie
pozwoli uniknąć ryzyka
zmniejszenia się
pojemności
akumulatorów. Spełnia
ono bowiem rolę
inteligentnej
ro zła do wywa rki.
Zrozumienie zasady działania rozładowywarki ułatwi jej schemat blokowy z rys. 1. Komparator z programowanym progiem zadziałania śledzi podczas pracy napięcie na akumulatorze dołączonym do zacisków zasilających. Jeżeli napięcie to spadnie poniżej pewnego (ustalanego) progu, komparator wyłącza dołączone do jego wyjścia programowane źródło prądowe.
Dzięki zastosowaniu, jako elementu obciążającego akumulator, źródła prądowego unikamy ryzyka uszkodzenia akumulatora przez zbyt duży prąd. Prąd ten jest w znacznym stopniu niezależny od napięcia akumulatora, co zapewnia doskonałe warunki pracy typowym akumulatorom NiCd.
Schemat elektryczny układu przedstawiono na
Komparator
..z programowanym
progiem
Programowana
iródto
prądowa
Zasilanie układu
Rys. 1.
rys. 2. Układ US1A pracuje z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego, co pozwala traktować go jako komparator napięciowy. Porównuje on napięcia z wejść:
- odwracającego (pin 2), na które jest podane napięcie referencyjne o wartości ok. 1,25V (stabilizowane przez diodę D3);
- nieodwracającego (pin 3), na które jest podawane napięcie z dzielnika R6 i jeden z rezystorów R1..4.
Podział napięcia na tym dzielniku jest taki, że dla rezystora Rl komparator może kontrolować napięcie na baterii akumulatorów o napięciu 6V, dla R2 - 7,2V, dla R3 - 9,6V, i dla R4 - 12V.
Sygnałem wyjściowym komparatora US1A jest sterowany inwerter, zbudowany w oparciu o tranzystor Tl. W obwodzie kolektora tego tranzystora znajduje się dzielnik rezystorowy R8, R9 z którego zasilana jest baza tranzystora T2. Tranzystor
Rys. 2.
ISDDO
O O
Rys. 3.
ten, wraz z diodą LED D2 i rezystorami Rl'..4' spełnia rolę źródła prądowego, które obciąża rozładowywany akumulator. Aby zapewnić optymalne warunki pracy akumulatora należy przy pomocy jumperów lub podwójnego przełącznika włączać w układ parami rezystory noszące oznaczenia z primem i bez (np. Rl i Rl1, R2 i R21). W modelowym egzemplarzu zastosowano w miejsce przełącznika zworkę ze srebrzan-
ki, ponieważ urządzenie było eksploatowane z pakietem akumulatorów o napięciu 9,6V.
Na rys. 3 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej, której rozkład ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Montaż jest bardzo prosty, nie będziemy więc go szczegółowo omawiać. SR
Układ opracowano na podstawie noty katalogowej AN-334A firmy National Se-miconduciors.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 27kO
Rl': 1,5G
R2': 2,2O
R2: 33kO
R3': 3,3O
R3: 47kO
R4: ÓSkO
R4': 4,7O
R5: 91kO
Ró: lOkO
R7: ÓMO.
R8: ]LkQ.
R9: 300D
Kondensatory
CL C2: lOOnF
C3: 22pF
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
D2: LED zielono
D3: LM385
Tl: BC338 lub podobny
T2: BD280 lub podobny
US1: LM358 lub podobny
złgcze ARK-2 - lszt.
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVT pod oznaczeniem AYT-1171.
66
Elektronika Praktyczna 2/9S
NOWE PODZESPOŁY
Nowe mikrokontrolery firmy BDUIU PS
Pod koniec ubiegłego roku Philips wprowadził do produkcji kilka nowych procesorów, które rozszerzają rodzinę dotychczas produkowanych układów zgodnych z MCS-51.
Procesory 89C52/54 są pierwszymi układami z pamięcią programu typu Flash. Procesor 89C52 ma wbudowaną pamięć o pojemnoSci 8kB. Pamięć procesora 89C54 jest dwukrotnie większa (16kB). Obydwa układy mają ponadto 256B pamięci RAM, tizy 16-bitowe liczniki-timery, w pełni dupleksowy UART, cztery 8-bitowe porty I/O i trzy wejScia przerwań zewnętrznych. Jednostka centralna procesora jest w pełni kompatybilna ze standardowymi układami 80C51.
Układy 89C52/54 są dostępne (na razie)
tylko w standardowej wersji temperaturowej, mogą pracować z częstotliwością do 33MHz i są zamknięte w obudowach PLCC44. Rozszeizono także gamę układów z pamięcią OTP. Nowe wersje noszą oznaczenia 80C51RA+/ RB+/RC+ oraz 8XC51RD+. Układy te mają powiększoną w stosunku do pierwowzoru pamięć danych RAM (odpowiednio do 512B i lkB), mają wbudowane zaawansowane timery PCA, czteropoziomowy układ obsługi pizerwań, udoskonalony UART (samodzielnie wykrywa niektóre błędy powstałe podczas transmisji, wykrywa adres pizekazywanej transmisji) oraz są wyposażone w drugi rejestr-wskaźnik DPTR.
Nowe układy są dostępne w obudowach DIL40, PLCC44 oraz PQFP48.
Półprzewodnikowe klucze prądowe firmy
Coraz częSciej we współczesnych konstrukcjach są stosowane w miejsce przekaźników elektromechanicznych półprzewodnikowe sterowniki prądowe.
Układy MIC2505 i MIC2506, produkowane przez firmę Micrel, spełniają rolę kluczy prądowych (odpowiednio - pojedynczego i podwójnego) o wydajnoSci 0,5A. Układy są wyposażone w rozbudowane obwody zabezpieczające i diagnostyczne. Rezystancja kanału wyjScio-wego włączonego tranzystora FET wynosi 3O..35mn (MIC2505) oraz 75..80mn (MIC2506) w pełnym zakresie napięć zasilających.
Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy układu MIC2505. Bezpiecznik termiczny blokuje pracę układu po osiągnięciu przez strukturę temperatury 135C. Po obniżeniu się temperatury o 10C praca układu jest automatycznie odblokowywana.
Stopień wyjSciowy jest zabezpieczony przed przeciążeniem prądowym przy pomocy wbudowanego bezpiecznika, którego próg zadziałania jest ustalony fabrycznie. Moduł, nazwany UVLO, zabezpiecza układ przed pracą przy zbyt niskim Rys. 1. napięciu zasilania. Blokuje on tranzystor wyjSciowy dla napięć niższych niż 2,3V (his-tereza przełączania tego komparatora wynosi 0,2V). Dzięki wbudowaniu w strukturę układu pojemnościowej przetwornicy napięcia bramka tranzystora wyjSciowego sterowana
jest zawsze w sposób optymalny, niezależnie od wartoSci napięcia zasilającego.
Sterowanie włączaniem obciążenia możliwe jest przy pomocy wejScia cyfrowego oznaczonego CTL. Układ MIC2506 jest wyposażony w wejScia sterujące niezależnie dwoma obciążeniami. Obydwa układy mają wyjScia oznaczone FAULT, które można wykorzystać do detekcji aktualnego stanu wyjScia układu (przeciążenie, przekroczenie temperatury, odłączenie obciążenia).
Układy MIC2505/6 (rys. 2) pobierają bardzo mały prąd spoczynkowy - ok. l[iA. Pod-
czas normalnej pracy pobór prądu nie przekracza 110[iA. Dopuszczalny zakres napięcia zasilania wynosi 2,7..7,5V. Dostępne są dwie wersje obudów - DIP8 oraz SOIC8. Zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi standardowo -4O..+85C.
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 2/98
69
NOWE PODZESPOŁY
Wzmacniacze operacyjne dużej mocy firmy
WN
Tym razem prezentowane przez nas ukła-dy nie stanowią nowości w sensie technicznym (w większości są produkowane od początku lat 90.]. Postanowiliśmy poświęcić im nieco miejsca w "Nowych Podzespołach", ponieważ są to uldady o dość niezwykłych i rzadko spotykanych, w ofercie innych producentów, parametrach.
Uldad noszący oznaczenie OPA544 (iys. 3] jest wzmacniaczem operacyjnym dużej mocy. Dopuszczalny prąd wyjściowy tego układu wynosi 2A, a wartość maksymalna nie powinna przekraczać 4A (w strukturę układu wbudowano elektroniczny bezpiecznik prądowy]. Napięcie zasilania wzmacniacza OPA544 mieści się w zakresie ą1O..ą35V, co powoduje, że jest to układ bardzo uniwersalny. Stosunkowo duża wartość współczynnika SR (szybkość zmian napięcia na wyjściu], która wynosi aż 8V/|is, umożliwia stosowanie tego układu także w aplikacjach audio. Ogromnym atutem tego układu jest jego obudowa, stanowiąca odpowiednik popularnej obudowy TO-220.
Tabela 1.
Oznaczenie Napięcie zasilania Pobór prądu bez obciążenia Maksymalna wartość napięcia nawy|ściu Prąd wyjściowy Ograniczenie prądowe Szybkość narastania napięcia nawyjściu Pasmo przenoszenia
[ąV] [rnA] [V] [A] [A] [W^s] [MHz]
OPAS 01 10 40 10 V,-8 10 Dobierany 1,5 1
OPAS 02 10 45 25 Vz-6 10 Dobierany 10 2
OPAS 12 10 50 50 v,-e 15 Dobierany 4 4
OPAS 41 10 40 25 V,-5,5 5 Dobierany 10 1,6
DPA2541 10 40 50 Vz-5,5 5 6 8 1,6
DPA3573 10 34 5 V,-8 5 Dobierany 1,5 1
DPA544 10 35 15 V,-5 2 4 8 1,4
DPA2544 10 35 30 V,-5 2 4 8 1,4
Rys. 3.
Podwójnym odpowiednikiem układu OPA544 jest wzmacniacz OPA2544. Jest to układ o bardzo zbliżonych do OPA544 parametrach elektrycznych, różni się za to obudową, której widok przedstawiono na rys. 4.
Nieco większą mocą wyjściową dysponuje układ OPA541 (rys. 5). Dopuszczalny prąd wyjściowy ma wartość 5A, przy maksymalnym napięciu zasilania ą40V. Układ ten ma także wbudowany ogranicznik prądowy, lecz graniczną wartość prądu zadziałania użytkownik może ustalić samodzielnie, poprzez dobór wartości rezystorów zewnętrznych. Stopień wejściowy wzmacniacza OPA541 jest zbudowany na tranzystorach FET, a maksymalna szybkość narastania napięcia na wyjściu wynosi lOV/|Xs. Wzmacniacz OPA541 jest dostępny w plastykowej obudowie 11-nóżkowej lub metalowej obudowie TO-3.
Podstawowe parametry elektryczne wzmacniaczy mocy, produkowanych przez firmę Burr-Brown, przedstawiono w tab. 1.
Rys. 5.
Nowe wzmacniacze operacyjne firmy
Firma Analog Devices nieustannie rozszerza rodzinę produkowanych wzmacniaczy operacyjnych, co powoduje m.in., że stają się one coraz lepiej dostosowane do specyficznych wymagań różnych aplikacji.
Wzmacniacz noszący oznaczenie AD8015 jest niezwykle szybkim wzmacniaczem transimpedancyjnym, który opracowano specjalnie z myślą o stosowaniu go w układach odbiorczych światłowodowych torów telekomunikacyjnych, np. w sieciach FDDI. Pasmo przenoszenia wzmacniacza wynosi 240MHz,
Rys. ó.
co pozwala bez trudu osiągnąć dużą czułość układu odbiorczego dla przepływności 155,2Mb/s. Ze względu na specyfikę aplikacji, wzmacniacz AD8015 ma doskonałe parametry szumowe, co pozwala wykorzystać go także jako niskoszumny przedwzmacniacz. Na wyjściu układu zastosowano wzmacniacz z symetrycznym stopniem końcowym.
Schemat blokowy układu AD8015 przedstawiono na rys. 6.
Układ AD815 (rys. 7] jest podwójnym wzmacniaczem operacyjnym o dużej wydajności prądowej stopni końcowych (min. 500mA], dużej szybkości działania (pasmo przenoszenia dla k =1 wynosi l20MHz, a dla k =2 - 40MHz, współczynnik szybkości zmian napięcia na wyjściu SVR=900V/|is] i szerokim zakresie dopuszczalnych napięć zasilających.
Wzmacniacze zintegrowane we wnętrzu układu mogą pracować niezależnie od siebie lub jako pojedynczy wzmacniacz o symetrycznym wyjściu.
Układy AD815 są dostępne w trzech wersjach obudów - obudowie dużej mocy SIP-
ANALOG DEVICES
15, obudowie przystosowanej do montażu powierzchniowego DDPAK-15 oraz w obudowie SOIC-24. Niezależnie od wersji obudowy zakres temperatur pracy wynosi -4O..+85C.
^ ^ 15 1 III 1 NC
14 1 III 1 NC
^i\,13 1 III 1 NC
| iii i NC
^h Lii 1 III 1 +IN2
L-io 1 III 1 -IN2
---, 1 a 1 III 1 0UT2
D
J
_________________ A i ni i oun
1----- S 1 III 1 -IN1
L^r r4 I IM I +IN1
I III I NC
"-Ą, 2 i III i NC
1 I III I NC
Rys. 7.
70
Elektronika Praktyczna 2/9S
NOWE PODZESPOŁY
Wzmacniacze operacyjne o dużej sprawności O
Wejście
sterujące
PWM
Wejście blokady
GND
ptech
Silnik prądu stałego
Rys. 8.
Problem mocy trać on ej w strukturze półprzewodnikowej jest stosunkowo łatwy do rozwiązania przy mocach rzędu kilku dziesięciu... kil ku set watów. Są jednak aplikacje, w których wzmacniacz operacyjny musi dostarczyć do uldadu wykonawczego moc rzędu 5kW, co przy standardowym podejściu do rozwiązania tego problemu nastręcza ogromne kłopoty.
Ciekawy sposób ich rozwiązania przedstawiła amerykańska firma Apex Microtechno-logy Corporation. Produkuje ona bowiem rodzinę wzmacniaczy hybrydowych o bardzo dużej mocy wyjściowej, z wyjściem mostkowym zasilającym sterowane urządzenia metodą PWM (ang. Pulse Width Modulation]. Zastosowanie techniki impulsowej do sterowania dużych mocy pozwala osiągnąć sprawność rzędu 97%!
Dzięki dużej częstotliwości skanowania, wzmacniacze te doskonale nadają się do sterowania silników prądu stałego (rys. 3], mogą także pracować jako wysokosprawne stopnie końcowe we wzmacniaczach audio (rys. 9],
W strukturze układów SAxx są zintegrowane wszystkie elementy (oprócz R, C] modulatora PWM oraz mostkowy stopień wyjściowy z tranzystorami FET.
WejAcIe sygnału
PWM
Rys. 9.
Firma Apex produkuje obecnie siedem typów wzmacniaczy PWM. Różnią się one między sobą maksymalnym prądem wyjściowym (5..30A] i dopuszczalnymi napięciami zasilania (80..500V].
W tab. 2 zostały zestawione podstawowe parametry dostępnych wzmacniaczy PWM.
Czytelnikom zainteresowanym układami firmy Apex polecamy jej stronę internetową: www.isarna-psx.corn.
Tabela 2.
Ifftftfl Piąi W Mdc dttłMGON [W] Spmnrff [%] Ukrain Śfctnmt [W] FtapIfdB ffl ńMmtto Ufcd tao MU ZtbnpIfGi* im
SU1 20 2000 97 1GS 100 42 2 Tak
IMZ 10 bdo 94 15G BO 250 4,5 lik
IM 30 3000 97 300 im 22.5 Ś Nie
UW 20 4000 97 300 200 2y Ś Nie
WS 10 5000 97 300 500 2*5 Ś Nn
uso 5 400 97 120 BO 45 Nb
IH1 5 400 97 120 BO znmgtraiBgo nodiiitełi PWM) Ś Nie
Elektronika Praktyczna 2/9S
71
NOWE PODZESPOŁY
Nowości firmy
W końcu ubiegłego roku firma LinearTech-nology wprowadziła do produkcji szereg nowych układów.
Układy LTC1197/99 (rys. 10] są miniaturowymi przetwornikami A/C o rozdzielczości 10 bitów, współpracującymi z otoczeniem poprzez interfejs szeregowy SPI. Układy te mogą byc zasilane napięciem 3V lub 5V, przy czym minimalny pobór prądu pozwala stosować je w urządzeniach zasilanych ba-teryjnie. Układy oznaczone LTC1197 mają jeden kanał wejściowy, a wzmacniacz wejściowy pracuje różnicowo. Układ LTC1199 ma dwa wejścia asymetryczne. Dzięki zasto- i sowaniu nowoczesnej technologii układy mają dość dużą maksymalną częstotliwość próbkowania - przy zasilaniu 3V wynosi ona 250kHz, a przy napięciu 5V aż 500kHz.
ENOBiin
TECHNOLOGY
gramowana przetwornica impulsowa, opracowana specjalnie do zasilania systemów z procesorem Pentium Pro, Alpha lub Sparc.
EHicItncy
IATTRys. 11.
10 100
IhPUT FHEQUWCV IkHzi
1D0D
Rys. 10.
Układy LTC1197/99 są dostępne w obudowach MSOP8 iSOPS.
Kolejną nowością są układy LT1620/21. Są to wzmacniacze zintegrowane z programowanym stabilizatorem prądu, przeznaczone do stosowania w zasilaczach prądowych lub napięciowych jako elementy odpowiadające za dokładność stabilizacji. Innymi obszarami zastosowań tych układów są programowane ograniczniki prądu oraz moduły umożliwiające powiększenie sprawności ła-
dowarek akumulatorów impulsowymi.
Na rys. 11 przedstawiono wykres obrazujący sprawność typowej ładowarki wykorzystującej układ LT1620. Układ scalony LTC1621 składa się z dwóch całkowicie niezależnych układów, będących odpowiednikami LT1620.
Układy LT1620 są dostępne w obudowach SOS, SSOP16 i MSOP8. Układy LT1621 są dostępne w obudowach SSOP16.
Ostatnią nowością LT, jaką przedstawimy w tym miesiącu, jest pro-
stab iii zatorami
Układ nosi oznaczenie LTC155 3.
Napięcie wyjściowe tego układu może byc programowane w zakresie 1,8..3,5V przy pomocy 5-bitowego portu równoległego. Dzięki zintegrowaniu w strukturze układu komparatorów napięciowych, możliwe jest wykrycie przez procesor lub system nadzoru stanów alarmowych:
- przekroczenia temperatury chronionych elementów;
- przekroczenia dopuszczalnego napięcia na wejściu przetwornicy;
- niepoprawnej pracy stabilizatora, której przyczyną może byc np. zbyt niskie napięcie wejściowe.
Układ LTC1553 jest przystosowany do sterowania dwoma unipolarnymi tranzystorami mocy z kanałem n. Maksymalny prąd wyjściowy jest ograniczony do 14A. Niewielkie wymiary dławika udało się uzyskać dzięki zastosowaniu wysokiej częstotliwości kluczowania stopnia wyjściowego - wynosi ona ok. 300kHz.
Układ LTC1553 jest dostępny w dwóch wersjach obudów: SO20 i SSOP20.
Dzięki elastycznej konstrukcji są możliwe także inne zastosowania tego układu - na rys. 12 przedstawiono schemat blokowy przetwornicy z pompą ładunkową, która podwaja napięcie zasilające.
12.
72
Elektronika Praktyczna 2/9S
NOTATNIK PRAKTYKA
Współpraca OrCADa z AutoTraxem
Artykuł ten powstał pod
wpływem uwag Czytelników,
jakie napłynęły do redakcji po
opublikowaniu na łamach EP
opisu AutoTraxa. Skarżą się
oni na brak informacji na
temat możliwości automatyzacji
pracy z tym programem.
W artykule przedstawiamy
jeden z najprostszych sposobów
wymiany informacji pomiędzy
edytorem schematów OrCAD
SD T, a edytorem płytek
drukowanych Traxedit.
Zaczynamy od schematu
Zawsze musimy mieć schemat elektryczny urządzenia, do którego przygotujemy płytkę. Niewątpliwą zaletą AutoTraxa, w porównaniu z jego wersją freeware EasyTraxem, jest występowanie w menu głównym polecenia Netlist. Polecenie to zostało silnie rozbudowane i zapewnia m.in. wykorzystywanie listy połączeń generowanej przez program Netlist z pakietu OrCAD SDT. Z tej możliwości trzeba obowiązkowo korzystać. Brak ochoty na opanowanie tej sztuki sprowadza nas do poziomu EasyTra-xa. Zakupmy więc stosowne numery "Elektroniki dla Wszystkich", gdzie był prowadzony kurs projektowania przy pomocy tego programu.
Schemat elektryczny możemy przygotować przy pomocy dowolnego edytora schematów. Może to być popularny OrCAD SDT, oryginalny edytor "Protela for DOS" lub dowolny inny edytor. Warunkiem jest to, aby edytor schematów miał możliwość wytworzenia listy połączeń w formacie czytelnym dla AutoTra-xa. W artykule pokażemy, jak niemal automatycznie otrzymać listę połączeń (netlistę) z OrCADa, która będzie "strawna" dla AutoTraxa.
Format listy połączeń AutoTraxa
Przypomnijmy zatem format net-listy AutoTraxa. Składa się ona z dwóch części (list. 1):
- opisu podzespołów,
- opisu węzłów.
Na list. 1 jest przedstawiony przykładowy fragment takiej listy połączeń. Jest to lista połączeń płytki drukowanej zamka szyfrowego.
Opis pojedynczego podzespołu w pierwszej części listy zawiera się pomiędzy nawiasami kwadratowymi [..] i składa się z trzech pól. Pole to ciąg znaków zakończony znakiem końca linii, a więc jest to jedna linijka tekstu.
W pierwszym polu jest zawarta nazwa i numer oznaczenia podzespołu. Nazwa podzespołu jest jego wyróżnikiem w całym projekcie i nie może się już powtórzyć (np. Rl, US2 itp.).
Pole drugie zawiera nazwę bibliotecznego prototypu obudowy.
W trzecim polu opisu podzespołu jest podana wartość parametru lub jego typ, jak np. wartość rezystancji, pojemności, typ tranzystora, diody, układu scalonego itp.
Część opisowa węzłów definiuje poszczególne połączenia. Bazuje na pierwszej części netlisty, korzystając z nazw podzespołów. Pod pojęciem węzła należy rozumieć punkty układu o jednakowym potencjale elektrycznym. Oznacza to, że węzeł jest wydzielonym obszarem miedzi, do którego mają być dołączone konkretne wyprowadzenia podzespołów.
Opis pojedynczego węzła jest zawarty pomiędzy nawiasami zwykłymi (...) Tutaj też można wyróżnić pola, jako pojedyncze linie tekstu. Liczba pól jest zmienna, zależna od liczby końcówek podzespołów dołączonych do węzła.
Pierwszym polem opisu węzła jest zawsze jego nazwa, która jest niepowtarzalna w całym projekcie. Nazwa ta jest tworzona przez program usługowy edytora schematów, wytwarzający listę połączeń. Jest ustalana dwojako: narzuca ją program tworzący listę połączeń lub jest wzięta ze schematu.
Pierwszy sposób jest stosowany do tych węzłów projektu, które nie mają swojej nazwy na schemacie. Sposób drugi jest stosowany do węzłów posiadających oryginalną nazwę na schemacie. Nazwą węzła może być węzeł zasilania układów cyfrowych (VCC, VDD), węzeł masy (GND, VSS), linie sygnałowe tworzące szyny sygnałowe (np. ADO, ADl) itp. Jak to może być pomocne, przekonamy się przy omawianiu prowadzenia ścieżek - polecenie Netlist-Information jest bardziej czytelne.
Następne pola opisu węzła to zakodowane nazwy końcówek poszczególnych podzespołów. Sposób zakodowania jest banalny: do przecinka (albo znaku myślnika "-") jest to nazwa podzespołu, a po nim jest nazwa końcówki tego podzespołu. Specjalnie napisałem "nazwa", ponieważ wcale nie musi to być jej numer.
AutoTrax dopuszcza czteroznako-we nazwy końcówek, przy czym nie przyjmuje on nazw zaczynających się od znaku myślnika "-". Jest to oczywiste, ponieważ ten znak jest znakiem rozdzielającym nazwę podzespołu od nazwy jego końcówki. Dlatego nazwa -DC będzie zinterpretowana błędnie.
Czteroznakowe nazwy końcówek pozwalają na opis nie tylko liczbowy. Na przykład na list. 1 węzeł N00001 zawiera podzespół o nazwie Dl i końcówce ANOD, co sugeruje
Elektronika Praktyczna 2/98
73
NOTATNIK PRAKTYKA
anodę diody. Stosowanie opisowych nazw końcówek niektórych podzespołów znakomicie ułatwia rozpoznawanie końcówek. Gdyby tam były numery, byłoby to trudniejsze.
Liczba pól końcówek podzespołów jest zmienna, zależnie od stopnia rozbudowy węzła, a opis węzła kończy się znakiem zamykającego nawiasu ")".
Generacja listy połączeń
Generacja listy połączeń polega na uruchomieniu programu albo pod-programu usługowego, który w oparciu o poprawnie narysowany schemat przygotuje listę połączeń w żądanych formacie. Okazuje się jednak, że określenie formatu listy jeszcze nie załatwia całej sprawy.
Pokażemy teraz, jak wytworzyć listę połączeń przez pakiet OrCAD SDT. Skorzystamy z nieco starszej wersji OrCADa, wersji 3.2x. Różnica pomiędzy tą wersją, a następnymi polega na bardziej rozbudowanym interfejsie użytkownika w wersjach nowszych.
Po pierwsze, narysujmy przykładowy schemat. Jest on przedstawiony na rys. 1. Dokonajmy analizy tego schematu pod kątem przypisania rodzajów obudów poszczególnym podzespołom.
W układzie z rys. 1 mamy rezystory o jednakowych i różnych wartościach. Wszystkie są jednak tej samej mocy: maksymalnie 0,25W, mają więc jednakowe wymiary.
Układ nie jest skomplikowany, wymiary płytki nie są w żaden sposób narzucone, zastosujemy więc montaż poziomy rezystorów. Typowym rozstawem nóżek dla rezystorów 0.25W jest lOmm, czyli 400mils.
VĆSG
o
R7 1OOk
R6
1OOk
Niektórzy przyjmują rozstaw 7,5mm (300mils), ale ta wartość zawęża gamę dostępnych rezystorów do mocy 1/8W i 1/6W. Jeśli nie ma takiej potrzeby, warto przyjąć lOmm.
Podobnie możemy sklasyfikować kondensatory, z tą różnicą, że musimy je rozdzielić na kondensatory elektrolityczne i kondensatory z dielektrykiem stałym. Kondensatory z dielektrykiem stałym mają standardowy rozmiar 5mm (200mils) i taki przyjmiemy w naszym projekcie.
Kondensatory elektrolityczne będą stać pionowo i zastosujemy obudowy kondensatorów przeznaczonych do montażu pionowego.
Mikrokontroler PIC16C84 może występować w kilku rodzajach obudów, jedną z nich jest typ DIL (18-nóżkowa) i taką przyjmiemy.
Układ stabilizatora LM7805 jest w typowej obudowie TO220. Ponieważ stabilizator zasila tylko procesor i diody LED, więc pobór prądu jest na tyle mały, że nie ma potrzeby umieszczania stabilizatora na radia-torze. Stabilizator będzie stał pionowo i miejsce na radiator nie będzie przewidziane.
Diody LED będą miały średnicę 5mm, a więc przyjmiemy, że rozstaw nóżek wynosi 2,5mm (lOOmils). Diody te będą ustawione pionowo.
Przekaźnik PKl jest przekaźnikiem samochodowym i ma tylko jed-vcc ną obudowę, nie ma więc kłopotów z jej wybraniem.
Jako złącza JP2 i JP3 przyjmiemy złącza typu ARK2 o rozstawie nóżek 5mm. Złącze JPl będzie rzędem złoconych pinów, takiego bowiem wymaga taśma klawiatury membranowej.
Tranzystor Ql ma tylko jeden rodzaj obudowy i nie potrzebuje ra-diatora.
Wyjście buzzera SPl to dwa punkty lutownicze na płytce, do których może być przylutowana para przewodów buzzera.
Przyglądając się powyższej wyliczance widać, że liczba rodzajów obudów potrzebnych dla naszego projektu jest znacznie mniejsza niż liczba podzespołów.
OrCAD zapewnia półautomatyczne przypisywanie obudów do podzespołu. Do tego celu służą dodatkowe pola opisu podzespołu - Part Fields. Autor przyjął, że polem zawierającym nazwę obudowy będzie pierwsze pole, które przemianował w konfiguracji pakietu na Module.
Pola Part Fields służą ponadto do przechowywania dodatkowych informacji o podzespole. I tak:
- pole 2, nazwane Voltage/Power, przechowuje informację o napięciu przebicia kondensatorów albo mocy rezystorów;
- pole 3, nazwane Tolerance, przechowuje informację o tolerancji wartości podzespołów;
- pole 4, nazwane Kind of Mount, przechowuje informację na temat podstawowego sposobu montażu;
- pole 5, nazwane Standing, zawiera informację o ustawieniu podzespołu.
es
24Op
ce 1OOn
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKO
MCLFWPP
RA4/TOCKI
RAD RA1 RA2 RA3 RBO/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7
17 RAD
18 RAI
1 RA2
2 RAS
6 RBO
7 RB1
8 RB2
8 RB3
1O RB4
11 RB5
12 RB8
13 RB7
PIC16CS4
+ 12V O
LM7BC
vcc
o
i C3 -
1OOu 25V
G N
D
C1
1OOn
VDD O
-C2 1OOn
S.RBO
S.RB1
\ RB2
S.RB3
S.RB4
N.RB5
I C4 1OOu
iev
Rys. I.
tl
-Ovcc
Elektronika Praktyczna 2/98
NOTATNIK PRAKTYKA
Listing 1. Fragment przykładowej listy połączeń dla schematu zamka
szyfrowego.
t 1K i t
E6 t EA3-1
E402510 U2 SP1,2
100K LM7 8XXT Ul, 2
1 r LM78 05 >
1 E4 EB7-1
] E402510 Ul, 13
[ 200 ] )
E7 [ (
E402510 Ul EB0-1
100K 18DIP300 JP1,7
] PIC16C84 Ul, 6
es' \
I E402510 EB1-1
200 ] JP1,6
Cl [ Ul, 7
C203010 PK1 )
10 ON EA2 t
] EA2 EB2-1
[ JP1,5
es Ul, 8
1 C203010 )
240P ] (
C2 ( EB3-1
C203010 N00001 JP1,4
10 ON E4,2 Ul, 9
Dl, ANOD >
JP2 '( EB4-1
1 H2X200 N00002 El, 1
t 2X1 ES,2 JP1,3
C6 D2 , ANOD Ul, 10
C203010 ) )
100N ( (
1 N00003 EB5-1
[ PK1,3 E2,l
JP3 JP2,1 JP1,2
] H2X200 ) Ul, 11
[ 2X1 ( )
C3 N00004 (
CE2 0 4 0 PK1,1 EB6-1
10 0U Ql, COLL E3,l
1 ) JP1,1
[ ( Ul, 12
JP1 N00005 )
] 7SIP100 PK1,4 (
[ 7X1 PK1,5 + 12V
C4 JP2,2 JP3,1
CE153 0 ) C3,2
1OOU ( Cl,l
] N00006 U2,VI
[ E5,2 PK1,2
Qi Ql,BASE )
] CE3 0V ) (
[ BD643 ( GND
E5 N00007 06 iX
E402510 E6,2 Ć2/2
10K Ul, 16 U2,GND
] C5,l Cl, 2
t ) C3,l
SP1 ( JP3,2
] 2SIP100 EA0-1 C6,2
[ BUZZEE Ul, 17 C5,2
El Dl,CATH Ql,EMIT
R402510 ) Ul, 5
1K ] ( )
( EA1-1 (Ś
Di Ul, 18 VcS.
CO2 6 D2,CATH El,2
I- LED ) R2,3'
[ ( R3,2
E2 EA2-1 U2,VO
R402510 Ul,l C2,l
1K ] E5,l C4,2
[ ) SP1,1
D2 ( E7,l
CO2 6 N00011 E6,l
I- LED E7,2 R8,l
r Ul, 4 R'4,1
E3 C6,l Ul, 14
E402510 1 1
Pola 2-5 są najczęściej wykorzystywane do opisu rezystorów i kondensatorów, chociaż mogą być także częściowo wypełnione dla innych podzespołów.
Do pola Module każdego podzespołu pracowicie wpisuje się nazwę obudowy. Oczywiście, wpisywanie nazwy tej samej obudowy dla np. 50 rezystorów jest zajęciem nudnym,
zmuszającym do skorzystania z innego sposobu, dostępnego w OrCA-Dzie. Do automatycznego przypisania obudów podzespołom służy w pakiecie OrCAD program FLDSTUFF. Jego wywołanie jest następujące:
FLDSTUFF
Znaczenie poszczególnych para-
metrów powyższego polecenia jest następujące:
- jest to nazwa pliku ze schematem;
- pola PartField są numerowane cyframi od 1 do 8; pole Module będzie więc miało numer 1;
- jest to nazwa pliku tekstowego przygotowanego pod dowolnym edytorem tekstowym znaków ASCII (np. Norton Editor) o dowolnym rozszerzeniu.
Na list. 2 przedstawiono format zapisu w takim pliku. Każda linia tego pliku składa się ze wzorca wartości podzespołu, umieszczonego pomiędzy pierwszą parą apostrofów, minimum jednego znaku rozdzielającego, którym jest tutaj spacja albo znak tabulacji, i nazwy prototypu obudowy, umieszczonej między drugą parą apostrofów. Brak tych apostrofów powoduje, że program FLDSTUFF wykryje błąd i nie będzie mógł wykonać przypisania.
To, czy dla danego podzespołu zostanie przypisana nazwa obudowy zależy od konfiguracji pakietu. Otóż w deklaracji FLDSTUFF Com-bine for Field 1 możemy zdefiniować złożenie pól opisu podzespołu w taki sposób, aby mogły jednoznacznie wskazywać na obudowy w pliku przypisań. Na przykład, niech na schemacie z rys. 1 w polu Kind of Mount będzie wpisane "PN" oraz w polu Standing również "PN". Pola te są wygaszone, stąd ich treść nie jest widoczna. Kondensator C3 jest kondensatorem elektrolitycznym. "PN" w tych polach oznacza za pierwszym razem, że podstawowym sposobem montażu tego kondensatora jest montaż pionowy, zaś w kolejnym polu oznacza to, że ten kondensator będzie zamontowany pionowo. W wyżej wymienionej deklaracji wpiszemy FLDSTUFF Combine for Field 1 V2345.
Taki zapis oznacza, że złożenie ciągów znaków z pól Part Value (temu właśnie służy pierwsza litera V) oraz pól od drugiego do piątego będzie tworzyć ciąg znaków, który
List. 2. Przykład treści pliku
przypisań dla programu FLDSTUFF
100ul0VPZPZ' 'CE958540'
10 0ul6VPNPN' 'CE153 0'
100u25VPNPN' 'CE2 0 4 0'
100u40VPNPN' 'CE2 053'
100u63VPNPN' 'CE2 053'
100u63VPNPZ' '4UM22V4 0'
150ul6VPNPN' 'CE153 0'
150u35VPNPN' 'CE2 0 4 0'
220ul0VPNPN' 'CE2 053'
220ul6VPNPN' 'CE2 053'
220ul6VPZPZ' 'CE1408050'
220U25VPNPN' 'CE2 053'
220u25VPZPZ' 'CE1408050'
470u40VPNPN' 'CE2 053'
470u40VPNPZ' '4UM22V4 0'
Elektronika Praktyczna 2/98
75
NOTATNIK PRAKTYKA
Ul nT -u-
.
f 1
T -
Rys. 2.
będzie poszukiwanym wzorcem w pliku przypisań.
W naszym przykładzie wzorcem będzie ciąg znaków 100u25VPNPN. Program FLDSTUFF zaczyna poszukiwać tego wzorca w pliku przypisań. Zawartość pliku przypisań pokazano na list. 2. Znalezienie wzorca w pliku przypisań powoduje, że jeżeli pole 1 danego podzespołu jest puste, tam zostanie zapisany tekst znajdujący się między drugą parą apostrofów, czyli w naszym przykładzie będzie to CE2040.
Oczywiście puste pola wzorca zapisu V2345 będą potraktowane na zasadach ogólnych, czyli w procesie tworzenia wzorca nie będą brane pod uwagę, a więc np. puste pole 2 w naszym przykładzie spowoduje, że wzorcem będzie IOOuPNPN.
Autor przygotował kilkanaście plików przypisań, dotyczących typowych przypisań, takich jak:
- rezystory o różnej mocy i tolerancji,
- kondensatory bipolarne,
- kondensatory elektrolityczne w różnych wariantach ustawienia,
- podzespoły aktywne dyskretne: tranzystory, diody itp,
- serie układów scalonych: analogowych, cyfrowych różnych serii, mikroprocesory itp.
Pliki te są dostępne na stronie WWW Wydawnictwa AVT. Ponieważ pliki przypisań są nierozerwalnie związane z prototypami obudów, dołączono do nich pliki biblioteczne obudów z AutoTraxa. Prototypy obudów są dla projektanta bardzo cenne, bo przez lata używania zostały "wyczyszczone" z pewnych niedoróbek bibliotek standardowych.
Wiadomo, że nie ma wśród wymienionych plików przypisań takiego, który byłby uniwersalny. Dlatego program FLDSTUFF musi być uruchamiany kilkakrotnie. Jednak zdecydowanie przyspiesza pracę, szczególnie, gdy mamy do czynienia ze schematem układu cyfrowego.
O tym, czy zostały już przypisane wszystkie obudowy możemy dowiedzieć się wykorzystując do tego celu program PARTLIST, służący do wytworzenia listy podzespołów potrzebnych do zmontowania płytki.
W konfiguracji pakietu, w deklaracji PARTLIST Part Value Combine możemy wpisać V2345->1, co spowo-
duje, że wartość podzespołu w liście elementów będzie złożeniem Part Va-lue, pól od 2 do 5, znaków "->" i pola 1. Taką listę podzespołów dla naszego przykładu przedstawiono na list. 3. Po każdym wywołaniu programu FLDSTUFF uruchamiamy program PARTLIST, z którego plik wynikowy możemy wylistować i zobaczyć, do jakich podzespołów trzeba jeszcze przypisać obudowy. Oczywiście nazwy obudów podzespołów nietypowych wpisujemy ręcznie, korzystając z edytora schematów DRAFT.
Kiedy program PARTLIST wytworzy raport o podzespołach, w którym wszystkie pola prototypu podzespołu będą wypełnione, możemy przystąpić do generacji listy połączeń.
Polecenie DOS wygląda następująco: NETLIST TANGO/S.
W naszym przykładzie to polecenie będzie następujące: NETLIST CODELOCK.SCH CODELOCK.NET TANGO/S.
Klucz /S oznacza tu, że lista połączeń będzie wytworzona w formacie specjalnym, za taki bowiem jest uważany format Tango. Czytelnicy w bardzo prosty sposób mogą podejrzeć, ile i jakich formatów wyróżnia program NETLIST, jeżeli zamiast TANGO/s napiszą na przykład AKUKU/S. Jedynym formatem niespecjalnym jest format EDIF, jednak dla nas nieprzydatny.
Najczęściej spotykane błędy popełniane przez początkujących projektantów, a dotyczące generacji listy połączeń, są następujące: /Rysowanie poza rastrem. Jest to błąd poważny, bo trudny do wychwycenia na ekranie monitora. Pomóc może włączenie klucza /G w poleceniu generacji listy połączeń. Dla naszego przykładu polecenie będzie następujące: NETLIST CODELOCK.SCH CODE-LOCK.NET TANGO/S/G. Zostanie wtedy wytworzony plik o nazwie CODELOCK.GRD, który jest raportem zawierającym listę obiektów schematu, które leżą poza rastrem. Dla schematu bez takich przypadków będzie to plik o długości zerowej.
/ Przeciągnięcie linii połączeniowej i nałożenie jej na wyprowadzenie podzespołu. Program NETLIST wychwytuje ten błąd i wskazuje jego położenie, podając współrzędne. /Zdublowana numeracja podzespołów. Zdublowanie numeracji podzespołów następuje wtedy, kiedy dokonujemy ręcznej renumeracji podzespołów. Na przykład, na
schemacie są dwa różne rezystory R12. Innym przypadkiem jest zdublowana numeracja podzespołów wielokrotnych. OrCAD dopuszcza obiekty biblioteczne, jako wielokrotnie powtarzające się fragmenty układu, np. bramki logiczne zamknięte w jednej obudowie. Przykładem niech będzie powtarzająca się nazwa U2A, która oznacza, że ta sama bramka występuje w co najmniej dwóch różnych miejscach układu. Podobnie jest z niekonsekwentnym wartościowaniem podzespołów. Jeśli np. zdarzy się, że bramka jednej kostki raz jest typu 7400 i jest to UlA, zaś w innym miejscu schematu mamy UlB jako 7410, to jest to błąd, który będzie zasygnalizowany przez program NETLIST.
/Puste pola Part Value i Reference. Program nie dopuszcza pustych pól Part Value i Reference. Zawsze muszą być wypełnione tekstem. Początkujący projektanci, nie znający zbyt dobrze OrCADa, chcąc wygasić te pole, po prostu kasują ich zawartość. Żeby te pola nie były drukowane i nie były widoczne na ekranie, należy odpowiednio ustawić atrybut widoczności każdego pola opisu podzespołu. Wystarczy w tym celu podczas edycji podzespołu wyłączyć atrybut Vi-sible i po sprawie.
/Błędnie zbudowane opisy podzespołów w bibliotekach. Początkujący projektanci budują biblioteki podzespołów nie wypełniając pól opisu wyprowadzeń podzespołów. Powstaje niejednoznaczność w opisie listy podzespołów i dlatego jest sygnalizowany błąd.
Wprowadzanie listy połączeń do projektu
Przebrnęliśmy przez procedurę tworzenia listy połączeń, która może być odczytana przez program TRAXEDIT.
List. 3. Lista podzespołów
z widocznym polem obudowy
Revised January 3 , 1997
Revision
Bili Of Materials
January 3, 1997 10:57:41
Page 1
Item Quantity Reference Part
1 3 Cl, C2, C6 100n->C203010
2 1 C3 100u25VPNPN->CE2040
3 1 C4 10 0ul6VPNPN->CE153 0
4 1 C5 240p->C203010
5 2 D1,D2 LED->CO26
6 1 JP1 7xl->7SIP100
7 2 JP2,JP3 2xl->H2x200
8 1 PK1 RA2->RA2
9 1 Ql BD643->CE30
10 3 R1,R2,R3 lk->R402510
11 2 R4,R8 200->R402510
12 1 R5 10k->R402510
13 2 R6,R7 100k->R402510
14 1 Ul PIC16C84->18DIP300
15 1 U2 LM7 8 05->LM7 8XXT
Elektronika Praktyczna 2/98
NOTATNIK PRAKTYKA
List. 4. Zawartość przykładowego pliku raportu o błędach wprowadzania listy połączeń.
EEPORT OF MISSING PARTS FROM NETLIST C:\DESIGN\MLACH\K0K0\CODEL0CK.NET
MISSING COMPONENTS FROM NETLIST LOAD : 1
Ql
Teraz uruchamiamy więc program TRAXEDIT. Jeśli znamy wymiary płytki, zaczynamy od narysowania obrysu płytki za pomocą polecenia PIace\ Track i ewentualnie PIace\ Arc. Obrys płytki wykonujemy na warstwie Board Layer. Jest to ważne, bowiem tylko warstwa Board Layer może wystąpić na wszystkich kliszach poszczególnych warstw.
Teraz sprawdzamy czy odpowiednia biblioteka jest otwarta. Do tego celu używamy polecenia Library\ Fi-le. Jeśli biblioteka jest otwarta, dostaniemy jej nazwę do ponownego otwarcia. Zmiana biblioteki nastąpi po wprowadzeniu jej nowej nazwy. Jeśli nie pamiętamy nazwy, możemy użyć znaku zapytania "?". Wtedy w kolejnym okienku pojawi się lista plików bieżącego katalogu o rozszerzeniu *.LIB. Ustawiamy kursor w miejscu, w którym chcemy rozmieścić obudowy. Obudowy zostaną umieszczone we wskazanym miejscu, jak na stosie.
Włączamy polecenie Netlist\ A-uto, Place\Load Components From Netlist. Następuje zapytanie o nazwę pliku z listą połączeń. Obowiązkowym rozszerzeniem tego pliku jest *.NET. Program proponuje nazwę pliku, która była użyta podczas poprzedniej sesji projektowej. Jeśli projektujemy nową płytkę, to jest niemal pewne, że nazwa ta nie będzie nam odpowiadać. Autor wprowadza wtedy znak zapytania ?, co jest w tym programie zachętą do przedstawienia wszystkich plików z rozszerzeniem .NET, jakie znajdują się w bieżącym katalogu.
Po wprowadzeniu nazwy pliku program przejmuje kontrolę nad procesem wprowadzania listy połączeń. Pierwszym etapem jest pobranie prototypów obudów z otwartej biblioteki. Ten etap kończy się raportem w postaci otwartego okienka COM-PONENT LOAD, które ma trzy linijki tekstu. Tekst ten zawiera dane statystyczne odnośnie procesu ładowania podzespołów (Ach, ci Amerykanie, oni lubują się w statystykach!) i ma on następujące znaczenie:
- Component Loaded - liczba faktycznie nowo wprowadzonych podzespołów;
- Missing Patterns - liczba nieistnie-
jących podzespołów w bieżąco otwartej bibliotece;
- Existing Components - liczba wcześniej ustawionych podzespołów, przed wywołaniem polecenia NetIist\Auto PIace\Load Components From Netlist.
Liczba określana jako Missing Patterns jest użyteczna w czasie ładowania podzespołów tylko z jednej biblioteki i tylko do nowego projektu, bowiem daje ona od razu informację o brakach w bibliotece lub o błędach w specyfikacji listy połączeń.
Kolejny, drugi etap jest poświęcony analizie połączeń między nóżkami podzespołów. Tutaj też zachodzi optymalizacja połączeń w węzłach. Określona grupa punktów tworzących węzeł elektryczny, może być połączona na jeden z trzech sposobów:
- Shortest Path - według najmniejszej odległości pomiędzy punktami węzła;
- X Bias - według najmniejszej odległości ze względu na współrzędną X;
- Y Bias - według najmniejszej odległości ze względu na współrzędna Y.
Teraz program się zatrzymuje, oczekując na naciśnięcie klawisza ENTER. Ostatni etap jest podsumowaniem listy połączeń i jest on dla nas najważniejszy.
Kolejne okienko zawiera następujące informacje:
- Nets Loaded - liczba wprowadzonych pętli (obwodów) elektrycznych;
- Missing Patterns - liczba nie wprowadzonych, brakujących podzespołów z powodu niewystępowania ich w bibliotece;
- Missing Pins - liczba błędnie nazwanych punktów lutowniczych we wprowadzonych podzespołach.
Jeżeli jeden z dwóch ostatnich parametrów (Missing Patterns lub Missing Pins) jest niezerowy, program proponuje zapis raportu o błędach. Rozszerzenie pliku z taką informacją jest *.REP.
W praktyce, niespecjalnie obchodzą nas te statystyczne dane, które pojawiają się w kolejnych okienkach. Naciskamy trzy razy ENTER i czekamy czy nie pojawi się propozycja zapisu komunikatu o błędach. Nie-
zależnie od tego czy w liście połączeń występują błędy czy nie, na ekranie pojawiają się te podzespoły, które udało się dołączyć do projektu, w tym także te, które mają błędnie opisane wyprowadzenia. W przykładzie, dotyczącym zamka szyfrowego, efekt naszych działań widać na rys. 2.
Biblioteka, z której były czerpane prototypy podzespołów nie zawierała jednego z nich. Został więc wytworzony plik raportu CODE-LOCK.REP (list. 4). Plik ten składa się z dwóch części. Pierwsza z nich zawiera listę nie znalezionych podzespołów, zaś druga część jest listą tych wyprowadzeń podzespołów, których nazwy nie zgadzają się z nazwami opisanymi w liście połączeń.
Już wprowadzone podzespoły (rys. 2) zapamiętujemy na dysku, najlepiej pod tą samą nazwą co schemat (oczywiście pliki te powinny być różne, o tym decyduje rozszerzenie: *.SCH i *.PCB).
Po przeczytaniu zawartości pliku z raportem o błędach, poprawiamy nazwę na schemacie albo do biblioteki dołączamy brakujący podzespół.
Ponownie uruchamiamy TRAXEDIT
Zanim znowu uruchomimy znane nam polecenie wprowadzania listy połączeń, musimy skasować istniejącą w projekcie listę połączeń. Czynimy to za pomocą polecenia Net-Iist\ Clear. Po jego wykonaniu pamięć zajmowana przez dotychczasową listę połączeń zostanie zwolniona. Jeśli nowa lista połączeń będzie wprowadzona bez usuwania starej listy, to pamięć przeznaczona dla starej listy nie zostanie zwolniona, zaś dostęp do niej nie będzie możliwy. Innymi słowy pamięć ta będzie utracona. Po kilku czy kilkunastu takich operacjach, w czasie tej samej sesji projektowej, może się okazać, że raptem zabrakło pamięci na wprowadzenie kolejnej modyfikacji listy połączeń.
Po użyciu Netlist\ Clear nic już nie stoi na przeszkodzie, aby ponownie użyć polecenia NetIist\Auto PIace\Load Components From Netlist.
Kiedy już uda się nam wprowadzić wszystkie obudowy na płytkę, zaczynamy rozmieszczanie podzespołów. Mirosław Lach, AVT
Pliki przypisań są dostępne w Internecie pod adresem:
h ttp :iiwww. avt. com .pliavtiepi download.htm.
Elektronika Praktyczna 2/98
77
SPRZĘT
JTAG - światowy standard testowania i programowania układów cyfrowych, część 2
W poprzednim numerze EP
omówiliśmy szczegóły standardu
programowania i testowania
układów cyfrowych - JTAG.
Standard ten znalazł szerokie
poparcie wśród producentów
układów cyfrowych - praktycznie
wszystkie obecnie produkowane
układy programowalne oraz
większość zaawansowanych
kontrolerów jest wyposażona
w złącze zgodne z JTAG.
Bardzo ciekawe uzupełnienie
tego standardu zaproponowała
niedawno Altera. W pracowniach
badawczych tej firmy powstał
uniwersalny język obsługi
interfejsu JTAG - nosi on nazwę
JAM.
O tym, dlaczego powstanie
takiego języka było konieczne, jak
z niego korzystać, gdzie zdobyć
dodatkowe materiały,
oprogramowanie i specyfikację
języka - dowiecie się z artykułu.
Co to jest /AM?
JAM jest interpretowanym jetykiem programowania wysokiego poziomu, który opracowano z myślą
0 programowaniu i testowaniu struktur programowalnych w systemie fang. In System Programmable) poprzez interfejs JTAG. Składnia języka jest zbliżona do popularnego EASICa, przy czym zestaw instrukcji rozszerzono o polecenia obsługi interfejsu JTAG.
Na list. 1 przedstawiono przykładowy program, napisany w języku JAM, obliczania silni kolejnych liczb, a wynik obliczeń jest zapisywany w pliku (list. 2). Jest to jeden z przykładów obrazujących uniwersalność tego języka. Nieco inaczej wygląda plik wygenerowany przez system projektowy zawierający informacje o konfiguracji i algorytmie programowania układu docelowego. Przykład (znacznie skrócony) takiego pliku przedstawiono na list. 3. Wszyscy Czytelnicy, którzy posługiwali się lub posługują EASICiem, zauważą na tym listingu szereg znanych rozkazów. Także struktura logiczna tego pliku źródłowego nie odbiega od typowych konstrukcji programu w tym języku, Fragment programu rozpoczynający się od etykiety LO; odpowiada za ustalenie w jakim stanie znajduje się programowany układ (czy np. należy go skasować przed programowaniem)
1 jakiej operacji wymaga użytkownik od programu.
Na rys. 1 przedstawiono sposób wykorzystania języka JAM w typowej aplikacji. Program JAM Composer odpowiada za konwersję pliku wynikowego (np. w formacie
JEDEC, HEX), który jest generowany przez program projektowy, do postaci tekstowej zgodnej ze specyfikacją JAM.
W przypadku, kiedy projektant korzysta z oprogramowania narzędziowego nowej generacji (np. systemu Max+Plus II firmy Altera, w wersjach od 8.0 począwszy) JAM Composer stanowi integralną część pakietu i nie ma konieczności korzystania z dodatkowych programów narzędziowych (rys. 2).
W przypadku, kiedy wykorzystywany przez konstruktora system projektowy nie potrafi bezpośrednio generować programu w standardzie JAM, możliwe jest zastosowanie zewnętrznego konwertera programowego, który zmieni postać pliku ze standardu JEDEC, HEX, POF lub dowolnego innego, na postać zgodną ze specyfikacją JAM (rys. 3).
Zadaniem programu-konwertera jest m.in. zapisanie w pliku wyjściowym programu opisującego sposób programowania lub testowania wybranej struktury PLD. Założeniem przyjętym przez twórców języka JAM było, że programy konwertujące będą dostarczane przez firmy tworzące oprogramowanie projektowe dla wybranych układów PLD lub bezpośrednio przez producentów struktur.
Profitywynikajace ze stosowania języka JAM:
- możliwość uniezależnienia się od jednego dostawcy oprogramowania projektowego,
- oprogramowanie w lormacie JAM może być stosowane na różnym sprzęcie, bez konieczności rekompilacji projektu,
- możliwość znacznego skrócenia czasu programowania układów,
- dzięki elastycznemu zestawowi instrukcji języka istnieje możliwość opisania przy jego pomocy dowolnego algorytmu programowania, tak więc obsługa układów, które dopiero pojawią się na rynku nie będzie stanowić żadnej Trudności
Elektronika Praktyczna 2/9S
S P R Z Ę Ti
Oprogramowanie
narzędziowe
specyficzne
dla producenta
układów
scalonych
Program
Jam Gomposer
r
Plik wynikowy
w uniwersalnym formacie JAM
IAM
Urządzenie z układami
programowalnymi
wyposażonymi
w Interfejs JTAG
Program Jam Player
Kompilacja projektu
do postaci *.jam lub pośredniej {*.hex, *.bin, I następnie konwersja do postaci *Jam
t
itp.)
Interpretacja programu zapisanego w Języku JAM
i konwersja do postaci akceptowanej przez JTAG programowanego układu
TMS TCK
TDO
TUB TCK
TDO
TMS" TCK
TDO
Dowolny
układ PLD
Układ docelowy
Dowolny
układ PLD
Rys. 2.
Niezbędnym elementem JAM owe go "łańcucha" jest program noszący nazwę JAM Player frys. 1, rys. 3). Zadaniem tego programu jest interpretacja poleceń języka JAM i realizacja zapisanego w pliku programu. Program ten może mieć postać pliku wykonywalnego np. dla komputera PC. Można go także zaimplementować w dowolnym systemie mikroprocesorowym, dzięki czemu procesor sterujący pracą tego systemu będzie mógł samodzielnie modyfikować struktury wykorzystanych w nim układów programowalnych.
Jak pokazaliśmy na przykładzie z list. 1, programy w języku JAM mogą wykonywać czynności zupełnie nie związane z procedurami programowania lub testowania układów PLD. Niezależnie od implementacji, JAM Player
musi zapewniać pełną obsługę interfejsu JTAG, a takśe poleceń nie związanych bezpośrednio z j ego sterowaniem .
Chcąc ułatwić zbudo wa nie na bazie JAMu nowego standardu obsługi interfej su JTAG, Altera udo-stę pniła kody
źródłowe, napisane w języku C, wszystkich modułów wykorzystywanych przez program JAM Player. Program ten został opracowany w taki sposób, aby zminimalizować trudności z jego przeniesieniem na dowolny komputer lub mikrokontroler.
JAM w praktyce
Jedną z najważniejszych zalet języka JAM jest łatwość jego przenoszenia pomiędzy różnymi urządzeniami końco-
projektowy
generujący
pliki w
formach
JAM
Listing 2.
Factorial 1' = 1
3 = 6
4' = 24
5' = 120
6' = 720
7' = 5040
8 ' = 40320
9' = 362880
10' =3628800
11' =39916800
12 ' =479001600
Error onllne 1S: lnteger oyerf
Progranitemilnated.
wymi i pełna niezależność od platformy sprzętowej na jakiej jest stosowany.
Na rys. 4 przedstawiono schematycznie cztery przykładowe aplikacje tego języka. Program w języku JAM, wygenerowany przez dowolne narzędzie projektowe, można zastosować do konfiguracji układów programowalnych zamontowanych w systemie. W przypadku Systemu 1 frys. 4) program JAM Player 1 znajduje się w pamięci procesora sterującego systemem,
Nieco inaczej wygi ąda sytuacja w przypadku Systemu 2. Tym razem JAM Player 2 spełnia rolę programu obsługującego laboratoryjny programator układów programowalnych. Można go tutaj porównać z driverem dedykowanym pewnej grupie układów.
System 3 jest specjalizowanym testerem układów programowalnych. JAM Player 3 spełnia w nim rolę podobną jak w przypadku Systemu 2, czyli dri-vera dedykowanym pewnej grupie układów. W przypadku korzystania ze standardowego testera lub programatora możliwe jest także wykorzystanie formatu JAM. Wymaga to jednak zastosowania konwertera programowego, który zmieni format zapisu programu na postać zrozumiałą dla programu obsługującego urządzenie fjak w przypadku System u 4}.
Tak więc dzięki zastosowaniu języka JAM możliwe jest ograniczenie liczby stosowanych formatów zapisu
Binarny strumieri danych z poleceniami JTAG
Listing 1.
' Factorial program
' Copyright (C) ftltera Corporation 199 7
PRIWT" Facto rial":
IWTEGERnUrur
IWTECERfactr
It7TECLRcollntr
FOR nllin = 1 TC 2 0;
LET f act = 1 r FORcoUnt = 110 nUinr
LET f act = f act * coUnt; HEXTcollntr PRINTnUrn, "' = ", factr
Program jMt Compoier
kotmitujKy
wybrant formaty
pików wejficłowych
na format JAM
Rys 3.
80
Elektronika Praktyczna 2/9S
SPRZĘT
Listing 3, IF ((J ż 5) == 4) THEN LET A26[k] = 1; LET k = k + 1 ; LET A18[0..9] = 016; CALL L14 3;
NOTE CREATOR "POF to JAM converter NE XT 3 ; STATE DRSHIFT;
Verslon 8.0 6/12/97"; GOTO L6; STATE IDLE;
L5: LET A18[0..9] = 01A;
NOTE DEVICE "EPM7128S"; LET k = k + 1 ; CALL L14 3;
L6: STATE DRSHIFT;
ŚDeyice #ls EPM7128S - NE XT 1 ; STATE IDLE;
c:\cad\max2work\praca\demo.pof Mon LET VI6 = 0; L68 :
Mar 19 13:44:04 1997 FOR 1 = 0 TO VI; POP 1;
LET 3=1; NEXT 1;
EOOLEAN A21[104320] = ACA IF |((A13[1] S 1) ==0) II LET V15 = V30;
mE300UAlQrh g5rQJMMhrCQJMhTrthWLV@t ((A13[l] S 4 ) == 0)) THEN GOTO L10; IF (!V39) THEN GOTO L69;
VZtl@rVDZ@@@qUJtLE@QVhWEd NJc LET V2 = A12[1]; IF (V72) THEN LET V42 = 5;
MhrQQj hwrQjiMhroth sglQDlMhLrv*Nsh*w LET 3 = AO[V2]; IF (!V72) THEN LET V42 = 6;
ZhMhR@N@nL@@gV@@AVrwhyLhr2 5 L10 : L69 :
3QZMbyNfZq0F@7Q8UZth2 53grQfeKEbYWh LET V16 = V16 + 3; RETURN;
ysAloRGJm@QldthrVQZN@w@@heMgro NE XT 1 ; L94 :
XuzaGK0mSEJCeIhqASD6eqAZ9KF60JIhsTVbd h NQ LET VIS = VI6; IF |(V10 [= 0) SS (V10 [= 107) SS (VII
J _y U Zdhq @hVW @hMJ f LQ L 0 J ECOLEAN A28 [VIS] ; [= V52)) THEN
C8s4 641732EXlnl91^_@@0; LET VI9 = VIS; GOTO L98;
IF (V21 S V19) THEN LET VI9 = V21; LET V30 = 0;
EOOLEAN A22 [65920] = ACA ECOLEAN A29 [VI 9] ; FOR 3 = 0 TO VI;
mO2OOUtttttttltlZVtttt tttyFMZXVf tttkDtttF ECOLEAN A30 [VI 9] ; LET V31 = V30;
I@@Vko@I100JWUVr4blW2 FOR 1 = 0 TO (V19 - 1); IF |(A17[J] S 8) [= 0) THEN GOTO L96;
0RSOLZVXXDeXl łlMzyfOOliMlcyOIJOGOGJOKgMrłZ** LET A30[1] =1; LET V2 = A12[J];
@X@@@cX@@VJ6Gh@@dK@ NE XT 1 ; IF (VII S= |A0[V2] - 108)) THEN GOTO
81 qVt GGPWyUI Ue Fur* * FKCOSO 38KC1k41 * @QVV41 m LET V20 = 2 * 5 * V64; L95;
@@@l@fFN80U@lDlUIV01]b6 ECOLEAN A31 [V2 0] ; IF |((A17[j] S 1) ==0) II
dGGDm@88VGZGeO281*V04w@X12Ql1h2g3 zd@87o LET VI2 = 0; ( (A17 [J] S 4 ) == 0)) THEN GOTO L9 6;
CUVVpd@@@6f@@FJVVf1F32PFU LET VI3 = 0; LET V31 = V31 + |A0[V2] - 1);
@t@@; FOR 1 = 0 TO VI; LET A28[V31 - VII] = 1;
LET V12 = V12 + A25[l]; IF (VII < 108) THEN LET A28[(107 +
NOTE JAM VERSION "1.0"; IF |A25[1] S V13) THEN LET V13 = A25[l]; V3 0) - VII] = 1;
NOTE ALG VERSION "1.0"; NE XT 1 ; GOTO L96;
INTEGER AO [12] = EOOLEAN A32[V12 + 50]; L95 :
791, 237, 253, 261, 273, 2 81, 293, ECOLEAN A39 [VI 3] ; IF |(A17[J] S 8) == 0) THEN LET V49 =
317, 791, 791, 791, 791; ECOLEAN A33 [VI 3] ; 1 ;
INTEGER Al [12] = FOR 1 = 0 TO (V13 - 1); LET A17[j] = A17[j] | 8;
640, 80, 160, 240, 320, 400, 480, LET A39[1] =1; L96 :
640, 160, 200, 240, 280; NE XT 1 ; LET V30 = V31 + 1;
INTEGER A2 [12] = CALL LI 9; NEXT 3;
165, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 165, 165, IRSTOP IRPAUSE; LET A18[0..9] = 01E;
165, 165; DRSTOP IDLE; CALL L14 3;
INTEGER A3[12] = PADDING 0, 0, 0, 0; DRSCAN V3 0, A2 8[0. . (V30 - 1) ] ;
112, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 64, 80, 96, 112; STATE RESET; LET V30 = 0;
NTEGER V53 = 3; STATE IDLE; FOR 3 = 0 TO VI;
INTEGER V54 = 3; LET A18[0..9] = 071; LET V31 = V30;
INTEGER Ali[V53 * V54 " 11] = LET V4 = 1; LET V2 = A12 [J] ;
0, 0, 0, 0, 0 . 0 . 0 . 0 . 0, CALL L14 3; IF |((A17[j] S 1) ==0) II
96, 1, 0, 97, c, 10 0 0, WAIT 10000 USEC; |(A17[j] S 4) ==0) ||
0, 0, 0, 0, 0 . (Ś. (Ś . u . 0, LI 3 : ((A17[J] S 8) [= 0)) THEN GOTO L9 7;
96, 0, 0 :'7 ii 1 Zi 1, 2, RETURN; LET V31 = V31 + |A0[V2] - 1);
0, 0, 0, (Ś (Ś (Ś (Ś 0 0, LI 5 : LET A28[V31 - VII] = 0;
96, 0, Ś... 0. 0. f! . 0. 0. 0, IF (V42 == 0) THEN IF (VII < 108) THEN LET A28[(107 +
96, 2, 0. 'i'.', 0 . i . ?<-. 1, 2, PRINT "EONE"; V3 0) - VII] = 0;
94, 1, 0 0 0 0 u u 0, IF (V42 == 1) THEN L97 :
95, 0, Ś; . 0. 0. 0 . 0. 0. 0, PRINT CHR$(7), CHR$(7), CHR$(7), LET V30 = V31 + 1;
95, 0, Ś" 'Ś 'Ś 'Ś . ^>. ^>. 0, "Invalld optlon comblnatlon NEXT 3;
94, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0; spedfled"; IF (V49 SS (VII == V52)) THEN
IF (V42 == 2) THEN CALL L171;
Ś VARIAELES PRINT CHR$(7), CHR$(7), CHR$(7), GOTO L99;
INTEGER V0 = 1; "Unrecognized device"; L98 :
INTEGER A12[V0] = 4; IF (V42 == 3) THEN LET A18[0..9] = 01E;
INTEGER A13[V0] =114; PRINT CHR$(7), CHR$(7), CHR$(7), CALL L14 3;
INTEGER A25[V0] = 10; "Device revislon ls not supported" ; STATE DRSHIFT;
INTEGER VI = V0 - 1; IF (V42 == 4) THEN STATE IDLE;
INTEGER V2 = 0; PRINT CHR$(7), CHR$(7), CHR$(7), L99 :
INTEGER V3 = 0; "Device programmlng fallure"; LET V10 = VII;
INTEGER V4 = 1 ; IF (V42 == 5) THEN RETURN;
INTEGER A17[V0]; PRINT CHR$(7), CHR$(7), CHR$(7), LI 18 :
EOOLEAN b; "Device ls not blank"; LET V30 = V14;
INTEGER 1; IF (V42 == 6) THEN IF (V49) THEN CALL L149;
INTEGER 3; PRINT CHR$(7), CHR$(7), CHR$(7), LET V31 = V30 + (VS3 - 1);
INTEGER k; "DeYlce verify fallure"; IF (V73) THEN GOTO L119;
INTEGER 1; RETURN; LET A18[0..9] = 016;
INTEGER V10; L37 : CALL L14 3;
INTEGER VII; LET V27 = V27 + V54; DRSCAN V23, A21[VS0..V31];
EOOLEAN A18 [10] ; NE XT 3 ; LET V30 = V30 + V23;
EOOLEAN A19 [10] ; PRINT "Deyice #", V0 - 1 , " Silicon ID ls ", LET V31 = V31 + V23;
EOOLEAN A20 [10] ; CHR$|A16[0]), CHR$(A16[1]), LET A18[0..9] = 01A;
INTEGER V14; CHR$|A16[2]), CHR$(A16[3]), CALL L14 3;
INTEGER V15; CHR$|A16[4]), CHR$(A16[5]), DRSCAN V23, A21[VS0..V31];
INTEGER V42 = 0; CHR$|A16[6]), CHR$(A16[7]), LET V30 = V30 + V23;
EOOLEAN V43 = 0; "(", CHR$(((V36 SS 4) S 1) + 48), LET V31 = V31 + V23;
ECOLEAN V44 = 0; CHR$( (V36 S 15) + 48) , " ) " GOTO L12 0;
ECOLEAN V45 = 0; LI 19 :
INTEGER V46; IF (1V4O) THEN LET V42 = 3; LET A18[0..9] = 016;
INTEGER V47; L38 : CALL L14 3;
INTEGER V48; NE XT 1 ; DRSCAN V2 3, A2 9[0. . (V2 3 - 1) ] ;
ECOLEAN V49 = 0; RETURN; LET A18[0..9] = 01A;
ECOLEAN V50 = 0; L54 : CALL L14 3;
EOOLEAN DO ERASE = 0; LET A18[0..9] = A19[0..9]; DRSCAN V2 3, A2 9[0. . (V2 3 - 1) ] ;
EOOLEAN EO ELANKCHECK = 0; CALL L14 3; L165 :
EOOLEAN DO PROGRAM = 0; WAIT 15 USEC; IF (V43) THEN LET A29[V27 + j] = b;
EOOLEAN DO VERIFY = 0; LET A18[0..9] = A20[0..9]; IF (V44) THEN LET A30[V27 + j] = b;
EOOLEAN DO SECURE = 0; CALL L14 3; L166 :
EOOLEAN EO_SECURE_ALL = 0; IF (V34 == 0) THEN GOTO L55; LET 3 = k + 1 ;
DRSCAN V2 4, A29[0..(V24 - 1)], NEXT 1;
LO : CAPTURE A31[V30.,V31]; RETURN;
CALL L3; GOTO L57; L167 :
LET V4 = 1; L60 : LET 3 = 317;
CALL LI6; LET V30 = 0; IF (V51 == -1) THEN LET V51 = 0;
IF (V2 == 0) THEN GOTO LI; LET V31 = V24 - 1; FOR 1 = 0 TO VI;
IF (V42 == 0) THEN CALL L33; L61 : IF |((A17[1] S 1) ==0) II
IF ((V42 == 0) SS EO ERASE) THEN CALL LET V2 8 =4; ( (A17[1] S 4) == 0)) THEN GOTO LI 68;
L2 3; IF (V10 S 88) THEN LET V28 = 0; LET V2 = A12[1];
IF |(V42 == 0) SS DO ELANKCHECK) THEN FOR 1 = 0 TO V2 8; IF (V51 S= A9[3 Ś* (V2 - 1)]) THEN
CALL L32 ; PUSH 1; GOTO L168;
IF ((V42 == 0) SS LO PROGRAM) THEN LET A20[0..9] = 022; IF (3 S (A9[3 * (VS - 1)] - V51)) THEN
CALL L21; CALL L54; LET 3 = A9[3 * (V2 - 1)] - V51;
IF ((V42 == 0) SS LO VERIFY) THEN IF (V29 [= 0) THEN GOTO L62; L168 :
CALL L2 8; LET A19[0..9] = 032; NEXT 1;
IF ( (V42 == 0) SS EO_SECURE) THEN CALL L54; IF (3 [= 317) THEN LET V51 = V51 + j;
CALL LI 31; LET A19[0..9] = 036; IF (J == 317) THEN LET V51 = -1;
LI : L62 : RETURN;
CALL L14; LET V30 = V30 + V24; L169 :
EXIT V4 2; LET V31 = V31 + V24; LET 3=0;
L3 : IF (1V45) THEN GOTO L63; FOR 1 = 0 TO VI;
INTEGER V64 = 0; LET b = 0; LET k = J ;
IF (DO PROGRAM) THEN LET LO ERASE = CALL L169; IF |((A17[1] S 1) ==0) II
1; GOTO L64; ( (A17[1] S 4) == 0)) THEN GOTO LI 70;
IF (EO_SECURE ALL) THEN LET DO SECURE L63 : LET V2 = A12[1];
= 1; IF (V10 [= V51) THEN GOTO L64; LET k = k + |A5[V2] - 1);
IF ((EO ERASE 11 EO ELANKCHECK) SS LET V44 = 1; LET V27 = (16 * |A6[V2] -
[DO PROGRAM SS LET b = 0; A10[(2 Ś (V2 - 1)) + 1])) -
(DO VERIFY 11 DO SECURE)) THEN LET CALL L163; A10[2 * (V2 - 1)] - 1;
V4 2 = 1; L64 : LET A30[V27 + J] = b;
IF (V42 [= 0) THEN GOTO L13; LET A20[0..9] = 026; L170 :
LET V21 = 0; CALL L54; LET 3 = k + 1 ;
FOR 1 = 0 TO VI; IF (V29 [= 0) THEN GOTO L65; NEXT 1;
LET 3 = 1; LET A19[0..9] = 032; RETURN;
LET k = 1; CALL L54; L171 :
IF ((|A13[1] S 1) ==0) II LET A19[0..9] = 036; LET 3 = 317;
(|A13[1] S 4) == 0)) THEN GOTO L4; L65 : FOR 1 = 0 TO VI;
LET V2 = A12[1]; LET V30 = V30 + V24; IF |((A17[1] S 1) ==0) II
LET 3 = Al [V2] ; LET V31 = V31 + V24; ( (A17[1] S 4) == 0)) THEN GOTO LI 72;
LET k = A5[V2]; IF (1V45) THEN GOTO L66; LET V2 = A12[1];
L4 : LET b = 1 ; IF (V52 S= |A0[V2] - 108)) THEN
LET V21 = V21 + 3; CALL L169; GOTO L172;
LET V64 = V64 + k; GOTO L67; IF (3 S A0[V2]) THEN LET J = A0[V2];
NEXT 1; L66 : L172 :
EOOLEAN A26[V21]; IF (V10 [= V51) THEN GOTO L67; NEXT 1;
LET k = 0; LET b = 1 ; IF 1.3 '.= 317) THEN LET V52 = j - 108;
FOR 1 = 0 TO VI; CALL L163; IF (J == 317) THEN LET V52 = -1;
IF ((|A13[1] S 1) ==0) II LET V44 = 0; RETURN;
|(A13[1] S 4) == 0)) THEN GOTO L5; CALL L167; ' END OF FILE
LET V2 = A12[1]; L67 : CRC E71E;
FOR 3 = 0 TO (Al[V2] - 1); IF (V28 == 0) THEN GOTO L68;
danych do jednego formatu, niezależnego od stosowanych narzędzi projektowych i sprzętu, przejrzystego w zapisie i łatwego w stosowaniu w samodzielnie tworzonych konstrukcjach.
O JAMie niemal wszystko
Ponieważ Altera jest pre-kusrorem nowej idei, na jej barkach spoczął obowiązek opracowania ogólnodostępnej specyfikacji języka JAM oraz podstawowego oprogramowania źródłowego.
Internetowa strona JAMu znajduje się pod adresem www. altera.com/jam/ index.html. Znajduje się tam opis języka (w postaci plików PDF), jego kompletna dokumentacja oraz oprogramowanie (z bogatą dokumentacją, w której opisano źródłową postać programu) opracowane przez firmę Altera.
W skład zestawu wchodzą dwa programy: 1.jam.exe, który spełnia rolę JAM Playera współpracującego z programatorem układów ISP Byte Blaster firmy Altera (jego polski odpowiednik kosztuje ok. 200zł). Program jam.exe jest kompletnym interpreterem JAM, można więc wykorzystać go do pisania programów bez konieczności stosowania programatora.
2.jamdata.exe, który jest konwerterem jednego z czterech formatów binarnych (BIN, HEX, RLC, ACA) na postać binarnej tablicy zgodnej ze specyfikacją JAM. Dzięki temu programowi możliwe jest umieszczanie plików binarnych jako fragmentu programu JAM.
Udostępnione zostały także źródła (napisane w języku C) obydwu programów, przy czym źródło JAM Playera jest podzielone na szereg modułów funkcjonalnych, dzięki czemu jest możliwe łatwe przeniesienie ich do dowolnego kompilatora C (także dla mikrokontrolerów). Tak więc konstruktorzy i programiści otrzymują, dzięki uprzejmości Altery, komplet materiałów niezbędnych do popularyzacji nowego standardu.
Idea JAMu nie jest nowa. Na początku lat '90 firmy Cypress
Elektronika Praktyczna 2/98
81
S P R Z Ę Ti
>.k Ś - - h
Dowolne
narzędzie
projektowe
dla układów
PLD
Jam Ptayer 1 Systemi
Jam Płay*r2 Syatem2
Standardowy programator
Jam Wayer3 System 3
Tester kompartybllny z JAM
Oprogramowanie i dokumentację języka JAM znajduje się pod adresem; http:ffwww.altera.com/jamf
jam_download.html. Inne ciekawe strony poświęcone językowi JAM;
http:fftechweb.cmp.comfedtnfnewsf coIumnsfRohle derfrohle der_7_l6.htm oraz
httpiffwww. e e design.comf Ne wsRele asesfArchivesf 071097 .html.
Autor dziękuje firmie JAWI ASIC za pomoc w zdobyciu materiałów do artykułu.
System 4
(standardowy
tester tSP)
Rys. 4.
oraz ACT próbowały bez skute cz nie wypromować podobny standard, noszący naswę EasyPLD. Dzięki przejrzystej polityce promocyjnej i duśej rynkowej sile przebicia Altery, JAM ma duśe szansę stać sie. prawdziwym standardem, uznanym takśe przez firmy konkurencyjne. Piotr Zbysiński, AVT
Więcej informacji na temat standardu JTAG można znaleźć pod adresem;
h ttp: ffww w.j tag.c om. Główna strona poświęcona językowi JAM znajduje się pod adresem; http:ffwww.altera.comf jamfin dex.html.
Oficjalne logo stondordu JAM.
82
Elektronika Praktyczna 2/9S
SPRZĘT
Sieci o inteligencji rozproszonej -LonWorks, część 3
Kontynuujemy prezentację
konstrukcji procesorów rodziny
Neuron, które opracowała firma
Motorola specjalnie dla sieci
pochodnych LonWorks.
W tej części artykułu skupimy
się na omówieniu portów l/O,
timerów i innych modułów
tworzących kompletny procesor.
Układy wejściowe
i wyjściowe procesora -
uniwersalne porty I/O
Można je wykorzystywać na wiele różnych sposobów, co pozwala na elastyczne konfigurowanie i sprzęganie procesora z rozmaitymi urządzeniami z otoczenia. Poziom sygnałów na tych wyprowadzeniach można odczytać i wprowadzić do aplikacji jako zmienne. Wyprowadzenia 104..107 posiadają programową możliwość włączenia rezystorów, tzw. ,,pull-up", natomiast wyprowadzenia IO0..IO3 mają prądy wyjściowe 20mA, przy 0,8V. Pozostałe wyprowadzenia mają standardową obciążalność l,4mA, przy 0,4V. Wszystkie wyprowadzenia (IO0..IO10) są w standardzie TTL (z histerezą). Wyprowadzenia IO0..IO7 posiadają poza tym rejestry zatrzaskowe, taktowane niskim poziomem logicznym.
Timery /liczniki
Obydwa 16-bitowe timery są programowane przez rejestry procesora. Jako wejście jednego można wykorzystać jedno z wyprowadzeń 104..107, natomiast drugi ma wejście na wyprowadzeniu 104, a wyjście na IOl (rys. 10).
System taktowania procesora
Sygnał z zewnętrznego układu taktowania jest dzielony w procesorze przez dwa, w celu uzyskania symetrycznego sygnału zegara wewnętrznego. Sygnał zewnętrzny może być generowany zarówno z układu TTL, jak i za pomocą oscylatora wewnętrznego procesora, po podłączeniu do niego odpowiedniego kwarcu. Przyjęto następujące częstotliwości standardowe zegara zewnętrznego: lOMHz, 5MHz, 2,5MHz, l,25MHz, 625kHz.
Funkcje dodatkowe
Procesor może zostać programowo wprowadzony w stan uśpienia, w celu zmniejszenia poboru prądu. W tym trybie zegar wewnętrzny procesora i wszystkie liczniki/ti-mery są wyłączone, lecz wszelkie informacje w rejestrach (włącznie z zawartością pamięci RAM procesora) pozostają zachowane.
Powrót do normalnego trybu pracy może być spowodowany: - przez sygnały (maskowane) z dowolnego
wejścia 104..107, wybranego za pomocą
Tabela 2.
Stan pracy węzła Kod stanu Stan diody LED
Brakapllkacjl 1 konfiguracji 3 świeci
Nleskonflgurowany, ale ma aplikację 2 błyska
Skonfigurowany, lecz nie podłączony do sieci 6 zgaszona
W pełni skonfigurowany/sprawny 4 zgaszona
Dzielnik zegara systemowego + 1,2,4,8,16,32,64,120
Dzielnik zegara systemowego + 1,2.4.8,16,32,64,128
100
Obwody timerów/liczników
multipleksera liczników/timerów;
- specjalne (niemaskowane) wyprowadzenie dla celów m.in. kontrolnych Service pin;
- port komunikacyjny (maskowany);
- w trybie różnicowym - wyprowadzenia CPO lub CPl;
- w trybie ,,wprost" - wyprowadzenie CPO;
- w trybie ,,Special Purpose" - wyprowadzenie CP3.
Podczas ,,uśpienia" stan wyjść pozostaje taki jak przed uśpieniem. Gdy w aplikacji próbuje się wprowadzić procesor w stan uśpienia gdy transmituje on dane do sieci, to dokończona zostanie operacja sieciowa przed uśpieniem procesora.
W przypadku MC143150 wyjście E (sterowanie pamięcią) blokuje pamięć. Gdy następuje ,,obudzenie", procesor uruchamia oscylator wewnętrzny, czeka aż on się ustabilizuje, przeprowadza test wewnętrzny i powraca do normalnego trybu pracy.
Watchdog timer
W celu uniknięcia błędów, które w sposób niekontrolowany mogłyby wprowadzić procesor w pustą pętlę, wyposażono procesor w trzy timery typu ,,Watchdog". Gdy system nie wyzeruje licznika w odpowiedniej chwili, następuje zerowanie procesora. Okres tego timera wynosi ok. 0,84s, dla procesora z zegarem lOMHz (skaluje się odpowiednio do zmiany częstotliwości zegara zewnętrznego). W trybie uśpienia powyższe timery są wyłączone.
Wyprowadzenie RESET może być sterowane zewnętrznie (ma własne źródło prądowe). Wszystkie układy produkowane w technologii 0,8ujn mają wbudowany detektor zaniku napięcia LVD (ang. Low Vol-tage Detect).
Układ zerowania pełni wiele pożytecznych funkcji: -inicjuje procesor po włączeniu zasilania;
-nadzoruje stabilizację pracy procesora w przypadku wahań zasilania;
-umożliwia odzyskanie programu w przypadku uszkodzenia danych czy błędu we fragmencie aplikacji; -umożliwia w sposób kontrolowany wyłączenie procesora przy zaniku napięcia zasilającego.
Elektronika Praktyczna 2/98
83
SPRZĘT ^i^i^i^i^i^ Service pin
Pracuje on jednocześnie jako wejście i jako wyjście (sygnał o częstotliwości 76Hz). Służy do kontroli stanu procesora i jego identyfikacji w sieci. Doprowadzenie poziomu ,,0" do tego wyprowadzenia powoduje wyemitowanie do sieci informacji zawierającej 48-bitowy kod identyfikacyjny procesora. Podłączenie diody LED umożliwia kontrolę stanu procesora - poszczególne stany przedstawiono w tab. 2.
Uniwersalne łącze I/O
Procesor można podłączyć do rozmaitych urządzeń I/O w prosty sposób - poprzez odwołanie się do biblioteki urządzeń I/O. Biblioteka ta jest oferowana w formie firm-ware - czyli związana jest bezpośrednio z samym procesorem (albo w postaci ROM dla MC143120, albo jako zarezerwowana przestrzeń adresowa zewnętrznej pamięci programu dla MC143150). W obrębie jednej aplikacji można elastycznie deklarować 11 pinów I/O (deklaracje mogą być odmienne w różnych procedurach).
W tab. 3..7 przedstawione zostały podstawowe obiekty, przy których pomocy można tworzyć niezwykle rozbudowane układy do wymiany informacji z otoczeniem. Olaf Lewiński
Przepraszamy Autora za pominięcie jego nazwiska w dwóch pierwszych częściach artykułu. Redakcja.
Tabela 3. Obiekty sterowania bezpośredniego (binarnego).
Obiekt Dopuszczalne wartości Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120DW/B1DW) Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120E2)
Bit input 0,1 dane binarne 1 1
Bitoutput 0,1 dane binarne 1 1
Byte input 0-255 dane binarne 1 1
Byte output 0-255 dane binarne 1 1
Level detect in wykrycie przejścia prze zero 1 1
Nibble input 0-15 dane binarne 1 1
Nibbleoutput 0-15 dane binarne 1 1
Tabela 4. Obiekty łącza transmisji równoległej.
Obiekt Dopuszczalne wartości Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120DW/B1DW) Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120E2)
Muxbus 1/0 równoległy, dwukierunkowy port z adresowaniem multipleks. 2 2
Parallel 1/0 równoległy port dwukierunkowy z potwierdzeńieni(handshake) 1 1
Tabela 5. Obiekty łącza transmisji szeregowej.
Obiekt Dopuszczalne wartości Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120DW/B1DW) Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120E2)
Bitshift input do 16 bitów danych 1 1
Bitshift output j.w. 1 2
do 255 bitów danych transmisja dwukier. 2 2
Magcard input zdekodowane wg. ISO7811 dwie ścieżki karty magn. 2 2
Magtracki zdekodowane wg. ISO3554 dane 1 ścieżki karty magn. 2 2
Neurowire 1/0 do 255 danych transmisja dwukierunkowa 1: Master/2: Slave 1: Master/2: Slave
Serial input znaki 8-bitowe, 600,1200,2400,4800 bps 1 2
Serial output znaki 8-bitowe, 600,1200,2400,4800 bps 1 2
Touch 1/0 do 2048 bitów danych wy lub we 2 2
Wiegand input zdekodowany ciąg znaków z czytnika kart Wiegand 2 2
Tabela 6. Obiekty wejściowe typu timer/hcznik.
Obiekt Dopuszczalne wartości Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120DW/B1DW) Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120E2)
Dualscope in, porównanie sygnałów 2 2
Edgelog input wykrycie zmian stanu 2 2
Infrared input zdekodowany strumień danych złącza podczerwonego 2 2
Ontime input szerokość impulsu 0,2us- 1,678s 1 1
Period input czas trwania sygnału 0,2us -1,678s 1 1
Pulsecount in. 0-65535 zbocz, czas 0,839s 1 1
Ouadraturein. ą16383 wg.kodu Gray'a 1 1
Totalcount in. 0-65535 zbocz 1 1
Tabrla 7. Obiekty wyjściowe typu timer/licznik.
Obiekt Dopuszczalne wartości Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120DW/B1DW) Ładowane do 1: maskowany ROM 2:EEPROM(3120E2)
Edged ivide częstotliwość wy jest wynikiem podziału czgstotl we przez liczbę. 1 1
Freguency fala prostokątna 0,3Hz - 2,5MHz 1 1
Oneshot impulsu w odstępie 0,2us -1,678s 1 1
Pulsecount 0-65535 impulsów 1 1
Pulsewidth impuls o wypełnieniu 0-100% 1 1
Triac opóźnienie impulsu nawy odpowiednio do sygnału nawę 1 1
Triggercount Impuls wy kontrolowany zliczaniem zbocz nawę 1 1
84
Elektronika Praktyczna 2/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za poprawność tych projektów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 200,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów,
Wzmacniacz lampowy audio
Rzut oka na zdjęcie
obok pozwoli docenić
kunszt wykonawcy tego
urządzenia.
Autorowi projektu udało
się połączyć prawdziwe
"lampowe" brzmienie
z dużą estetyką
wykonania urządzenia co,
zwłaszcza wśród
wsp óic ze sn ych
elektroników, jest dość
rzadko spotykane.
Większość współczesnych elektroników uważa, że era lamp elektronowych już dawno się skończyła. Z całą pewnością jest to słuszne twierdzenie w większości zastosowań, w których lampy niegdyś królowały.
Istnieją jednak aplikacje, gdzie "świecące bańki" nadal świetnie zdają egzamin. Do tych zastosowań można zaliczyć wysokiej klasy wzmacniacze audio, w których lampy są chętnie stosowane, a w ostatnich czasach zdobywają coraz większą popularność. Dzieje się
tak pomimo ich bardzo wysokich cen, które często przekraczają kwotę kilku tysięcy dolarów.
Prezentowane w artykule urządzenie jest możliwe do samodzielnego wykonania, a do tego jest kilkakrotnie tańsze od konstrukcji fabrycznych.
Aby zmniejszyć koszty konstrukcji, wzmacniacz zbudowano w oparciu o popularne lampy, które można zakupić bez większych problemów. Jedynie lampa 6H8C jest mniej znana, choć często spotykana i z jej zdoby-
ttk
Rys. I.
Projekt
041
ciem również nie powinno być większych trudności.
Opis działania
W przedstawionym wzmacniaczu zastosowano typowy układ przeciwsobny z triodowym stopniem wejściowym oraz ultra-linearnym stopniem wyjściowym, wykonanym na pentodach mocy EL34.
Schemat jednego kanału wzmacniacza przedstawiono na rys. 1. Sygnał wejściowy, poprzez potencjometr Pl (regulator siły głosu), trafia do wzmacniacza wstępnego opartego o elementy Ct, Rt, R^, R3 oraz trio-dę I lampy Vr Kilkakrotnie wzmocniony sygnał zostaje podany do odwracacza fazy wykonanego na elementach R4-R5 oraz triodzie II lampy Vt, gdzie zostaje rozbity na składowe przesunięte względem siebie o 180. Stopnie te są ze sobą sprzężone galwanicznie, poprzez połączenie anody triody wzmacniacza wstępnego z siatką triody odwracacza fazy. Wzmocniony i odwrócony w fazie sygnał, poprzez kondensatory C4 i C5, trafia do stopnia sterującego opartego o podwójną triodę V2 oraz elementy R&..Rg i R22. Wzmacniacz wstępny, odwracacz fazy, jak również stopień sterujący zapewniają bardzo małe zniekształcenia i szerokie pasmo przenoszenia, dzięki lokalnym sprzężeniom zwrotnym, powstałym na opornikach katodowych R2, R4, R22. Sygnał z anod lampy V2, poprzez kondensatory C&, C7, steruje pentodowy stopień końcowy, zbudowany na lampach V3, V4, pracujących w układzie ultraliniowym.
Elektronika Praktyczna 2/9S
85
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
90QnA
Rys. 2.
Jest to bardzo stabilny
1 często stosowany układ pracy dla pentod EL34. Zastosowanie tego układu pozwala na kilkakrotną redukcję zniekształceń wnoszonych przez lampy końcowe oraz transformator wyjściowy. Układ ultraliniowy zrealizowany został poprzez połączenie odczepów Ol,
02 z drugimi siatkami lamp V3, V4, w silne lokalne
Poniżej przedstawiono wypróbowany wielokrotnie sposób obliczania i wykonania transformatorów wyjściowych. Transformator, którego opis przedstawia nopon&ej nadaje się również do wzmacniacza opisanego w EP10/95.
Dane Techniczne:
Moc użyteczna P=36W Oporność anoda RB=6600Q Prąd anodowy JiO=70mA Opomośćwy|ściowa RL=8Q
Dolna częstotliwość graniczna f =40Hz Odczepy ultralmiowR 43% od środka
1 Przekrój rdzenia
sprzężenie zwrotne redukujące zniekształcenia.
Rezystory R14, R15 są opornikami katodowymi lamp V3 V4. Są one niezbędne do odpowiedniej polaryzacji i ustalają prąd lamp końcowych na około 70mA. Kondensatory CIO i Cli likwidują lokalne sprzężenie zwrotne powstałe na wspomnianych opor-
rys. 3
2 Skuteczna wartość napięcia uzwo|ema pierwotnego
U^ = JP R^ = J3ó 6600 = 49OY
3 Liczba zwo|ów uzwojenia pierwotnego
4900 lOOOO
U,>=------^-------= =2420
2&640 Ą Q 2L64 40 19
4 Wartość składowa zmienne] prądu anodowego [T~ i 36
ZWOJÓW
! =
- = 70mk
5 Całkowitawartośćprądu anodowego
l^. = la +1^=70+70= !
6 Gęstość prądu S [A/rnrn2] wzalezności od szerokości okna"c"rys 3
Gęstośćprądu I[A] szerokość
5-3 1
3,5-2 -2
2,5-1,5 3
2-1 4
7 Średnica drutu uzwojenia pierwotnego (np dlac = 2crn czyli s = 3A/rnrn2)
d,=!j3 J = 1J3 ]=0,25mm \ s V s
8 Przekładnia transformatora i liczba zwojów uzwojenia wtórnego
nikach. Rezystor R1S, po stronie wtórnej transformatora, zabezpiecza wzmacniacz przed uszkodzeniem podczas załączenia nie obciążonego urządzenia. Sygnał z wtórnych uzwojeń transformatora jest podawany bezpośrednio do wyjścia, oraz, poprzez rezystor R19, do katody triody 1 lampy VI tworząc pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego o głębokości około lOdB. Zasilanie poszczególnych stopni odbywa się poprzez rezystory redukujące napięcie R2O, R21 i są odseparowane od siebie kondensatorami C2, C3 oraz Cs, C .
Schemat zasilacza przedstawiono na rys. 2. Jest to bardzo prosty układ zawierający oddzielne prostowniki i filtry dla lewego i prawego kanału. Są one wykonane na elementach Dr.Ds, C14..C21. Przełącznik Przl to wyłącznik główny wzmacniacza, natomiast Pr2 to włącznik napięcia anodowego, który w celu przedłuż enia trwałości lamp należy załączyć dopiero po odpowiednim ich nagrzaniu (około 45 sekund od chwili załączenia
WYKAZ ELEMENTÓW
wzmacniacz Rezystory
Rl, Ró, R7, RIO, Rll:
47 OkD
R2: 470D/0.5W
R3: 47kO
R4, R5: 22kO
R& R9: 4x47kO/UÓW (patrz
schemat z rys. 1)
R12, R13: 2,2kO
R14, R15: 4x470D/lW
(patrz schemat z rys. 1)
Rló, R17: lkG/lW
R18: 220D/4W
R19: 33kO
R20: 5,ókO/2W
R21: 5,ókO/4W
R22: 220D/2W
Pl: lOOkO/B
Kondensatory
CL C4, C5: 100nF/ó30V
C2, C8: 10nF/ó30V
C3, C9: 1O^F/45OV
Có, C7: 220nF/ó30V
CIO, Cli: 47^F/100V
Cl 3: 220nF/ó30V
Lampy
VI: ECC83
V2: ÓH8C
V3, V4; EL34
Różne
Transformator głośnikowy
(wykonany zgodnie
z opisem w artykule)
zasilacz Rezystory
R23, R24: 220D/5W Kondensatory
C14, C15, Cló, C17, CIS, C19, C20, C21: 470^F/ 350V Półprzewodniki
Dl, D2, D3, D4, D5, Dó,
D7, D8: 1N4007
Różne
Przl, Prz2: przełączniki
sieciowe
Tr: transfomator sieciowy
(patrz rys. 2)
Bl: bezpiecznik zwłoczny
2,5A/Ó3OV
B2, B3: bezpieczniki
zwłoczne 500mA/ó30V
ZWOjS
9 Prąd uzwojenia wtórnego
10 Średnica drutu uzwojenia wtórnego y - ilość sekcji uzwojenia wtórnego połączonego równolegle (np y = 3)
86
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
1 1
c a G
Rys. 3.
włącznika głównego). Napięcie stałe +430V jest podawane bezpośrednio do zasilania wzmacniaczy.
Montaż
Wzmacniacz modelowy został wykonany metodą montażu przestrzennego. Jedynie zasilacz został wykonany na płytce drukowanej. Szczególną uwagę należy zwrócić, w celu zapobiegnięcia przydźwiękowi, na sposób prowadzenia masy. Masa układu powinna być połączona z obudową w jednym punkcie, możliwie blisko transformatora sieciowego i prowadzona od zasilacza jednym wspólnym przewodem dla obu kanałów. Ważne jest również ustawie-
A O U O
Rys. 4.
nie transformatorów wyjściowych. Należy uwzględnić transformatory zasilające -powinny one być ustawione względem siebie prostopadle.
Uruchomienie
Uruchamianie najlepiej przeprowadzić etapami. Przy całkowicie zmontowanym urządzeniu sprawdzamy poprawność połączeń. Jeżeli wszystko się zgadza, przystępujemy do uruchamiania poszczególnych stopni. Przy wyjętych wszystkich lampach sprawdzamy działanie zasilaczy - na wyjściach powinno występować napięcie około +450V.
Następnie wkładamy lampy Vi i V2. Uruchomienie tych stopni przeprowadzamy przy wejściu zwartym do masy. Sprowadza się ono do pomiaru napięć w punktach podanych na schemacie z rys. 1. Następnie, przy odłączonej pętli sprzężenia zwrotnego i wyjściu obciążonym opornikiem 8O/15W (brak oporni-a ka R14), wstawiamy lampy V3, V4. Na opornikach katodo-^=^ wych R14, R15 powinno wystąpić napięcie około 30V. Ostatnią czynnością jest podłączenie pętli sprzężenia zwrotnego. Należy w tym celu
wlutować opornik Rig i załączyć wzmacniacz. Układ powinien pracować poprawnie. Jeżeli wystąpi wzbudzenie, należy zmienić wtórne wyprowadzenie transformatora wyjściowego. W identyczny sposób należy postępować z drugim kanałem. Gdyby powstały jakiekolwiek trudności z wykonaniem lub uruchomieniem, proszę o kontakt - chętnie udzielę pomocy.
Transformatory wyjściowe
W egzemplarzu modelowym, nadesłanym do redakcji, jako transformatory wyjściowe są zastosowane transformatory toroidalne, wykonane na zamówienie. Zapewniają one doskonałe parametry, lecz kosztują około 140zł/szt.
Schemat budowy transformatora przedstawiono na rys. 4. Na rys. 5 przedstawiono sposób ułożenia uzwojenia na dzielonym karkasie. Należy zwrócić uwagę na zmienny kierunek nawijania uzwojeń pierwotnych, jak również na właściwe połącze-
nia uzwojeń. W celu odpowiedniego ich połączenia, najprościej pozostawić wyprowadzenie kolejnych uzwojeń i połączyć je dopiero po całkowitym zmontowaniu transformatora. Pierwszą czynnością jest połączenie uzwojeń wtórnych, z czym nie powinno być trudności. Następnie podłączamy uzwojenie wtórne do napięcia zmiennego 50Hz i napięcia około 5V. Mierząc napięcie na wyprowadzeniach, łączymy je kolejno 1-2-3-4-5-6-7-8 tak, aby uzyskać maksymalnie duże napięcie pomiędzy początkiem uzwojenia 1 a końcami kolejnych uzwojeń. Andrzej Piwowarczyk
Listy w sprawie wzmacniacza prosimy kierować na adres redakcji.
Uzi WarP UzB klerL
1/2 Uził -.1/2 Uz11 IderP
Uz7 HerP Uz2 klerL
1/2 UziO HerP*. UziO IderP
Uz3 HerP Uz6 klerL
Ol Uz9 HerP.. -.1/2 Uz9 IderP
Uz5 HerP Uz4 klerL
Uz1 = Uz2 = Uz7 = UzB - 345 zw. DNE 0,25 Uz3 = Uz4 = Uz5 = Uz6 - 260 zw. DNE 0,25 Uz9 = Uz10 = Uz11 84 zw. DNE 0,55
5
Elektronika Praktyczna 2/98
87
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Interfejs GPIB<->Centronics/RS232C
Interfejs GPIB jest
powszechnie stosowany
w nowoczesnych
przyrządach pomiarowych.
Konstrukcja, którą
prezentujemy w artykule,
pozwala na konwersję
sygnałów pomiędzy tym
złączem, a nieco łatwiej
"przyswajalnymi" dla
przeciętnych użytkowników
złączami RS232C lub
Centronics. Tej "sztuczki"
dokonuje miniaturowy
procesor firmy Motorola.
Zadaniem interfejsu jest odbiór danych przesyłanych z urządzeń ze złączem GPIB (HP-IB) przez komputer lub drukarkę. W złącza GPIB jest wyposażonych stosunkowo dużo programowalnych urządzeń pomiarowych, takich jak oscyloskopy cyfro-
we, analizatory sygnałów i woltomierze cyfrowe. Urządzenia te, pracując jako nadajniki (ang. Talkers), mogą wysyłać do złącza najróżniejsze sygnały, począwszy od złożonych, sterujących zewnętrznymi urządzeniami współpracujący-
Projekt
042
mi, aż do sygnałów prostych, zawierających same dane. Dane te, czyli wyniki pomiarów, wykresy lub np. mapa ekranu urządzenia, mogą być odebrane przy pomocy odpowiednich dla standardu GPIB linii danych i linii potwierdzeń.
W wykonanym modelu interfejsu, odbiorem i potwierdzeniem odebrania danych zajmuje się mikrokon-troler 68HC705K1.
Schemat elektryczny układu przedstawiono na ys. 1. Szyna danych złącza
Elektronika Praktyczna 2/98
87
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
GPIB jest doprowadzona do wejść PA0-PA7 mikrokont-rolera poprzez układ ośmiokrotnego transceivera-inwer-tera 74HCT640. Ważność danych jest monitorowana przez mikrokontroler poprzez linię DAV (Data Va-lid) doprowadzoną do wejścia IRQ.
W celu zabezpieczenia mi kro kontroler a sygnał ten jest buforowany przez układ 74HCT00. Po stwierdzeniu
ważności danej mikrokontroler sygnalizuje to do nadajnika poprzez linię NRFD (Not Ready For Data). Gdy dana zostaje przepisana z portu do akumulatora, mikrokontroler powiadamia o odczycie danej sygnałem NDAC (New Data ACcep-ted). Następnie odebrana dana zostaje zamieniona na sygnały transmisji sze- jg regowej do złącz RS232C. 5 Jako szeregowe wyjście
danych jest wykorzystane wyjście PBl mikrokontrolera. Ze względu na brak dodatkowych linii wejścia-wyjścia układu HC705K1 jest to to samo wyjście co dla sygnału NDAC. Nie prze-
Rys. 1.
szkadza to jednak nadajnikowi, ponieważ ciągle "widzi" on urządzenie nie gotowe na nowe dane - poprzez aktywny sygnał NRFD. Dane są przesyłane w formacie: 1 bit startu, 8 bitów danych, 2 bity stopu. Szybkość transmisji ustalono na 9600 bodów. Po zakończeniu transmisji szeregowej linia NDAC wraca do stanu potwierdzającego odebranie danej. Następnie jest wyłączany aktywny syg-
nał NRFD i kontroler oczekuje na nową daną.
Listing programu sterującego pracą mikrokontrolera przedstawia list. 1. Na listingu tym jest widoczne, że mikrokontroler jest sterowany przez użytkownika przyciskiem RESET, który spełnia funkcję przełącznika trybu pracy mikrokontrolera: na przemian jest włączany tryb START i STOP. W trybie START mikrokontroler przygotowuje się do odbioru danych ze złącza GPIB i gdy jest już gotowy, wysyła poprzez złącze szeregowe komunikat READY (litera po literze, z sygnałem CR na końcu). Na koniec transmisji użytkownik przełącza (przyciskiem RESET) mikrokontroler w tryb pracy STOP. Po przełączeniu mikrokontroler przesyła do komputera wiadomość STOP (razem z CR).
Do odbioru sygnałów szeregowych poprzez komputer jest konieczny odpowiedni program "odbiornika". Dla modelu jest to program w języku QBASIC (list. 2). W tym programie jest konieczne rozpoznanie komunikatu READY i STOP, definiujących tryby pracy mikrokontrolera. Gdy komputer odbierze sygnał READY,
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2. R3, R4, R5, R6, R8,
R9: 10kQ
R7: 47kQ
RIO: 5,lkQ
Rl 1: 220Q
R12, R13: lkQ
Kondensatory
Cl: lOOnF
C2: 10jiF/16V
C3, C4: 33pF
C5: 47^F/25V
Półprzewodniki
IC1: 74HC640
IC2: 74HCT00
IC3: 68HC705K1
(zaprogramowany)
Tl, T2, T3, T4: BC109 lub
odpowiednik
T5: BC177 lub odpowiednik
Dl, D2, D3, D4: BAT42
ZD1: 5,1V
LED1, LED2: dowolne diody
LED
Różne
Ql: kwarc 4MHz
gniazdo GPIB
gniazdo RS232 - 9 pin
gniazdo Centronics
88
Elektronika Praktyczna 2/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Listing 1.
ORG MOR J.SR SPC
FCB %i) 1)1) 1)1) 1)1)1) LDft #'83 , ałlftK ' S"
'.SOFTWftRE PULLDOWII EłlftBLE. JSR LPC
'CRYSTftL OSCILftTOR LDft #'84 , ałlftK T
'DISftBLE WftTCHEOG JSR SPC
ORG L03 F8 LDft #'T9 , ałlftK ' O"
TIMUEC FDB STftRT JSR LPC
IRLVEC FDE .STftRT LDft #'80 , ałlftK ' P"
SWIVEC FDB STftRT J5R TRftH^MIT , WYŚLIJ EO PC
RESETV FDE STftRT , (OSTATHI ałlftK + CR)
'PROGRftM IłlTERFftCErU IEEE-488 'PETLft ODBIORU .SYGUftLO"
TRftłTSMITUJftCY ODEERftłlE SłlftKI RL1 BSET 0. PORTE , IIRFD=1
'Ml STftHDftRDaiE RS232C alSaYBKOSCIft .REftDY FOR DftTft
'96C") EODO". RL2 EEH RL2 , C^EKftJ łlft DftV=0
'1 BIT .STftRTU + 81 BITO" + 21 BETY STOPU 'POJftWIL 5IE ałlftK fDftV=O IlATH=lJ
'PB1=OUTPUT TRftHSMISJI ECLR 0.PORTE ,IIRFD=0
'PftO-PftT =WEJSCIE MftGISTRftLI DftłlYCH IEEE ,łlOT REftDY FOR DftTft (BUSY)
'PBO =WYJSCIE HRFD LDft PORTft ,ODC2YTftJ SłlftK
'PKL=WYJSCIE HDftC ESET 1. PORTE , IIDftC=l
'IHT=WEJSCIE DftV .DftTft ftCCEPTED
'aftWftRTOSC KOMÓREK PftMIECI RL6 BIL RL6 ,C2EKftJ fta
'PftMIEC DLft DEL - LEO-LE1 .^KOIIC^Y 5IE DftV = 0
'aiiftcainK Rooaftju resetu - LE2 ECLR 1.PORTE ,IIDftC=0
ORG ROM J5R TRftH^MIT , WYŚLIJ EO PC
.STftRT CLRft BRft RL1 .WROC
ECLR 1 . S Oft , EKTERłlftL EłlD
, IHTERRUPTS DISftBLED
LDft #%i) i)i) i)i) 011 'OPOaiHEHIE 61 TftKTOW f30. 5U5^ aEljftRft
.STft DDRE , PBO . PB1 'EO TRftH.SMI.SJI 9600 EOEOW
, OUTPUT. PULLEOWH OFF DEL E^U ' .WYWOLftHIE 15 CYKLI^
LDft #^00000000 .STft LE0 .aftCHCWftJ ft H CYKLE)
.STft PORTE .STK SE1 .aftCHOWftJ Kl ii CYKLE)
,PB0=0.PBl=0 (HRFD=0 .HDftC:0) MUL ,3'11 CYKLI
LDft #^00000000 .PftO-7 IłlPUT. MUL
,ftLL PULLEOWH Oli MUL
STft DDRft ftLLft .3 CYKLE
'OPOaiHEHIE 129'255'3 0 5115=15 LDft LE0 .ODTWORS ftlf3 CYKLE)
LDK #'129 LDK LE1 .ODTWORS Klf3 CYKLE)
RL5 LDft #'255 RT.S . 6 CYKLI
RL4 JSR DEL """"""'.SPC'""""""
DECft 'POEPROGR31 KOMUHEKftCJI a 1 PC -> PEL=TxD
EłlE RL4 SPC E^U '
DECK BSET l.PORTB ,TKD=0 BET STftRTU
EłlE RL5 LDK #'14 ,EET STftRTU+8 BITÓW*
'SPRftWDaEHIE STftllU DftV ,+1 BET LTOPU+4'100U5
EIH RLT .SKOK GDY DftV=l CLR SE3 , OPOaiHEIIIE 2'5
BSET l.PORTB , GDY DftV=0 Ś CYKLI DLft STftRT
WYŚLIJ IIDftC=l CLR LE3
RL8 BEL RL8 ,CaEKftJ łlft DftV=l SR1 JSR DEL , OPO a III EIIIE 3'61
ECLR 1.PORTE ,HDftC=0 ,TftKTY=100U5
'SPRftWDaEHIE RODSftJU RESETU ->REftDY/STOP JSR DEL
RUI LDft LE2 JSR DEL
CMP #'22 SEC ,CftRRY=l
BEC RL3 ,IDa DO ' 5T0P" RORft .PRaESUH WlPRftWO
LDft #'22 ECC SR2
.STft LE2 ECLR 1.PORTE , TKD=1 fEET=l)
LDft 0J.SR 5PC SR2 ESET 1.PORTE ,TKD=0 fEET=O)
LDft #'69 , ałlftK ' E" BRft SR3 .DLft WYROWIIftlllft CaftSU
J5R 5PC SR3 DECK , aMIIIEJSa LICaiUK
LDft #'65 , ałlftK ' ft" .WYSLftllYCH KETÓW
J5R 5PC BIIE SR1 .WYŚLIJ POaOSTftLE
LDft #'68 , ałlftK ' D" RTS
J5R LPC """"""TRftHSMIT"""""""
LDft #'89 , ałlftK ' Y" 'WYSLftHIE ODEBRftllEGO ailftKU DO PC
J5R TRftH^MIT , WYŚLIJ EO PC TRftHSMIT E^U '
. fOSTftTłll ałlftK + CR^ JSR SPC .WYŚLIJ ftKUMULftTOR EO PC
BRft RL1 LDft #'13 .CR
JSR SPC .WYŚLIJ DO PC
'OE^LUGft RESETU STOP RTS
RL3 IłlC LE2 , aMIEłl ailftCSłUK
LDft #'13 , CR
program informuje o możliwości rozpoczęcia transmisji GPIB, gdy STOP kończy odbiór danych i zapisuje je na dysku.
Wykonany model interfejsu umożliwia również bezpośrednie przesyłanie danych do złącza Centro-
NOT SUPPLY READY
nics - bezpośrednio do drukarki. Przejście z 1 do O linii DA V jest sygnałem STROBE w standardzie Centronics. Sygnał BUSY=1 z drukarki sygnalizuje nie-gotowość do odbioru danych - i może być połączony z linią NBFD nadajnika GPIB. Sygnał NRFD jest uaktywniany również na czas trwania sygnału ACK=0 drukarki (potwierdzenie przyjęcia danych). Sygnałem NDAC steruje mikrokontroler - nie jest dla niego ważne,
Rys. 2.
Listing 2.
REM """""IEEE BfiS"""""
REM PROGRftM ODBIORU DftHYCH a IIHTERFEJSU IEEE-488
REM
10 CLEftR
CLS
OPEH ' COM1 960 0.H.8.1.ftSC.CDO.CS0.OP0.RS.RE2048" FOR IHPUT ftS #2
IHPUT 'PODftJ HftaWE aBIORU (BEa ROasaERaEHIft) '. FS
GS = FL + ' DftT"
OPEH GS FOR OUTPUT ftS #1
PRIHT ' PROGRftM CaEKft Hft SYGHftL GOTOWOŚCI a IIHTERFEJSU Hft COM1 '
15 PRIHT ' WCISHIJ PRaYCISK RESET IHTERFEJSU"
IHPUT #2. BL
IF H i> ' REftDY" GOTO 15
CLS
PRIHT CHRSH)
PRIHT ' SYGHftL GOTOWOŚCI OTRaYMftHO"
PRIHT ' ROaPOCaHIJ TRftHSMISJE DftHYCH"
LIHE IHPUT #2. C=
PRIHT #1. d,
CLS
PRIHT ' ' ' 'TRftHSMISJft DftHYCH ROaPOCaETft.....
20 LIHE IHPUT #2. cL
IF cS = ' STOP" GOTO 3 0
IF cS = ' " THEH PRIHT #1. CHRL i 0). ELSE PRIHT #1. cL,
GOTO 20
3 0 PRIHT CHRSH)
CLOSE #1
CLS
PRIHT ' ODEBRftHO SYGHftL STOP"
PRIHT ' FILE '. GS. ' aOSTftL aftPISftHY Hft DYSKU '
EHD
z którego złącza są odbierane transmitowane dane. Koniecznym zabiegiem wobec sygnałów danych GPIB jest zastosowanie, tak jak w modelu, transceivera negującego sygnał - w standardzie GPIB stosowana jest logika ujemna: sygnałowi TRUE odpowiada niski poziom TTL, w standardzie Centronics jest odwrotnie.
Wykonywanie funkcji interfejsu Centronics zasugerowało umieszczenie płytki układu modelowego w obudowie przełącznika i f* drukarkowego \ r" oraz połączę- 1 -nie ze złączami ~lł^-^ i przełącznika ŚjU | zgodnie ze sche- ^^
matem blokowym jak na rys. 2. Dzięki temu źródłem sygnału dla drukarki może być komputer podczas "normalnej" pracy ^^ lub też interfejs (podczas pracy z urządzeniem GPIB).
Na przedniej ściance przełącznika umieszczono LED-y kontrolne pracy interfejsu: "SUPPLY" - sygnalizującą podanie zasilania (z drukarki lub złącza RS) oraz "NOT READY" - sygnalizującą tryb pracy STOP (świeci światłem ciągłym),
START (nie świeci) i przesyłanie danych (migocze). Obok kontrolek jest umieszczony przycisk START/ STOP. Czasami problemem może być zasilanie interfejsu. Normalnie interfejs może być zasilany przez drukarkę lub przez komputer - ze złącza RS232C. O ile komputer zawsze po uruchomieniu programu odbiornika podaje sygnał DTR (Data Terminal Ready) wy-
korzystany do zasilania interfejsu, o tyle niektóre drukarki mają wyprowadzone zasilanie poprzez rezystor ograniczający o dużej wartości (np. dla drukarki DJ310 jest to 2,2kft). Praktyka dowiodła jednak, że układ pracuje poprawnie już przy 3,7..3,9V. W ostateczności układ można zasilać z zewnątrz podając do pinu 4 złącza RS232C napięcie 7V przez rezystor 220Ll Masę należy podłączyć do pinu 5. Kabel połączeniowy RS232 powinien mieć skrzyżowane linie RxD i TxD (kabel do połączeń komputer-kompu-ter - "null modem"). JacekPszona
Elektronika Praktyczna 2/9S
TEST
Starter Kit dla procesorów ST623X
Mikrokontrolery rodziny ST62
stają się coraz bardziej popularne
wśród konstruktorów w naszym
kraju. Przyczynia się do tego
m.in. nieustanne rozwijanie przez
producenta tej rodziny, co
pozwala na optymalne dobranie
możliwości procesorów do
wymagań aplikacji. Ewolucja ta
korzystnie odbija się na kosztach
realizowanych opracowań, co ma
niebagatelne znaczenie w naszej
nowej rzeczywistości.
W artykule przedstawiamy
najnowsze "dziecko" firmy SGS-
Thomson, które stanowi wsparcie
dla konstruktorów interesujących
się nowymi procesorami
z rodziny ST62. Jest to zestaw
uruchomieniowy dla niezwykle
interesujących układów, noszących
oznaczenia ST62E30 i ST62E32.
W skład zestawi ST623X-KIT wchodzą:
/ piytkademonstracyjna, spelniającatakze rolę programatora,
/ zasilacz sieciowy 13,5V/600tnA,
/ kabel łączący płytkę dernonstracyjnąz komputerem,
/ procesory (po 1 szt) ST62E30 i ST62E32 w wersji EPROMz okienkiem,
/ podręczniki
"ST62 gsnsral purposs apphcation manuał" 'ŚST6fam!lysoftmrstoo!sAST6rLST6rWGDB6" "ST62 gsnsral purposs databook" "ST623XStajterKit-user manuał"
Ś/ deklaracja zgodności parametrów zestawu ze stan-dardemCE,
/ oprogramowanie
debuggerWGBDGdlaWmdows,
symulatorSIMSTdlaDOS,
program obsługi programatora dla DOS,
program obsługi programatora dla Windows,
dyskietkaz programem demonstrującym działanie
pakietu ST6-Reahzer__________________________
Procesory ST6230/32 są jednymi z najbardziej rozbudowanych wersji układów w "przyjaznych" przeciętnemu użytkownikowi obudowach DIP. W swojej strukturze zawierają m.in.:
- 8kB pamięci programu EPROM,
- 192B pamięci RAM (fragment obszaru tej pamięci wykorzystany jest jako rejestry pośredniczące w obsłudze modułów wewnętrznych - analogicznie jak SFR w procesorach MCS-51],
- 128B pamięci EEPROM (dwie strony po 64B],
- 16-bitowy timer AutoReload, który można wykorzystać m.in. jako modulator PWM,
- port szeregowy SPI,
- port szeregowy UART,
- 16/21 kanałowy 8-bitowy przetwornik A/C,
- 20/30 pinów I/O, w tym 4/9 wyprowadzeń wysokoprądowych. Wymieniliśmy tutaj tylko najważniejsze zalety nowych procesorów, nieco szczegółowiej omówimy je w jednym z najbliższych numerów EP.
Zestaw ST623X-KIT, podobnie jak inne narzędzia przygotowane przez SGS-Thomson dla rodziny ST62 (patrz EP5/97], zawiera wszystko, co jest niezbędne, aby po jego zakupieniu rozpocząć pracę natychmiast po przyjściu do laboratorium.
Najważniejszym elementem zestawu jest płytka demonstracyjna, spełniająca jednocześnie rolę programatora. Jest ona wyposażona w dwie niezależne podstawki - po jednej dla procesorów ST6 2E30 (obudowa DIP28] i dla procesorów ST62E32 (S-DIP42).
Procesor ST62E30 (dołączony do zestawu jako próbka] ma fabrycznie wpisany do pamięci EPROM program z szeregiem procedur demonstracyjnych. Przy ich pomocy można mierzyć i stabilizować temperaturę (także zgodnie z regułami Fuzzy Logic!}, mierzyć częstotliwość, mierzyć napięcie, sprawdzić działanie procedur obsługi klawiatury i wyświetlaczy.
Zestaw wyposażono w interesujący pakiet oprogramowania. Oprócz standardowego, dla zestawów produkowanych dotychczas,
Elektronika Praktyczna 1/98
TEST
oprogramowania dla DOS (assmebler, linker, symulator programowy] w skład jego wyposażenia wchodzą także narzędzia pracujące ,,pod opieką" Windows. Na rys. 1 przedstawiono okno działającego w wersji dla Windows, programu do obsługi programatora procesorów. Na rys- 2 znajduje się "zrzut" ekranu debuggera dla Windows. Jak widać, podczas pracy program ten pracuje jednocześnie w wielu niezależnych oknach, co pozwala na jego elastyczną konfigurację. Istnieje możliwość wykorzystania tego programu jako prostego symulatora pracy procesora, dzięki czemu fani Windows mogą całkowicie zrezygnować z pracy w DOS.
Integralną częścią wyposażenia zestawu jest dokumentacja książkowa. Producent zawarł w jej ramach podręcznik z przemysłowymi aplikacjami procesorów ST62, podręcznik wyjaśniający sposób obsługi programów oraz katalog całej rodziny procesorów ST62. Tak naprawdę, to niezupełnie całej - nie ma w niej bowiem procesorów... ST6230/32! Zamiast kompletnej noty katalogowej zawarto w podręczniku tylko krótką zajawkę, co praktycznie uniemożliwia wykorzystanie niektórych możliwości proceso-
rów. Pewna nieścisłość pojawiła się także w dokumentacji oprogramowania - bardzo szczegółowo opisano assembler AST6 i linker LST6 oraz debugger WGDB6 dla Windows. Nie ma za to żadnej wzmianki o programie SIMST6, protoplascie WGDB6 w wersji dla DOS! Nie stanowi to większego problemu dla bardziej doświadczonych użytkowników, zwłaszcza tych, którzy zetknęli się wcześniej z innymi procesorami ST62, lecz mniej doświadczonym rozeznanie się w tych nieścisłościach może sprawić spory kłopot.
Niezależnie od przedstawionych r>~ o niedociągnięć, prezentowany zestaw jest bardzo interesującym narzędziem inżynierskim. Pozwala w krótkim czasie poznać możliwości nowych procesorów, a dzięki doskonałemu oprogramowaniu, dość szybko rozpocząć samodzielną realizację własnych projektów. Piotr Zbysiński, AVT
Uwaga! Oprogramowanie w wersji dla DOS stosowane z Windows 95 w wersjach
poniżej OSR2 wymaga, aby w pliku con-fig.sys wpisać następującą linię; switches = fc. Jeżeli nie zostanie to zrobione program w większości przypadków nie będzie działał poprawnie. W niektórych przypadkach (nie potrafię podać logicznej zależności) tak samo należy postąpić dla nowszych wersji Windovss 95.
Zestaw udostępniła redakcji firma Eltron.
30
Elektronika Praktyczna 1/98
FORUM
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania I uwagi Czytelników EP, w której chcemy pomagać w rozwiązywaniu problemów powstałych podczas uruchamiania oferowanych przeznas kitów, a także innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum" jest korekta błędów, które pojawiły się w publikowanych przez nas artykułach.
Pytania do "Forum"można zgłaszać listownie podadres redakcji lub poprzezintemetową listę dyskusyjną Elektroniki Praktycznej. Szczegółowe informacje na temat tej listy można znaleźć pod adresem:
http://www.jm. com.pl/klub-ep
DYSKUSYJNA
Czujnik spalin
samochodowych
kitAVT-359
W EP10/97, w artykule na str. 46 rysunek 1 zawiera kilka błędów:
a) kondensator lOOnF - C7 powinien mieć oznaczenie C2;
b) kondensator IOOOuF - C6 powinien mieć oznaczenie Cl;
c)przy stabilizatorze IC3 należy zamienić miejsca-
mi opis końcówek "VI" i "VO";
d)brak połączenia ("kropki") na przecięciu linii: od pi-nu 3 ICl do IC2A z wyjściem stabilizatora IC3 (+5V) - zwora JPl;
e)opis wyprowadzeń 8 i 4 układu IC2A należy za-
mienić: końcówka 4 to masa zasilania wzmacniacza, natomiast końcówka 8 to plus zasilania; f) rezystory R5 i R4 na schemacie powinny mieć wartość zgodną ze spisem elementów, czyli 22kQ. Dodatkowo na płytce
IKA 10/97
drukowanej para elementów PRl i R3 jest w gałęzi zamieniona miejscami, co oczywiście nie ma znaczenia dla prawidłowego działania układu - połączenie szeregowe dwóch rezystorów. Podobnie jest dla pary Rl i PR2.
Motorola w Internecie
Otrzymujemy dużo listów z pytaniem: pod jakim adresem internetowym można znaleźć informacje dotyczące podzespołów produkowanych przez Motorolę?
Odpowiedź na to pytanie jest tylko pozornie prosta. Motorola, ze względu na rozmiar swojej oferty, zastosowała bowiem dość skomplikowany system adresowania, z podziałem na poszczególne działy. Szczegółowe informacje na temat adresów poszcze-
gólnych działów otrzymaliśmy z polskiego przedstawicielstwa Motoroli. Są one następujące:
- główna strona Motoroli: www.mot.com;
- alfabetyczny wykaz produkowanych elementów i urządzeń; www. mot. com/General/ prodport.htm;
- dział półprzewodników: mot-sps.com;
- dział mi kro kontrole rów rodzin HC12/16, MPC50X, M683XX:
www.mcu.motsps.com;
dział mikrokontrolerów
rodzin HC05/08/11:
mot-sps.com/csic/
CSIC_home.htm;
dział procesorów
sygnałowych:
www.mot.com/SPS/DSP/
index.htm;
dział szybkich pamięci
RAM: mot-sps.com/
fsram;
dział pamięci Flash:
mot-sps.com/flash/
flash.htm;
dział pamięci DRAM:
mot-sps.com/dram/;
- dział standardowych i programowalnych układów cyfrowych: mot-sps.com/logic/ oraz mot-sps.com/fpga/;
- dział czujników rodziny Senseon: mot-sps.com/ senseon/;
- dział elementów dużej mocy: mot-sps.com/ppd;
- dział układów analogowych: mot-sps.com/analog/;
- dział podzespołów w.cz.: mot-sps.com/rf/.
Kieszonkowy Lottomat kitAVT-1155
W numerze EP8/96 zamieściliśmy opis układu losującego liczby do popularnej gry losowej Toto-Lotka. Układ pozwalał na losowanie liczb z 3 przedziałów: 1..49 (Duży Lotek), 1..35 (Mały Lotek) oraz 1..80 (Mul-ti Lotek). Ponieważ era "Małego Lotka" skończyła się kilka lat temu, a wtedy zaprojektowano układ Lotto-
matu, podajemy prosty sposób na dostosowanie układu do losowania w trybie "Ex-press Lotka" (1..42) zamiast proponowanego "Małego Lotka". W tym celu w zmontowanym przez Czytelników układzie należy dokonać trzech prostych przeróbek: a) odseparować "katodę" diody D6 przecinając doprowadzenie do niej,
8/96
bądź po prostu wyluto-wując ją z płytki;
b) katodę diody D5 doluto-wać do wyprowadzenia 13 układu licznika UlB (zlikwidować połączenie jej z pinem 12 tegoż układu);
c) podobnie postąpić z katodą diody D7, tym razem "przenosząc" jej katodę z końcówki 5 licznika UlA na wyprowadze-
nie 3 tegoż układu.
Po tych przeróbkach układ będzie losował liczby z przedziału 1..42, tak jak przewiduje regulamin "Express Lotka". Uwaga: przerabiając układ pamiętajmy, że na schemacie elektrycznym z rys. 1 (str.48) wymienione diody są numerowane po kolei od lewej (Dl) do prawej (D8).
90
Elektronika Praktyczna 2/98
FORUM
Wzmacniacz multimedialny
do PC
kitAVT-325
2/97
W numerze EP 2/97 opisywano konstrukcję wzmacniacza do komputera. W tekście napisaliśmy o szablonie niezbędnym do wycięcia otworów w przedniej ściance komputera - zaślepce. Niestety, na wkładce wspomniany szablon nie został umieszczony, dlatego ze względu na dużą liczbę telefonów od Czytelników EP rysunek ten zamieszczamy poniżej.
Jednocześnie informu- do kitów gotowych, opisa- natomiast opis najłatwiej jemy, że ze względu na nych i powierconych za- jest wykonać za pomocą
ślepek. Wywiercenie ot-
różnorodność dostępnych
na rynku obudów, nie jes- worów z pewnością ułat-
dostępnych w handlu arkuszy z tzw. "kalkoteks-
teśmy w stanie dołączać wi wspomniany szablon, tem".
Kłopoty z programem ST6-Realizer z płyty CD-EP2
Otrzymaliśmy sporo sygnałów od Czytelników zawiedzionych jakością pracy pakietu ST6-Realizer (ver 2.10), który został zamieszczony na płycie CD-EP2.
Zastrzeżenia budziły przede wszystkim błędy w optymalizacji kodu wynikowego, a także niepoprawne kompilowanie projektów z zastosowaniem nowych modułów - inter-
fesju PC oraz rejestrów EEPROM.
Wyjaśnienie tych problemów okazało się bardzo proste: otóż producent oprogramowania nie zaleca instalowania pakietu w nowszej wersji na zainstalowane uprzednio starsze oprogramowanie. Nie zastosowanie się do tej uwagi gwarantuje błędną pracę programu.
Druga przyczyna błędnej pracy programu w wersji 2.10 jest efektem nie pełnej zgodności ze starszymi wersjami plików obiektowych oraz bibliotek (zarówno dostarczonych przez producenta, jak i tworzonych samodzielnie).
Kolejna sprawa wymagająca uwagi, to konieczność ponownego określenia procesora, dla którego two-
rzony jest projekt. Przeniesienie plików projektowych, które tworzono pod jedną ze starszych wersji pakietu gwarantuje błędne wyniki kompilacji.
Wszystkie te uwagi znajdują się w pliku re-adme.txt na płycie CD-EP2 oraz w katalogu, w którym instalowany jest program na dysku twardym komputera.
Taryfikator rozmów telefonicznych kitAVT-333
IKA 9/97
W numerze EP 9/97 na ny błąd. W linii opisują- lOOnF", a nie "C13... ma on pojemność 10U.F/ stronie 35 w spisie ele- cej kondensatory lOOnF C16". Kondensator C16 16V. mentów wkradł się drób- powinno być "C13...C15: wymieniono wcześniej -
Czym się różnią układy GAL22V10 i ispGAL22V10?
Układy ispGAL22Vl0 i GAL22V1O w obudowach PLCC-28 są ze sobą w pełni wymienne. Wersja standardowa GAL22V1O, tak jak pamięć typu EEPROM, może być zaprogramowana tylko
przy pomocy programatora. W tej wersji układu, zamkniętego w obudowie PLCC-28, nie wykorzystano 4 wyprowadzeń (o numerach 1, 8, 15, 22), które w wersji ispGAL22Vl0 spełniają ro-
lę interfejsu ISP (ang. In System Programmable). Zaprogramowanie takiego układu jest możliwe przy pomocy prostego interfejsu szeregowego, którego opis zamieściliśmy w EP4/96
(kit AVT-300p).
Podsumowując, układy te mają taką samą budowę logiczną, a więc są identyczne z punktu widzenia programisty, różnią się tylko sposobem programowania.
Elektronika Praktyczna 2/98
91
g Międzynarodowy magazyn elektroników hobbistów i profesjonalistów
3/98
marzec 5 zł 90 gr
TU
TERMOMETR DO .
PRÓBNIK STANO
KONWERTER DUŻE
ECHO CYFROWE MmiEClA DRAM
SWIE-TLNsY^.EFEJpIiLWStoyEKOWY
"CH Z WOlffliOMIERZE '24VDC
SEZAM NA CZTE^Y-^ŚPOSt)BY n^A/|ETLACZ NOKTOWIZYJNY
INTERNET DLA ELEKTRUNIKOW: -
PAhOET PROJEKTOWY FIRMjY I
PODZESPOŁY: PRZEGLĄD UKŁADÓW ZERUJĄCYCH
Indoks 357Ł77 * ISSN 153D-35EŁ
9 771230 352986 03>
i X
Germany 4.5DM France 16FF
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Uniwersalny przedwzmacniacz audio
Bardzo często jakość
dźwięku wzmacniaczy mocy
lub innych urządzeń do
odtwarzania dźwięku jest
niska z powodu
ograniczonych możliwości
wzmacniaczy wejściowych. Jest
tak dlatego, że wymagania
stawiane takim wzmacniaczom
są bardzo wygórowane.
Powinny one radzić sobie
równie dobrze z sygnałami
pochodzącymi z mikrofonów
jak z sygn ałami
z odtwarzacza CD, wykazując
przy tym n iski p oziom
zniekształceń i szumów.
Prezentowany w artykule
układ został zaprojektowany
w taki sposób, by mógł
zastąpić stopień wejściowy
miksera lub przedwzmacniacz.
Układ ma możliwość regulacji
wzm ocnienia w szerokim
zakresie i wykazuje niski
poziom szumów. Można łatwo
połączyć kilka takich układów
tworząc prosty mikser.
Duże wzmocnienia
Najbardziej krytyczną czynnością projektowania niskoszum-nego wzmacniacza akustycznego o wysokim wzmocnieniu jest dobór elementu wzmacniającego. Chociaż w ciągu ostatnich lat pojawiła się duża liczba nowych typów wzmacniaczy operacyjnych, wydaje się - biorąc pod uwagę koszty i parametry - że nadal najlepsze do tego zastosowania są: pojedynczy wzmacniacz 5534 i podwójny 5532. Ich wadę stanowią zdecydowanie gorsze w porównaniu z nowymi typami wzmacniaczy własności stałoprądowe - np. wejściowe napięcie niezrównoważenia, wymagające szczególnych zabiegów projektowych. Niemniej jednak, parametry szumowe obu tych wzmacniaczy, nawet nieco gorszego 5 5 32, są bardzo dobre. Przy maksymalnym wzmocnieniu wzmacniacz wejściowy wykazuje w całym paśmie szumy na poziomie -60dBu. Ponieważ maksymalny poziom wyjściowy przy napięciu zasilania ą15V wynosi około 20dBu, to stosunek sygnału do szumu przy maksymalnym wzmocnieniu jest równy około 80dB, co jest doskonałą wartością z punktu widzenia wzmacniania muzyki rock-and-rollowej. Przy minimalnym (jednostkowym) wzmocnieniu poziom szumów wyniesie około -96dBu, a stosunek sygnał/szum będzie
równy 116dB, czyli lepszy niż w cyfrowym sprzęcie audio!
Uniwersalny wzmacniacz wejściowy (schemat na rys. 1) zapewnia ciągłą regulację wzmocnienia napięciowego od 1V/V (OdB), odpowiedniego do magnetofonów kasetowych i odtwarzaczy CD oraz niektórych instrumentów muzycznych, po 1000V/V (60dB), stosowanego w przypadku niskoczułych mikrofonów. Wzmocnienia właściwe dla wszystkich sygnałów muzycznych zapewne leżą pomiędzy tymi skrajnymi wartościami.
Charakterystyka ampli tudowo-częstotliwościowa wzmacniacza w paśmie 20Hz..20kHz jest płaska, z nierównomiernością nie przekraczającą 0,5dB.
Jednym z najtrudniejszych aspektów projektowania wzmacniacza o szerokim zakresie nastaw wzmocnienia jest zapewnienie odpowiedniej charakterystyki jego regulacji. Ucho ludzkie reaguje na zmiany poziomu logarytmicznie, a więc kolejnym dwukrotnym wzrostom poziomu sygnału towarzyszy wrażenie wzrastania poziomu o jednakowe wartości.
Idealna regulacja wzmocnienia powinna więc dawać stały wzrost wzmocnienia w dB. Okazuje się jednak, że większość układów wymaga zastosowania potencjometrów o charakterystyce odwrotnie logarytmicznej. Choć podobno takie potencjometry są produkowane, autorowi niniejszego tekstu
Wzmocnienie pierwszego stopnia [dB]
Rys. 1. Schemat ideowy uniwersalnego wzmacniacza wejściowego.
10 2030405060708090 100
Rys. 2. Charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza i jego poszczególnych stopni.
Elektronika Praktyczna 3/98
13
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Do płytki drukowanej
Ekran
I Wejście
Rys. 3. Symbol i sposób podłączenia gniazda jack z kontaktem zwierającym.
nigdy nie udało się natrafić na nie w handlu.
Opis układu
Uniwersalny wzmacniacz wejściowy stanowi połączenie dwóch układów wzmacniających (rys. 1), zapewniających niezłą charakterystykę regulacji wzmocnienia (rys. 2). Regulację taką uzyskuje się dzięki podzieleniu układu na dwa stopnie o regulowanym wzmocnieniu, zbudowane na wzmacniaczach ICla i IClb. Należy także podkreślić, że potencjometry VRla i VRlb są połączone w taki sposób, że jeśli ich suwaki zsuną się ze ścieżek, co może się zdarzyć w przypadku zużytych i zabrudzonych potencjometrów, wzmacniacze będą nadal miały zamknięte
Płytka przdwzmacniacza
Płytka przdwzmacniacza
Płytka przdwzmacniacza
oov
Płytka przdwzmacniacza
Rys. 5. Sposób okablowania kilku uniwersalnych wzmacniaczy wejściowych tworzących mikser.
re zapobiegnie wzbudzaniu się układu w przypadku obciążenia pojemnościowego np. w postaci kabla ekranowanego. Jednak uży- cie rezystora 10kL2 pozwoli na zbudowanie z kilku wzmacniaczy
wynosi 10MHz/20kHz = 500V/V. W praktyce przyjmuje się zwykle, że wzmocnienie nie powinno przekraczać 1/10 wyznaczonej w ten sposób wartości maksymalnej, a więc wzmocnienie każdego ze stopni winno być mniejsze od 50V/V (34dB).
W rzeczywistości maksymalne wzmocnienie każdego ze stopni wynosi 32V/V (30dB), co pozostawia znaczny jego zapas i zapew- VS- 6. Rozmieszczenie elementów na płytce
g p p
pętle sprzężenia zwrotnego, co nia niskie szumy drukowanej przedwzmacniacza. zapobiegnie nieprzyjemnym efek- własne oraz zniekształcenia prostego miksera - patrz niżej.
tom akustycznym.
Następnym powodem podzielenia wzmacniacza na dwa stopnie jest konieczność uniknięcia przeciążenia obu wzmacniaczy. Jeśli oczekuje się od wzmacniacza małych zniekształceń, szumów i napięcia niezrównoważenia, wzmocnienienie powinno być niższe od maksymalnego, jakie można w przypadku danego wzmacniacza uzyskać. Maksymalne wzmocnienie, jakiego może dostarczyć wzmacniacz, określa jego pole wzmocnienia, które w przypadku układu 5 5 32 wynosi lOMHz.
W przypadku układów audio za górną częstotliwość sygnału uważa się zwykle 20kHz. Tak więc maksymalne wzmocnienie
Rys. 4. Proponowany układ zasilacza.
oraz wzmacniaczy.
Aby zapobiec pojawieniu się dużych napięć niezrównoważenia, kondensatory C2 i C4 ograniczają do 1V/V wzmocnienie obu stopni dla prądu stałego. Kondensatory C3 i C5 zapobiegają wzbudzaniu się wzmacniaczy. Kondensatory Cl i C6 stanowią elementy sprzęgające.
Rezystor Rl ustala poziom im-pedancji wejściowej układu. Wartość 4.7k.Q, jest przyjmowana najczęściej i zapewnia współpracę układu z różnymi źródłami sygnału. Jedynie w przypadku gitary wartość tę należy zwiększyć do ok. 4:7OkO,. Mikrofony określane jako "niskoimpedancyjne" lub "wysokoimpedancyjne" mogą współpracować ze wzmacniaczem o impedancji we-+i5v jściowej 10kL2 lub wyższej.
Wartość rezystora R6, ustalającego im-pedancję wyjściową, zależy od przewidywanych zastosowań układu. Najczęściej będzie to 100^, któ-
Ekranowanie wejścia
Dobór gniazda wejściowego także zależy od zastosowania. Zaleca się użycie gniazd typu jack, ponieważ wyposażone są one w dodatkowy kontakt powodujący zwarcie wejścia po wyjęciu wtyku (patrz rys. 3). W przypadku innych rodzajów gniazd wysoka impedancja wejściowa i wysokie wzmocnienie mogą być przyczyną pojawiania się w układzie po wyjęciu wtyku zakłóceń, zwłaszcza sieciowych.
Połączenia wejściowe należy wykonać używając przewodu ekranowanego, a ekran powinien być połączony z masą zasilania, w celu minimalizacji poziomu szumów. Jeśli gniazdo wejściowe jest wykonane z tworzywa lub w inny sposób odizolowane od uziemionych metalowych części, należy wykonać dodatkowe połączenie ekranu z masą zasilania. Jeśli ekran gniazda jest połączony z masą zasilania przez obudowę, nie należy prowadzić drugiego połączenia z masą, ponieważ stworzona zostanie w ten sposób
14
Elektronika Praktyczna 3/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
WYKAZ ELEMENTÓW
Wzmacniacz wejściowy Rezystory
(węglowe warstwowe, 0,25W, 5%)
Rl: 47kO
R2: l,5kQ
R3: 2,7kQ
R4: lOOkO
R5: 51kO
R6: 10ka (patrz tekst)
VR1: 47kQ, potencjometr
podwójny, węglowy, obrotowy
Kondensatory
Cl: luF, poliestrowy
C2: 33uF/35V, elektrolityczny,
wyprowadzenia jednostronne
C3, C5: 22pF, ceramiczny,
dyskowy
C4: 22uF/25V, elektrolityczny,
wyprowadzenia jednostronne
Có: 10mF/ó3V, elektrolityczny,
wyprowadzenia jednostronne
C7, C8: lOOnF, ceramiczny,
dyskowy
Półprzewodniki
IC1: NE5532N
Różne
SK1: gniazdo jack 6,35mm
z tworzywa sztucznego,
z kontaktem zwierającym
płytka drukowana, obudowa
metalowa (patrz tekst), 8-nóżkowa
podstawka DIL, przewód
ekranowany, przewód (plecionka),
końcówki lutownicze 8szt., cyna itp.
Zasilacz (opcjonalny) Kondensatory
C13, C14: 220uF/35V, elektrolitycz-
pętla masowa, grożąca wprowadzeniem przydźwięku sieciowego.
Zasilanie
Schemat proponowanego, uzupełniającego układu zasilacza przedstawia rys. 4. Chociaż na schemacie widnieją wartości ą15V, to przedwzmacniacz może być zasilany dowolnymi napięciami o wartościach od ą5V do ą18V. Przy wbudowywaniu przedwzmac-niacza w inne urządzenie, powinno to umożliwić wykorzystanie dostępnego w nim napięcia zasilania.
Napięcia zasilania powinny być stałe i wygładzone, co najlepiej zapewnią stabilizatory napięcia. Ponieważ układ pobiera prąd o natężeniu około 5mA, nie zaleca się stosowania zasilania ba-teryjnego.
Jeśli dodatkowy zasilacz jest niezbędny, należy zastosować układ
ny, wyprowadzenia dwustronne
C15: lOOnF, ceramiczny, dyskowy
Półprzewodniki
REC1: prostownik mostkowy W005
1,5A
IC3: 78L15 (15V/100mA)
IC4: 79L15 (-15V/1 OOmA)
Różne
Sl: przełącznik dwubiegunowy
dwu pozycyjny
Tl: transformator sieciowy
230VAC, uzwojenie wtórne 15V-
0V- -15V/300mA
FS1: bezpiecznik 0,5A z gniazdem
Wzmacniacz miksera monofonicznego (opcjonalny) Rezystory
(węglowe warstwowe, 0,25W, 5%)
R7: 10ka
R8: 100O
VR1: 10kO, potencjometr
węglowy, obrotowy, logarytmiczny
Kondensatory
C9: 82pF, ceramiczny, dyskowy
CIO: 10uF/63V, elektrolityczny,
wyprowadzenia dwustronne
Cli, C12: lOOnF, ceramiczny,
dyskowy
Półprzewodniki
IC2: TL071CN
Różne
płytka uniwersalna, 8-nóżkowa
podstawka DIL, przewód
ekranowany, przewód (plecionka),
końcówki lutownicze 5szt., cyna
itp.
przedstawiony na rys. 4, który zapewnia zasilanie 6 uniwersalnych wzmacniaczy wejściowych tworzących mikser (rys. 5). Jeśli liczba zasilanych przedwzmacniaczy ma być większa, zamiast stabilizatorów 78L15/79L15 należy użyć układów 7815/7915, zmienić transformator na zapewniający prąd wyjściowy o natężeniu 1A i zwiększyć wartości pojemności Cl 3 i C14 do 470uF.
Przewdód Wejście ekranowany
Stary
przedwzmacniacz
Wykonanie
Schemat rozmieszczenia elementów i mozaikę ścieżek druku płytki przedwzmacniacza przedstawia rys. 6.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania podstawki pod układ scalony. Jej użycie jest zalecane z tego powodu, że układy 5532 ulegają uszkodzeniom, czemu towarzyszy wzrost poziomu szumów. Umożliwi to także sprawdzenie prawidłowości napięć zasilania przed wstawieniem wzmacniacza operacyjnego w podstawkę - proste błędy zdarzają się nawet bardzo doświadczonym inżynierom!
Następnie należy wlutować rezystory i kondensatory, zwracając uwagę na polaryzację kondensatorów C2, C4 i C6, nie zapominając też o jedynej w układzie zworce.
Płytka jest mocowana do obudowy za pośrednictwem podwójnego potencjometru wzmocnienia, który jest tak dużym podzespołem, że bez trudu może służyć jako element podtrzymujący niewielką płytkę. Jeśli przedwzmacniacz został zrealizowany na płytce uniwersalnej, przewody łączące płytkę z potencjometrem powinny być jak najkrótsze, a wejście i wyjście zamontowane w dostatecznej odległości, by zapobiec wzbudzaniu się układu.
Uruchamianie
Uruchamianie układu jest bardzo proste i sprowadza się do podłączenia źródła sygnału do wejścia oraz wzmacniacza i głośnika do wyjścia przedwzmacniacza. Należy przy tym pamiętać, by regulacja wzmocnienia ustawiona była w położeniu minimum (kierunek przeciwny do ruchu wskazówek zegara). Jako źródło sygnału testowego, przy małych wzmocnieniach, można wykorzystać np. odtwarzacz CD lub kaset, natomiast przy więk-
Kondensator sprzęgający
IN
OV
Ukiad opisany wartykuie
OUT
Regulacja barwy
Wyjście przedwzmacniacza
x = przecięcia
ścieżek sygnałowych
Rys. 7. Sposób wtrącenia uniwersalnego wzmacniacza wejściowego w tor sygnałowy modyfikowanego urządzenia audio.
Elektronika Praktyczna 3/98
15
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
o +15V
O -15V
Rys. 8. Schemat wzmacniacza prostego miksera monofonicznego.
szych wzmocnieniach powinien to być mikrofon.
Jeśli uniwersalny wzmacniacz wejściowy ma zastąpić stopień wejściowy jakiegoś urządzenia, to należy znaleźć odpowiednie miejsce do wprowadzenia go w tor sygnału. Będzie to wymagało odszukania stopnia wejściowego, a cały schemat powinien w 99 przypadkach na 100 wyglądać tak jak na rys. 7. Jeśli tak nie jest, potrzebna może być pomoc eksperta!
Kondensator sprzęgający znajdujący się za stopniem wejściowym modyfikowanego urządzenia powinien być usunięty, a do punktu "wyjścia" kondensatora nale-
ży doprowadzić sygnał wyjściowy wzmacniacza. Od strony wejścia należy całkowicie odizolować wzmacniacz od dawnego stopnia wejściowego.
Jeśli modyfikowany sprzęt jest wyposażony w wejście liniowe, można umieścić uniwersalny wzmacniacz w oddzielnej obudowie i doprowadzić jego sygnał wyjściowy do wspomnianego wejścia. Ekran kabla użytego do połączenia należy połączyć z masą zasilania wzmacniacza uniwersalnego.
Mikser monofoniczny
Aby zbudować prosty mikser, należy zastosować tyle uniwersalnych wzmacniaczy wejściowych, ile chcemy kanałów, stosując jako
R6 rezystor 10kn. Wyjścia wszystkich wzmacniaczy można wtedy połączyć ze sobą i z wejściem wzmacniacza miksera, przedstawionego na rys. 8. Potencjometr VR2 jest głównym regulatorem poziomu.
Sposób prostego montażu wzmacniaczy uniwersalnych przedstawiono na rys. 8. Jeśli masy zasilania poszczególnych wzmacniaczy są połączone przez metalową obudowę i złącza, nie należy dodatkowo łączyć ich przewodem. Andy Millar
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
10 987654321
1 2 3 4 5 6 7
Do złącza wyjściowego
o * *
INPUT
Rys. 8. Schemat rozmieszczenia elementów i mozaika ścieżek druku płytki wzmacniacza.
16
Elektronika Praktyczna 3/98
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Alarm walizkowy
W artykule prezentujemy
miniaturowy, całkowicie
auton omiczny układ alarm owy,
uruchamiany w przypadku
gwałtownego poruszenia
przedmiotu, w którym jest
zainstalowany.
Może znaleźć zastosowanie
przede wszystkim w
zabezpieczaniu toreb czy
walizek zawierających kamery
wideo, pieniądze lub inne
wartościowe przedmioty.
Przełącznik rtęciowy
Timer
RC (R4.C3)
Przerzutnik bistabilny
IC1b)
T
Pomysł wykorzystany w urządzeniu polega na tym, że w momencie pozostawiania walizeczki lub torby, jej właściciel włącza urządzenie alarmowe, które daje znać o sobie, gdy ktokolwiek usiłuje zabrać walizeczkę. Urządzenie generuje głośny sygnał akustyczny o modulowanej częstotliwości. Alarm zostanie uruchomiony także w przypadku, gdy ktoś zacznie grzebać w naszej wa-lizeczce lub torbie, aczkolwiek pozostawianie otwartych teczek lub toreb nie jest godne polecenia.
Alarmy reagujące na ruch są oczywiście wykorzystywane także do ochrony prawie wszystkich bardziej kosztownych urządzeń elektronicznych, jak komputery, sprzęt wideo oraz hi-fi.
Oczywiście, złodziej może zdecydować się na ucieczkę z urządzeniem z wyjącym alarmem, jednak w praktyce większość z nich traci w takich sytuacjach panowanie nad sobą i zmyka z pustymi rękoma.
Urządzenie zawiera prosty układ czasowy, który zapobiega przypadkowemu uruchomieniu alarmu przy jego włączaniu czy wkładaniu do torby lub walizeczki. Pobór prądu przez urządzenie w stanie stand by jest bardzo mały, dzięki czemu przy zasilaniu z niewielkiej bateryjki PP3 może ono działać przez długie miesiące.
Wykrywanie ruchu
Wyłączniki rtęciowe są najbardziej popularnymi detektorami ruchu. Niestety, zwykłe przełączniki o styku rtęciowym nie nadają się zastosowania w opisywanym urządzeniu. Przełącznik taki zawiera niewielki pojemnik, wykonany z nie przewodzącego materiału, częściowo wypełniony rtę-
Generator
niskiej
częstotliwości (IC2)
Filtr
dolnoprzepustowy (R5.C4)
Przetwornik
ceramiczny
(WD1)
V.C.O. (IC3)
Rys. 1. Schemat blokowy alarmu walizkowego.
cią. W jego wnętrzu znajdują się dwie elektrody, które w niektórych położeniach pojemnika są zwierane przez rtęć, co zamyka przełącznik, w innych natomiast rtęć dotyka tylko jednej elektrody i przełącznik pozostaje otwarty. W omawianym urządzeniu mógłby być użyty dowolny przełącznik, jednak dla zapewnienia odpowiedniej czułości urządzenie musiałoby znajdować się w określonym położeniu, co byłoby niedogodne. Niewielka zmiana położenia urządzenia powodowałaby fałszywe alarmy, a czułość byłaby mniejsza.
Istnieje także inny rodzaj wyłącznika rtęciowego o bardziej złożonym kształcie i ustawieniu elektrod, który zawiera mniejszą ilość rtęci. W przełączniku tym nie dochodzi do zwarcia elektrod przez rtęć, o ile nie zostanie on poruszony, a położenie, w którym się znajduje, nie ma znaczenia. Poruszenie przełącznika powoduje rozpryskiwanie się rtęci i krótkotrwałe zwarcia elektrod.
Położenie przełącznika tego rodzaju nie jest istotne, co czyni go znacznie bardziej przydatnym w omawianym zastosowaniu.
Działanie urządzenia
Schemat blokowy alarmu walizkowego przedstawia rys. 1. Przełącznik rtęciowy nie może być użyty bezpośrednio do sterowania alarmem, ponieważ daje on jedynie chwilowe zwarcia styków, a w przypadku zaniku ruchu nie występują zwarcia.
Przełącznik rtęciowy jest więc wykorzystany do wyzwalania przerzutnika bi stabilnego, który po włączeniu zasilania jest ustawiany przez prosty układ czasowy RC. Oprócz wymuszenia właściwego stanu przerzutnika bi stabilnego, układ RC powoduje również, że przez krótki okres alarm nie zadziała w wyniku np. lekkiego poruszenia przy włączaniu. Po upływie tego czasu, zadziałanie przełącznika rtęciowego ustawia na wyjściu przerzutnika bistabil-nego stan niski, który utrzymuje się bez względu na późniejszy stan przełącznika.
Elektronika Praktyczna 3/98
19
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
16
B1 9V
+V
V.C.O.
IN INHIBIT 4tM6BE
COMR 0V IN
IC3
V.C.O. OUT
R
R8 180k
11 WD1 3V30V 1kHz-5kHz
Rys. 2. Schemat ideowy alarmu walizkowego.
Przerzutnik bistabilny steruje generatorem niskiej częstotliwości (2,.3Hz) i generatorem przestraja-nym napięciem. Oba te układy zostają uruchomione, gdy stan na wyjściu przerzutnika bistabilnego zmienia się na niski.
Przebieg prostokątny z generatora niskiej częstotliwości jest podawany przez filtr dolnoprze-pustowy na wejście generatora sterowanego napięciem. Filtr usuwa wyższe harmoniczne sygnału, pozostawiając przebieg o kształcie w przybliżeniu trójkątnym. Zapewnia to łagodne zmiany częstotliwości generatora sterowanego napięciem i odpowiednią modulację sygnału alarmu.
Opis układu
Schemat elektryczny układu alarmu przedstawia rys. 2. Niski pobór prądu zapewnia zastosowanie układów CMOS, które w stanie statycznym pobierają znikomo mało energii.
Bistabilny układ RS tworzą dwie dwuwejściowe bramki NOR. Dwie pozostałe bramki układu scalonego nie są wykorzystane, więc ich wejścia połączono z dodatnim biegunem zasilania.
Na wyjściu bramki NOR pojawia się stan niski wtedy, gdy chociaż na jednym z jej wejść występuje stan wysoki, natomiast wysoki wtedy, gdy na obydwu wejściach występuje stan niski. W warunkach spoczynkowych na jedno z wejść układu IClb jest podany przez rezystor R3 stan niski, a drugie wejście jest połączone z wyjściem układu ICla.
Po włączeniu zasilania kondensator C2 i rezystor Rl utrzymują przez kilka sekund wysoki stan na wejściu ICla, co oznacza, że po włączeniu zasilania stan na wyjściu tego układu jest początkowo niski. Jeśli na oba wejścia bramki IClb jest podany stan niski, generator alarmu jest zablokowany.
Jeśli przełącznik rtęciowy Sl zostanie przypadkowo zwarty podczas blokady układu, tuż po włączeniu zasilania, na wyjściu IClb pojawi się stan niski i włączy alarm. Włączenie to nastąpi jednak tylko podczas krótko trwającego zwarcia Sl. Po jego rozwarciu na wyjściu IClb ponownie pojawi się stan wysoki, blokujący układy generujące sygnał alarmu.
Sytuacja zmienia się zdecydowanie, gdy kondensator C2 jest już naładowany i na wyprowadzeniu 2 układu ICla występuje stan niski. Ze względu na sprzężenie zwrotne i stan wysoki na wyjściu IClb, na wyjściu ICla występuje także stan niski.
Jeśli przełącznik Sl zostanie zamknięty, na wyjściu IC2b, a więc i na jednym z wejść ICla, pojawi się stan niski, powodujący zmianę stanu na wyjściu ICla na wysoki. Jeśli teraz Sl zostanie otwarty, na wyjściu IClb utrzyma się stan niski, ponieważ zostanie podtrzymany przez stan wysoki z wyjścia ICla. Tak więc przełączenie wyjścia IClb w stan niski jest teraz stabilne.
Układ zawiera dwa układy PLL o małym poborze mocy 4046BE (IC2 i IC3). Wykorzystywane są wyłącznie ich wewnętrz-
ne generatory sterowane napięciem. Inne układy wewnętrzne IC2 i IC3 nie są wykorzystywane, jedynie wejścia komparatorów fazy zostały połączone z masą.
Sygnał wyjściowy ICb jest podawany na wejścia blokujące układów IC2 i IC3. Stan wysoki na tych wejściach blokuje pracę generatorów sterowanych napięciem, natomiast umożliwia ją stan niski.
Generator niskiej częstotliwości jest zbudowany na układzie IC2, a R4 i C3 są elementami ustalającymi stałą czasową. Ich wartości są dość duże, z czego wynika mała częstotliwość drgań układu - około dwóch Hz. Wejście sterowania (9) pracą generatora przestrajanego napięciem (układ IC2) zostało połączone z dodatnim biegunem zasilania, w związku z czym działa on jak zwykły generator przebiegu prostokątnego.
Generator sygnału akustycznego został zbudowany na układzie IC3, a jego wejście sterujące połączono z wyjściem generatora IC2 poprzez prosty filtr dolnoprzepus-towy RC z elementami R5 i C4. Rezystory R6 i R7 ustalają napięcie polaryzujące wejście sterujące generatora IC3, które wraz z elementami R8 i C5 określa częstotliwość środkową generatora.
Częstotliwość sygnału wyjściowego układu IC3 jest w przedziale od lkHz do około 5kHz. Dla takich właśnie stosunkowo wysokich częstotliwości akustycznych brzęczyk WDl osiąga najwyższą sprawność.
Chociaż prąd płynący przez brzęczyk ma niewielkie natężę-
Elektronika Praktyczna 3/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
nie, wysoka sprawność brzęczyka zapewnia głośny dźwięk alarmu. Modulacja częstotliwości sygnału w szerokim zakresie przyciąga uwagę i znacznie podnosi skuteczność działania urządzenia. Uwaga: natężenie prądu wyjściowego układu IC3 jest zbyt małe, aby mógł on wysterować jakikolwiek zwykły głośnik; użycie głośnika z ruchomą cewką może spowodować uszkodzenie układu IC3.
Dwie bramki NOR układu ICl pobierają w stanie spoczynkowym prąd o znikomo małym natężeniu. W stanie spoczynkowym prąd pobierają natomiast układy IC2 i IC3. Niewielki prąd płynie przez rezystory R6 i R7. Wypadkowy pobór prądu w stanie spoczynkowym wynosi więc około 130uA, w związku z czym nawet najgorszej jakości bateria powinna zapewnić pracę układu przez około 3000 godzin.
Montaż i uruchomienie
Rys. 3 przedstawia rozmieszczenie elementów i miejsca przecięcia ścieżek płytki uniwersalnej , na której jest montowany alarm. Płytka uniwersalna ma 21 pasków po 38 otworów w każdym, co nie jest standardem. Należy więc nabyć nieco większy kawałek płytki i odpowiednio go przyciąć, robiąc to delikatnie, ponieważ płytka taka jest krucha. Cięcie należy prowadzić przez otwory, a następnie wyrównać pilnikiem nierówności. Następnie należy wykonać dwa otwory montażowe o średnicy 3,2mm oraz przeciąć paski w pięciu wskazanych miejscach (rys. 3), używając specjalnego narzędzia albo wiertła o średnicy około 5mm, unikając zbyt głębokiego nawiercania laminatu, co mogłoby zmniejszyć wytrzymałość płytki.
Wszystkie trzy układy scalone są wrażliwe na ładunki elektro-
15 10 15 20 25 30
35
3B
15
20
25
30
35
38
o o o o o o
o o o o o o o
o o o o o o
OOOODOOOOOODOOOOOOOOOOOODOOOOOODOOOOOO
oaooooooo
ooaooooooaooDoooo
OOOOOOOOOQOOOOOOQOOOOQOOOOOOOOO
0000
o o o
0000
o o o o o
o o o o o o
o o o o o
o o o o o o
o o o o o o
ooooooooooooooooooo
o o o o
o o o o o
o o o o o
o o o o o
o o o o o
o o o o o o
oooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
OOCIOOODOOaOOOOOOaOOOOOCIOOODOOCIOOO
oaooDoociooooooaaoooooaooooooaooDoooooo
Q0OOQQOOOOOOO
OOOOOO O GO Q O Ci O O OOOO O OOOOOOOOOOOOOOOOOOO
o o o o o
a o o o o
oooooooooooooooooooooooo
oooo o-m-o oooooooooooooooooooooooo
i-o o o o o
o o o o o
oooooooooooooooooooooooooooooo
oooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
Rys.3. Schemat rozmieszczenia elementów alarmu na płytce uniwersalnej oraz sposób przecięcia ścieżek.
u
T
S
R
Q
P
O
N
M
L
K
J
I
H
G
F
E
D
C
B
A
r
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(0,25W, 5%, węglowe warstwowe)
Rl: lMn
R2: 10kO
R3: 4,7kn
R4: 1,8MQ
R5: lOOka
R6: 220kO
R7: 330kO
R8: 180kO
Kondensatory
Cl: luF/50V, wyprowadzenia
jednostronne
C2: 10|jF/25V/ wyprowadzenia
jednostronne
C3: 470nF, poliestrowy
C4: 4,7uF/50V, wyprowadzenia
jednostronne
C5: lnF, poliestrowy
Półprzewodniki
ICl: 4001BE
IC2, IC3: 4046BE
Różne
Sl: przełącznik rtęciowy
S2: miniaturowy przełącznik
jednobiegunowy jednopozycyjny
WD1: brzęczyk ceramiczny
w obudowie
Bl: bateria W (PPV) z łączówką
niewielka obudowa z tworzywa
sztucznego (ok. 119mm xó5mm
x40mm), kawałek płytki
uniwersalnej zawierający 21
pasków (2,54mm) po 38 otworów,
podstawka 14-nóżkowa,
podstawka 16-nóżkowa 2szt.,
przewód plecionka, cyna itp.
statyczne i wymagają standardowych środków ochronnych. Najważniejsze jest to, by je umieścić w podstawkach, a nie lutować bezpośrednio do płytki. Układy wstawiamy w podstawki dopiero po zakończeniu montażu i okablowaniu urządzenia, unikając dotykania ich wyprowadzeń. Należy zwracać uwagę na sposób włożenia układów w podstawki w przypadku układu CMOS, włożenie odwrotne spowoduje przepływ prądu o znacznym natężeniu.
Jako C3 i C5 należy użyć kondensatorów miniaturowych, z odstępem wyprowadzeń 5mm -kondensatory z innymi wyprowadzeniami prawdopodobnie trudno będzie umieścić na płytce przy tak małej ilości wolnego miejsca.
Elektronika Praktyczna 3/98
21
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Montaż płytki jest prosty i powinien odbywać się w kolejności od najmniejszego elementu, do największego. Rozpocząć więc należy od 19 zworek, uważnie sprawdzając prawidłowość ich umieszczenia jeszcze przed lutowaniem.
Układ można zamknąć w dowolnej obudowie o niewielkich rozmiarach. Brzęczyk WDl
i włącznik S2 należy zamontować do zdejmowanej pokrywy obudowy. Przełącznik S2 powinien być przełączany przy pomocy kluczyka, aby ewentualny złodziej nie mógł łatwo wyłączyć alarmu, chociaż uruchomiony alarm natychmiast zwróci naszą uwagę i na wszelkie próby wyłączania będzie i tak za późno.
Jeśli urządzenie jest wykorzystywane w innym charakterze niż alarm walizkowy, użycie jako S2 przełącznika z kluczykiem może być pożądane, jednak jest to podzespół drogi i powinien być używany tylko w przypadku rzeczywistej konieczności.
Brzęczyk WDl można zamontować wewnątrz obudowy, ale wymaga to wykonania dużego otworu i łatwiej jest montować go na zewnątrz, co oznacza konieczność wykonania trzech niewielkich otworów (średnica 2,5mm). Przetwornik można wykorzystać jako szablon przy wykonywaniu tych otworów.
Większość brzęczyków posiada różnokolorowe przewody, ale nie są to elementy o określonej polaryzacji i można je łączyć z układem w sposób dowolny. Może okazać się potrzebne użycie dodatkowych przewodów (izolowanych) łączących układ z brzęczykiem. Należy wówczas zaizolować miejsca ich lutowania z wyprowadzeniami brzęczy-ka.
Aby zakoczyć montaż układu, należy uzupełnić go o baterię i połączyć przełącznik S2 z płytką. Po końcowym sprawdzeniu okablowania można przystąpić do testowania układu.
Bezpośrednio po włączeniu alarm nie powinien zadziałać. Jeśli zostanie poruszony, mogą pojawić się pojedyncze sygnały. Należy odczekać około 10 sekund, a następnie poruszyć urządzenie. Jeśli układ funkcjonuje prawidłowo, powinien generować głośny, modulowany częstotliwoś-ciowo sygnał akustyczny. Wyłączenie kluczykiem i ponowne włączenie po odczekaniu kilku sekund powoduje wyzerowanie urządzenia.
Jeśli alarm nie działa, należy go wyłączyć i dokładnie sprawdzić okablowanie. Jeśli jest prawidłowe, należy wymienić kondensator C2 - powinien to być element o niskiej upływności, w przeciwnym razie blokada alarmu będzie trwała. Robert Penfold, EPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
Elektronika Praktyczna 3/98
PODZESPOŁY
Układy zerujące do urządzeń cyfrowych, część 1
Wydawać by się mogło, że
problem układów zerujących
w systemach cyfrowych został już
dawno rozwiązany. Powszechnie
do zerowania mikrokontrolerów
i innych układów cyfrowych są
stosowane układy RC całkujące
lub różniczkujące, wspomagane
przerzutnikami Schmitta lub
komparatorami.
O tym. że sporo w ostatnich
łatach zmieniło się tej dziedzinie
i że dotychczas stosowane
rozwiązania mają wiele
niedoskonałości, spróbujemy
przekonać Czytelników, jak się
okazuje, pozornie proste zadanie
wymaga w praktyce zastosowania
dość rozbudowanych układów.
Postępy w technologii i wnioski
oparte na doświadczeniach
praktyków spowodowały, że
bardzo szybko "zwykły" układ
zerujący obudowano peryferiami.
niepozornymi układami zaawansowane systemy nadzoru.
RESET i mc więcej
Pod tawow m zadaniom układu zeru ląrcgo |e t zapewnienie poprawnego tar tu mikrokontrolera lub innego układu cvfrowpgo po włączoniu za ilanirf 7irń
ma 10 \gnalu zeri]ąci>go ma ogromne
Najpro^t z\mi układami dostępnymi w posła1"! caloiip) i ukła \ ) łon trukc)i i-bhzone) do ADM70 firnu Ana log Devices [rys. 1). |ak widać. ]est to prosty komparator z ustalonym wewnętrznie progiem odniesienia i prostym układem czasowym na wyjściu. Zadaniem układu czasowego jest wydłużenie impulsu zerującego o ok. 140 ms od chwili ustalenia się napięcia zasilającego. Wpływ układu czasowego na czas trwania impulsu wyjściowego przedstawiony zosta) na rys. 2. Z kolei rys. 3 przedstawia sposób włączenia układu ADM709 w sys-
Dallas (rys. 7). W strukturę tego układu wbudowany został moduł monitorowania wejścia-wyjścia RESET. dzięki czemu możliwe jest wykorzystanie tego ukiadu także do ręcznego generowania sygnału zerującego dla nadzorowanego urządzenia. Sposób dołączenia przycisku zerującego do systemu przedstawiono na rys. 8. Jest to, jak widać, rozwiązanie nie-
skut
ukła
erującego zoslaly dob- Możliwość
udo-
z praktycznie dowolnym mikrokontrole- rem lub mikroprocesorem doslępnym na
i MAX6315 firm sławiono budo
Maxim. Na rys. 9 przed- ukiadu MAX6314. Jak
skupimy się na układach
o stosunkowo malej złożoności,
które spełniają podstawowe
funkcje przypisane "supervisorom"
systemów mikroprocesorowych.
i pozi
lapiecia. me Dallas.
Podobny konst DS1810 produkowany przez firn Jego schemat blokowy przedstawiono na rys. 4. Także produkowany przez Toxas układ TL7759 (rys. 5] jest
>ny w wyjście typu olwar-
fui
opisanych układów. Jego przewag
wyjicl
zos'Lał wyposa ty dren.
Więcej bezpieczeństwa
Doświadczeni konstruktorzy systemów jrowych doskonale zdają so-jak często w praktycznych ich grozi takiemu systemowi
nikro pro
czego kom
ą mogą być poważni b zagrożenie ludzkie
on wyposażony w ciwnej polaryzacji.
ten układ stosować w systemach zerowanych dowolnym poziomem logicznym. straty m
Pomimo podobnej konstrukcji, układy go życia.
ADM709 i DS1810 różnią sie w dość is- Najskuteczniejszym zabezpieczeniem
lotny sposób od TL7759. Dwa pierwsze przed pojawieniem sio takich problemów w zakresie napięć od ok. 0V do pełnej sa timery generujące impulsy zerujące wartości napięcia zasilającego utrzymuje) w określonych odstępach czasu (timer-na wyjściu RESET poziom aktywny (ze- watchdog). Impulsy zerujące z watchdo-rujący). Układ TL7759 zachowuje sie nie- ga można blokować poprzez odpowied-co inaczej. Dla napięć zasilających o wartości po- ^k niżej IV stan wyjścia nie Ęf jest określony [rys. 6). co ft/i, może powodować bied ną prace lub wręcz ,.za
Nieco
Elektronika Praktyczna 3/98
23
PODZESPOŁY
galsze" wnęlrze ma układ ADM705/6 firmy Analog Devices - oprócz układu zerującego i watchdoga jest on wyposażony w detektor zaniku napięcia {ang. Power
Przebiegi czasowe obra-
watchdoga przedstawiona na rys. 10. Sygnał WD1 symbolizuje stany na wejściu watchdoga, sygnał WDO jest sygnałem wyjściowym lego linie-
pulsy (w tym przypadku przyjęto, że wyjście wat-chodga ma polaryzacje negatywną - logiczne "0" ' jest stanem aktywnym).
Fail Detector). W praktyce jest to si dardowy komparator analogowy, z j nym wejściem dołączonym do wyso stabilnego źródła odniesienia. Schor blokowy układu ADM705/6 przedstaw no na rys. 12.
(królszy niż odstęp pomiędzy kolejnymi impulsami zerującymi) "zgłosić" watch-dogowi swoje poprawne działanie, co zapobiega jego wyzerowaniu.
yć program potrafiący określić momencie praca programu zo- burzona. Mimo tej trudności, sto- watchodgów jest na j popularni ej- odą zapewnienia poprawnej pra- systemowi mikroprocesorowemu. Przykładem układu łączącego w jednej
jacego jest MAX699, produko
firmę Max im (rys. 11). Nieco "bo
zanik napięcia zasilającego przed stabilizatorem. Dzięki zastosowaniu takiego komparatora, mikroprocesor sterujący praca, systemu może zostać wcześniej poinformowany o konieczności podjęcia akcji ratunkowej (chociażby poprzez zgło-
m takiej konstrukcji jest rodzina układów TL77xxA firmy Texas Instruments. Uproszczony
24
Elektronika Praktyczna 3/98
PODZESPOŁY
schem
ch ukła
vcc-
rys, 13. Zaletą lego układu jest zastosowanie jako elementu pamięciowegn widocznego na rysunku tyrystora. Zapobiega oti możliwości impulsowego zerowania systemu mikroprocesorowego w przypadku, gdy napięcie zasilające czcsto zmienia swoją wartość, obniżając sie poniżej wartości dopuszczalnej.
Nieco inacze] problem kontroli napię-
firmy Analog Devices. Przykładem takiego opracowania mogą być układy AIJM707/B. których schemat przedstawiono na rys. 14. Oprócz generatora sygnału zerującego z dwoma wyjściami o różnych
ADM707/8 wbudowano szybki komparator z niezależnym wyjściem, który można wykorzvslaC: do wykrywania zbytniego obniżenia sie napięcia zasilającego. Wejście odwracające tego komparatora jest RyS 13 zasilane z wysokostabilnego źródła na-Diecia odniesienia.
leszcze dalej poszli projektanci firmy Uallas - opracowali bowiem układ JJS1706, integrujący w jednej strukturze wszystkie wymienione dotychczas moduły. Izn. generator sygnału zerującego
ralor pozwalający z wyprzedzeniem wykryć obniżenie napięcia zasilającego oraz
przedstawia rvs. 15. Sposób dołączenia tego układu do systemu z procesorem powei rodziny MCS-51 przedstawiono na rys. 'N U 16. Jako sygnał wstrzymujący walchdoga wykorzvslano sygnał strobujacy ALE. j^
Podsumowanie
W pierwszej części artykułu przedsia- in
wiliśmy podstawowe układy nadzorujące
Producenci nie ustają jednak W wysil- v
coraz większe możliwości. Z tego wiaś- ____
n^e powodu, w następnym numerze EP przedslawimv kolejne układy przeznaczone do zapewnienia bezpieczeństwa jj systemom mikroprocesorowym. Szczególna uwagę poświecimy układom umożli- RyS 15. wiającym automatyczne przełączanie zasilania oraz najnowsze opracowania spełniające rolę niezwykle rozbudowanych
Aby ułatwić pracę konstruktorom, przedstawimy także tabelaryczne zestawienie możliwości układów nadzorujących, produkowanych przez firmy: Ana-log DevicQs, Dallas, Maxim. Texas Instru-
Plotr Zbysińskf, AVT
Elektronika Praktyczna 3/98
SPRZĘT
Ekonomiczna funkcjonalność
System kontroli dostępu firmy Corral-B
Systemy kontroli dostępu
kojarzą się z reguły z bardzo
rozbudowanymi układami,
w których są wykorzystywane
iżnego rodzaju czujniki, czytniki
i detektory. W tym obiegowym
sądzie jest wiele prawdy.
Jak jednak pokazała firma
Corral-B, możliwe jest
zbudowanie prostego i przede
kontroli dostępu w oparciu
o transpondery bezstykowe.
Szczegóły w artykule.
W zależności od typu obu-
działania czytnika. W przypadku karty "kredytowej" wynosi on ok. 30 cm, brelok ogranicza zasięg do 10 cm, a najmniejsza wersja wymaga przysunięcia
tworzywa sztucznego. Cewka anteny
ny włącznik światła. Dzięki zastosowa-bardzo prosty, niezbędne jest jednak czy. Są dostęp- ry przeprowadzone zostaną' dwa dość
Konstrukcja centralki jest nowoczes-ku, np. długo- PIC16C56, który współpracuje z szere-
powta- ponderow, Wersja urządzenia prezen-nie go towana w artykule (Proxy-1001) może trans- obsłużyć do 15 transponderow. Moż-
;edu
ich
Ldku
chęci cofnięcia'uprawnień jednemu użytkownikowi niezbędne jest wyka-sowanie wszystkich kart i ponowne wpisanie zestawu kart upoważnio-
niską!) urządzenia wada ta jest całko-
^ py
30mA, Możliwe jest przełączenie jej Obciążenie (cewka rygla, silnik elek-
kaźnik o obciążę
tykow do SA,
3iotr Zbysiński, AVT
Opisany w artykule zestaw udostępniła edakcfi firma Corral-B.
Elektronika Praktyczna 3/98
Darmowe narzędzia z Internetu
Oprogramowanie projektowe Max Plus II firmy Altera
Prezentuje, my kolejne,
intere isująci 3 narzędzie
3 projektów
z układami
programów alnym Śi (pierwsza
ć tej
znalazlc i się w EPl/98).
Max +PIus II - jeden
najdo skonalszych
klasi e systemów
pi Śojektowych.
Jeżel i chc
n ajnow sze metody
projektowa. ruktur PLD
iaczes liem VHDL
j p bardzo szerokiej gamy
nych. Są wśród nich zarówno struktury zbliżo-
sowanych układów GAL,
układy CPLD (serie MAX5000/7000/9000) oraz dwie rodziny układów o architekturze zbliżonej do FPGA (FLEX8000/ 10000). Tak wiec z pun-
Rys.1.
Co musisz wiedzieć zanim zaczniesz ściągać syst Mas+Plus H (PLS-WEB):
K Cały pakiet zawarty jest w zbiorz co powoduje, że czas ściągania (w znacznie przekroczyć 2 godziny.
< Pakiet jest zabezpieczony kluczem programowym, który jest uaktywniany zawartością specjalnie przygotowanego pliku tekstowego (wysyłany bezpłatnie przez Altere).
< Altera udostępnia system w wersji PLS-WEB na okres sześciu miesięcy. Po tym czasie program automatycznie przechodzi w tryb pracy ES Licence, co pozwala korzystać z jego ograniczonych możliwości przez dowolny czas.
< Dla wszystkich wersji Windows jest dostępna jedna wersja pa-
< Program w wersji PLS-WEB umożliwia realizację projektów hierarchicznych z wykorzystaniem wbudowanego edytora schematów lub kompilatora AHDL (ang. Altera Hardware Description Language). Istnieje także możliwość importowania list połączeń z edytorów schematów Design Architect (Mentor Graphics), Composer Concept (Cadence), ViewDraw (ViewLogic) i innych.
* Do poprawnej pracy pakietu jest wymagany plik z licencją, która generowana jest indywidualnie dla każdego komputera (lub dysku twardego). Plik ten dostarczany jest przez Alterę wciągu 8..12 godzin pod wskazany adres e-mail, po wypełnieniu krótkiej ankiety.
< Dokumentacja programu jest zawarta w bardzo rozbudowanym helpie, który spełnia rolę doskonałego przewodnika kontekstowego.
widzenia konstruk Altera (podobnie
dostarcza wszyst-
jy strukcjach.
Przewaga Altery konkurencją (jest t nia autora) polega de wszystkim n
nad opi prze dostar-
nkuren rojekto dosko-
nalszych, niż ci, narzędzi wych. "Znaczi
wość instalacji i obsługi, ne, stabilność pracy, wy-
udostępnianych przez środowisko graficzne Windows. Ocenie autora nie została poddana jakość minimalizacji i optymalizacji rozkładu tworzonych projektów (w
Max+Plu
n
jest najdoskonalszy), lecz odczuwalna przez użytkownika "przyjazność" programu. O systemie Max+Plus H pisaliśmy już w Epxx, przy czym
sucho", bez możliwości samodzielnego sprawdzę-nia przez naszych Czy-
cja uległa radykalnej udostępniła w Inter- ^~J
miesięczną ewaluacyjną
Max+Plus H PLS-WEB). Ogra
"'punktu wic
typowych wymagań polskiego projektanta
g
egóły lj
przedstawy części artyku-
Max+Plus II
sji PLS-WEB?
sntow
pakietu umożliwia koi
stepujących układów (rys. 1):
- EPF10K10, EPF8452A oraz EPF8282A (struktury zbliżone do FPGA).
- EPM9320, całej rodziny EPM7000 i EPM7000S
JTAG) oraz. EPM5000. Są to struktury CPLD z matrycą pamięciową EEPROM lub EPROM (tylko EPM5000).
- Seria Classic, czyli układy zbliżone rozmiarami i koncepcyjnie
ard owych GA-
Li. System
Max+Plus
n
projektów hierarchicznych, składających się z modułów stworzonych
systemu macierzystego, jak i innego oprogramo-
pakietu 8
d Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 3/98
INTERNET
Rys. 3.
cel, ACEDO, OrCAD, Mentor, itp.). W zarządzaniu hierarchiczną strukturą projektu pomaga prosty w obsłudze pro-gram (rys. 2) wywoływany naciśnięciem odpowiedniej ikony w pasku
projektu można przygotować samodzielnie opisując je w języku opisu sprzętu AHDL (okno edytora tekstowego przedsta-
rysując jego schemat logiczny (rys. 4). Edytor
rozpoznaje składnię i za-
ty tekstu, co znacznie podnosi czytelność zapisu. Korzystanie z edytora schematów zwalnia użyt-
Rys. 4.
ukłac
rys. 5. Jest to jeden z silniejszych modułów całego pakietu, co wynika z niezwykle bogatej i skutecznej diagnostyki błędów. Jeżeli podczas kompilacji stwierdzone zostaną jakiekolwiek błędy, to w dolnym oknie kompila-tora (rys. 5) zostaną wyświetlone odpowiednie komunikaty tekstowe. Wskazanie każdego z nich powoduje automatyczne przejście do pliku, w którym te błędy stwierdzo-
tego, czy w chwili kompilacji był on otwarty, czy też nie. Tak więc projektant niemal całko-
to trudnych do wychwycenia, błędów i może skupić się na rozwiązywaniu problemów bezpo-
jest najczęściej) ta propozycja nie odpowiada, na-
rozkładu wyprowadzeń (rys. 6) i ręcznie "podłączać" etykiety do pinów układu. Na symbolu graficznym układu docelowego, który jest widoczny w oknie tego edytora, ko-
no wyprowadzenia, których nie można wykorzystać w projekcie jako wejścia lub wyjścia (np.
projekt i można rozpocząć
Na rys. 7 przedstawiono okno programu obsługującego programator, przy czym dostępne są następujące opcje: - Programowanie układów ISP (MAX 7000S oraz
(programator jak wyżej).
cę w postaci komórek pamięci SRAM, co powoduje, że po wyłą-
artość.
łych układów oraz pamięci szeregowych dla układów FLEX, co wymaga jednak zakupienia
Możliwe jest także wygenerowanie plików do programowania (POF lub HEX) i wykorzystanie ich do programowania układów programatorami innych producentów (np. Labtool-48 z adapterami). Interesującą opcją jest
/zalecany proc /pamięć RAM esor Kentium luu,
MAX7000 16 MB
MAX9000 32 MB
FLEX8000 32 MB
FLEX10K 128MB
MAX7000 16MB
MAX9000 32MB
FLEX8000 32MB
FLEX10K 128MB
/niezbędny | es dostęp do
demitp)
także możliwość generowania plików wynikowych w postaci programów w języku JAM (opis w EP2/98), co potencjal-
nych, a to dzięki niezwykle bogatej bibliotece
niki układów TTL. Szereg gotowych "dużych" modułów funkcjonalnych udostępniła Altera w postaci biblioteki LPM (ang. Library Parametrized Module), w skład której wchodzą konfigurowalne sumatory, kompletne in-
odpowiednik układu
16650), filtry cyfrowe itp. Po tekstowym lub gra-
kompilację projektu - okno działającego kompila-
z koncepcją projektu.
Podczas kompilacji program samoczynnie przy-dzielą numery fizycznych wyprowadzeń układu
i wyjściom. Jeżeli (a tak
cy programatora ByteB-laster lub kompatybilnego z nim (dostępne w firmie Jawi ASIC za ok. 200zł).
mie układów FLEX
ułatwi w niedalekiej przyszłości) dostęp do programatorów.
PLS-WEB są ograniczone jektu - nie ma bowiem
l
.........------
Elektronika Praktyczna 3/98
nia weryfikacji funkcjonalnej (czyli reakcji pro-
zadane pobudzenia), istnieje za to możliwość analizy zachowania układu w funkcji częstotliwoś-
Jak zdobyć licencję?
Pierwszą czynnością ja-
Follow th Inctallation tnctructionc
t.InstaUPLS-WEt
Ł kufaU Mm FLLXlm liwu* mi%*
3. Modiły your licenM.dat Hta
4. Start Iłw FŁEMm Jirae ww 5- Start MAJUPUJS II
ką musi wykonać Czytelnik, do którego wyobraź-
ty kułem przemówić, jest ściągnięcie niemal 15MB pliku. Kolejną jest wykiwanie na odbiór (via e-mail) pliku z licencją.
uruchamiać programu (ale
Po otrzymaniu pliku z licencją należy wykonać kilka prostych kroków, bardzo szczegółowo opisanych w przewodniku znajdującym się na inter-netowej stronie Altery.
Główna i bardzo ważna rada - należy ściśle przestrzegać zaleceń znajdujących się w instrukcji in-
i szybko rozpocząć pracę.
flow diagram ściągnięty ze strony Altery, na którym przedstawiono kolejne czynności, jakie należy wykonać, aby program poprawnie funkcjo-
Jak wspomniałem na początku artykułu, licencja jest udzielona zawsze na 6 miesięcy. Po jej wygaśnięciu jest możliwe dalsze korzystanie z systemu Max+Plus H, lecz w bar-
PLS-ES. Jej największą wadą jest brak możliwości korzystania z edytora
Piotr Zbysiński, AVT
Prezentowane oprogramowanie jest dostępne pod adresem:
http ://www. alt era .com/ h tml/prod ucts/pls-web .html
Elektronika Praktyczna 3/98
SPRZĘT
Miernik jakiego nie było
w części parametry całego systemu. Ofero-
- HP34901A - moduł analogowego, 20-kanałowego multipleksera, zapewniający
i temperatury. Moduł jest wyposażony Po raz pierwszy mieliśmy Zaoferowany w połowie ubiegłego roku w dwa dodatkowe kanały współpracujące
w redakcyjnym laboratorium tak HP34970A stanowi połączenie jednostki umożliwiające pomiar natężenia prądów
uniwersalny przyrząd pomiarowy. akwizycji danych oraz przełączającej i jest zmiennych i stałych (lOOnA - 1A). We
Bogactwo jego możliwości jest przeznaczony do wykorzystania na liniach wszystkich 22 kanałach są przełączane
praktycznie nieograniczone, a to produkcyjnych i w systemach testujących. zarówno linia sygnałowa, jak i linia od-
, , i. .. . , ' temperatury, napięć (do 300V) i prądów (do izolowane. Szybkość przełączania 60 ka-
konstrukcp modułowe;. 1A) stałych oraz zmiennych| rezystancji me" nał6w/s.
todą dwu-i czteroelektrodową (dolOOMn), - HP34902A - moduł analogowego, 16-_ 0 kanałów (120 kanałów asymetrycznych). i zmiennych, rezystancji, częstotliwości
[I A ^Śwyników pomiarów wraz z metryką czaso- 1A). Zapewniony jest dostęp do zestyku
I Ś ^Hwą. HP34970A zapewnia dokładność odpo- normalnie zwartego, normalnie rozwartś-
| w _^^Q ^^Jwiadającą multimetrowi 4V? do 6V? cyfry, go oraz wspólnego. Na płytce modułu
" IB oraz RS232, z których wykorzystywany prostych układów (filtry, dzielniki itp,).
może być tylko jeden i może być wyposa- Moduł ten nie współpracuje z wewnętrz-
żony w opcjonalny wewnętrzny multimetr nym multimetrem,
cyfrowy. - HP34904A - moduł 4x8 przełącznika mat-
HP34970A współpracuje z modułami in- rycowego, zawierający 32 dwuprzewodo-
wać do trzech modułów), określającymi dy i 8 kolumn (przełączanie do 300V/
1A). Moduł ten nie współpracuje z we-
- 34905I6A - podwójny czterokanałowy multiplekser RF do zastosowań w technice 500 (34905A) lub 75n(34906A). Pasmo lGHz (przy wykorzystaniu adapterów kabli SMB-BNC) lub 2GHz (bez adapterów), Moduł ten nie współpracuje z wewnętrz-
- HP34907A - moduł zawierający dwa, dwukierunkowe cyfrowe porty 8-bitowe z otwartym kolektorem (400mA, 42V), 26-bitowy licznik taktowany sygnałem
towych przetworników C/A +12V.
- HP34908A - 40-kanałowy multiplekser, podzielony na dwie części po 20 kanałów, ze wspólnym połączeniem masy kanałów w każdej części. Przełączanie napięć do 300V.
Elektronika Praktyczna 3/98
SPRZĘT
informacje o trybie pracy i aktualnym stanie z oddzielonych pionowymi kreskami para-
urządzenia, komunikaty i wyniki pomiarów, metrów znajdujących się w nawiasach {}
- dobór parametrów skalowania dla wybra- kwadratowych są opcjonalne, Stała 1 w na-
- skonfigurowanie czterech wyjściowych li- Za parametr znajdujący się^w nawiasach o
- wybór sposobu skanowania kanałów (ste- wielkości mierzonej, z której wynika także
lałen
jśredni
aru, Par:
hp:
- przeglądanie wyników pomiarów, alar- w module.
mów i błędów; Polecenie MEASme jest najprostszym, ale
- konfiguracje, interfejsu. i najmniej elastycznym sposobem przepro-
baniem HP BenchlinkUata Logger, dzia- przeprowadzone skanowanie i por
wyników pomiarów do odpowiednich łającym na komputerze PC w środowisku W podanym przykładzie chodzi oczywiście układów jednostek, steruje zbieraniem da- Microsoft Windows 3,1, Windows 95 lub o pomiar temperatury, Wyniki trafiają do
Płyta czołowa HP 34' klawiszy oraz pokrętło \
komunikacja z przyrządem przez interfej- A oto kilka informacji o dokładności przy-
sy HP-IB, RS-232, modem lub sieć LAN; rządu (błędy są podane w postaci sumy: %
- prezentacja graficzna wyników pomiarów, - pomiar rezystancji, zakres Ikn 0,0020 +
edycja, komentarze, wydruki ustawień 0,0006 (24 h, temp, 23Cą1C);
i graficznej. 0,001 (1 rok, temp, 23Cą5C);
HP 34970A może być także sterowany - pomiar częstotliwości, zakres
przez programy działające na komputerze 40Hz..300kHz 0,006 (24 h, temp.
fejs RS232 lub HP-IB, z użyciem poleceń 40Hz..300kHz 0,01 (1 rok, temp,
języka SCPI (Standard Commands for Pro- 23Cą5C).
nia polecenia może wyglądać następująco: rowała, w postaci HP34970A, potężne i in-
{B\E\J\K\N\R\ S\ T\DEF) tów i działów rozwojowych firm.
[,l[, Krzysztof Kałużyński
I MINI MAX\ DEFjH ,(@
Elektronika Praktyczna 3/98
PROJEKTY
Zasilacz do CB, część 1
kit AVT-396
Proponujemy wykonanie
mocy, który może oddać do
obciążenia 220W przy
napięciu 12V. Rozbudowany
układ filtrów
przeciwzakłóceniowych oraz szereg układów zabezpieczeń,
wydajne i wysokosprawne źródło mocy.
Niewiele jest urządzeń elektro-nicznycłi spotykanych w domach (oprócz komputerów) potrzebujących tak dużej mocy zasilania. Skromną, lecz wielce wymagającą ich reprezentacją, są na przykład transcei-veiy KF/UKF / w wersji mobile, często wykorzysty-wane przez krótkofalowców stacjonarnie
JSI
100W przy zasilaniu 12V
stosowanie zasilacza o dużej wydajności prądowej.
Istnieje powszechne przekonanie, iż sprzętu radiokomunikacyjnego nie należy zasilać z urządzeń impulsowych. Z pewnością jest w tym nieco racji, gdyż po-ziom zakłóceń wytwarzanych przez zasilacze impulsowe jest wyższy niż w zwykłych stabilizatorach o działaniu ciągłym. Nie jest to jednak krytyczne w urządzeniach FM i w wersji mobile - z góry przystosowanych do współpracy z instalacją elektryczną samochodu lub ze źródła mało stabilnego i o dużych zakłóceniach.
Prezentowany układ jest konwencjonalną przetwornicą prze-ciwsobną (ang. push-pull), pracującą z częstotliwością 50kHz, z modulacją szerokości impulsu i zasilaną bezpośrednio wyprosto-
Układ został zaprojektowany w sposób zapewniający jak najlepszą realizację pięciu najważniejszych założeń:
- osiągnięcia wysokiej sprawności
- niskiego poziomu zakłóceń, tętnień i szumów napięcia wyjścio-
Rzetelność konstruktorska nakazuje uprzedzić Czytelników, iż budowa zasilacza jest zajęciem czasochłonnym i wymagającym dużej staranności. Na każdym etapie budowy trzeba pamiętać o tym, iż pracujemy z niebezpiecz-
pie:
'otnej i dużymi prądam
tów induk-
małej liczby
cyjnych;
wysokiego stopnia zabezpj
Opis układu
Schemat elektryczny przetwornicy przedstawiamy na rys. 1. Przemienne napięcie sieci (220V), poprzez rezystory Rl i R2 ograniczające impuls prądu w momencie włączenia układu do sieci, jest podawane na filtr przeciwzakłóceniowy zbudowany z kondensato-rów Cl i C2 oraz skompensowanego prądowo dławika Dłl. Po filtracji przeciwzakłóceniowej następuje prostowanie i odfiltrowa-
satorach filtrujących C3 i C4 nieco przekracza 300V. Dodatkowy dławik Dł2 przeciwdziała przenikaniu do sieci energetycznej zakłóceń wytwarzanych przez przetwornicę, podobnie kondensator C5 zmniejsza impedancję filtrujących kondensatorów elektrolitycznych dla wyższych częstotliwości. Ponieważ istnieje sprzeczność wymagań na wartości rezystancji rezystorów Rl i R2 (powinna być duża dla znacznego ograniczenia impulsu prądu ładującego elektrolity filtru, a mała
Elektronika Praktyczna 3/98
Zasilacz do CB
i 1
Rys. 1. Schemat elektryczny zasilacza. Elektronika Praktyczna 3/98
35
Zasilacz do CB
napięciena bramceT1
naplecle na bramce T2
napięcie na drenie T1
przewodzi tranzystor ti mocy o napięciu 18V. Jest
on potrzebny do zasilania sterownika przetwornicy. Wyprostowane i odfilt-rowane napięcie sieci trafia do falownika zbudowanego z dwóch tranzystorów kluczujących MOS-FET (Tl i T2) i transformatora impulsowego TRI. W połączonych źródłach kluczy znajduje się rezystor R4. Spadek napięcia na nim informuje sterownik o wartości prądu w obwodzie pierwotnym i jest wykorzystywany do realizacji układu ograniczającego maksymalny prąd wyjściowy i do blokady kluczy w przypadku zwarcia na wyjściu. Pomiędzy dreny tranzystorów Tl i T2 został włączony dwójnik R5, C6 ograniczający szybkość narastania napięcia na tranzystorach do wartości bezpiecznej. Chwilowe napięcie na tranzystorach osiąga podwojoną wartość wyprostowanego napięcia sieci, zgodnie z rys. 2 obrazującym kształt przebiegów napięć i prądów w układzie. Prze transformowane napięcie jest podawane poprzez diody D5 i D6 na dławik Dł3. Jego podstawowym zadaniem jest gromadzenie energii podczas włączonych kluczy i oddawanie jej do obciążenie wtedy, gdy oba klucze są zatkane. Przebieg prądu w dławiku jest pokazany na rysunku 1. Z uwagi na duży prąd przewodzenia, przekraczający w szczycie 23A, gabaryty dławika są duże. Jego rdzeń nie powinien się bowiem nasycać. Osobom, które będą chciały przeprojektować układ na inne parametry napięciowo-prądowe, z pewnością przyda się informacja, że dławik użyty w układzie posiada pod tym względem spory zapas. Jego rdzeń nasyca się dopiero przy prądzie rzędu 28..30A.
Kondensatory C19..C24 filtrują Rys. 3. Schemat blokowy układu SG3525. napięcie wyjściowe. Z uwagi na
Rys. 2. Przebiegi w charakterystycznych punktach układu.
mocy), zamiast wspomnianych oporników lepiej jest użyć termis-torów NTC (o rezystancji malejącej ze wzrostem temperatury) i mocy strat rzędu 2W.
Transformator TR2 wraz z mostkiem prostowniczym M2, kondensatorem filtrującym C16 i trój-końcówkowym stabilizatorem U2, tworzy pomocniczy zasilacz małej
dużą częstotliwość pracy przetwornicy i duże prądy przepływające przez ich wyprowadzenia, pojedynczą wartość pojemności rozbito na pięć mniejszych, tak aby maksymalnie zmniejszyć szkodliwą rezystancję ESR pojemności wypadkowej. W zasadzie wszystkie te elementy powinny być dostosowane do pracy w układach impulsowych. Z uwagi na trudność zakupu, praktycznie wypróbowano kombinację pięciu zwykłych kondensatorów elektrolitycznych (ale renomowanych firm!). Cała ta bateria została zboczniko-wana dwoma kondensatorami (C21 i C25) o małych pojemnościach, dla poprawy charakterystyk w zakresie wyższych częstotliwości.
Słowa wyjaśnienia należą się również funkcji elementów R29 i R39 oraz C29 i C30. Zadaniem tych dwójników jest złagodzenie charakterystyki powrotu diod D5 i D6. Bez nich charakterystyka jest ostra, co w efekcie powoduje dodatkową i niepotrzebną generację zakłóceń radioelektrycznych.
Sterownik przetwornicy
Do sterowania przetwornicą użyto układu SG3525A. Jest to popularna i znana kostka produkowana przez większość znanych firm półprzewodnikowych. Jej niewątpliwą zaletą jest to, iż dzięki wbudowaniu w nią tzw. układu totem-pole, bez żadnych dodatkowych układów może ona sterować parą kluczy MOSFET. W ten sposób, zachowując koncepcję umieszczenia obwodu sterującego po pierwotnej stronie transformatora, udało się zaoszczędzić dwa elementy indukcyjne: transformatora sterującego kluczami i przekładnika prądowego do kontroli prądu pierwotnego.
Wadą takiego rozwiązania jest to, że zazwyczaj uszkodzenie tranzystora kluczującego (np. przebicie dren-bramka) pociąga za sobą spalenie sterownika. Przed zjawiskiem tym można próbować bronić się włączając pomiędzy masę a bramki (równolegle do rezystorów R9 i RIO) diody Zenera dużej mocy o napięciu rzędu 25V. Jednak próby autora pokazały, że niekiedy impulsy prądu są tak silne, że niszczą i układ scalony, i wspomniane diody.
Schemat wewnętrzny układu SG35 25 został przedstawiony na
36
Elektronika Praktyczna 3/98
Zasilacz do CB
miejsce wycięcia szczeliny do wyprowadzenia odczepu uzwojenia wtórnego i ^__________
Rys. 4. Sposób wykonania karkasu transformatora Trl.
rys. 3. Funkcje wyprowadzeń są
następujące:
/Końcówki 11 i 14 są wyjściami układu drivera, mogącymi sterować bezpośrednio bramką tranzystora MOSFET o pojemności C s nie większej niż l,5nF. Maksymalny prąd chwilowy przepływający przez te końcówki nie powinien przekraczać 400mA. Ograniczenie to realizuje się włączając rezystor Rll pomiędzy zasilanie driverów (wyprowadzenie 13) a zasilanie układu (wyprowadzenie 15). Dwa rezystory R6 i R8, o oporności 1Q, włączone w szereg z bramkami, zapobiegają wzbudzaniu się stopnia sterującego.
/Końcówka 8 jest wejściem układu powolnego startu przetwornicy, koniecznym do bezpiecznego jej uruchomienia. Napięcie występujące na podłączonym do niej kondensatorze Cli steruje modulacją szerokości impulsów kluczujących. Ponieważ Cli jest ładowany z wewnętrznego źródła prądowego, daje to w efekcie powolny wzrost szerokości (wypełnienia) impulsów sterujących po włączeniu zasilania.
/Końcówka 10 jest wejściem układu blokującego pracę przetwornicy. Przekroczenie na niej poziomu napięcia ok. 0,6V powoduje stopniowe ograniczenie szerokości impulsów sterujących kluczami i w efekcie spadek napięcia wyjściowego. W zasilaczu wejście to zostało wykorzystane do zabezpieczenia przed zwarciem. Przekroczenie wartości maksymalnego prądu na wyjściu zasilacza przenosi się przez transformator na stronę pierwotną i objawia się wzrostem spadku napięcia na rezystorze R4 do takiej wartości, że uaktywnia się układ ograniczający. Elementy C7 i R7 eliminują
zakłócenia szpilkowe jakie pojawiają się przy przełączaniu kluczy. Brak tego filtru dolnoprze-pustowego objawiałby się znacznym "przeczuleniem" zasilacza na chwilowe skoki prądu. Układ zasilacza często jest przeczulony lub wyłącza się przy niższej wartości prądu, gdy rezystor pomiaru prądu R4 ma dużą induk-cyjność własną (na przykład gdy jest to rezystor drutowy). R4 powinien być bezwzględnie elementem wysokiej jakości - w prototypach najlepiej pracowały oporniki wykonane w postaci płytki ceramicznej z napyloną warstwą oporową. /Za pomocą elementów dołączonych do wyprowadzeń 5, 6 i 7 ustala się częstotliwość pracy zasilacza. Ważną rolę pełni rezystor R14 - wartość jego oporności decyduje o wartości tzw. czasu martwego, czyli minimalnego odstępu czasu między wyłączeniem jednego z kluczy, a załączeniem drugiego. Taka strefa ochronna jest konieczna dla bezpiecznej pracy - próba jej likwidacji spowodowałaby natychmiastowe zniszczenie tranzystorów kluczujących przy pełnym obciążeniu wyjścia. /Końcówki 1 i 2 są wejściami wzmacniacza napięcia błędu. W układzie wejście nieodwraca-jące (2) zostało połączone za pomocą rezystorów R16 i R17 z wyjściem napięcia odniesienia (5,IV - końcówka 16), a na wejście odwracające (1) jest podawany sygnał sprzężenia zwrotnego z transoptora. /Elementy dołączone do końcówki 9 zapewniają kompensację częstotliwościową układu.
Układ zabezpieczenia przed zbyt małym napięciem zasilania nie dopuszcza do uruchomienia przetwornicy, jeśli napięcie na kondensatorze C4 jest niższe niż ok. 240V. Układ zabezpieczenia kontroluje w sposób ciągły napięcie na C4. W chwili gdy przekroczy ono 230V (próg ustalony przez diodę Zenera Dl), zaczyna rosnąć napięcie na bazie T3. Para T3 i T4 stanowi przerzutnik Schmitta o dolnym progu przerzutu około 0,6V. Gdy napięcie na C4 osiągnie ok. 240V, to T3 zaczyna przewodzić, a T4 i T6 zatykają się. Zatkany T6 pozwala na rozpoczęcie ładowania
kondensatora wolnego startu Cli i uruchomienie zasilacza. Gdy napięcie zasilania zacznie maleć, prze-rzutnik ponownie uaktywnia się przy napięciu około 220V, następuje szybkie rozładowanie Cli za pomocą nasyconego wtedy T6 i wyłączenie zasilacza. Histereza napięcia przerzutu jest konieczna dla dobrej pracy układu ze względu na dość duży poziom tętnień napięcia na kondensatorze C4.
Układ sprzężenia zwrotnego kontroluje wartość napięcia na wyjściu przetwornicy i tak steruje szerokością impulsów kluczujących, aby w całym zakresie zmian obciążenia napięcie było bliskie 12V. Od projektu i właściwej kompensacji pętli sprzężenia zwrotnego zależy szereg istotnych parametrów użytkowych zasilacza, między innymi jego odpowiedź impulsowa, stabilna praca w szerokim zakresie zmian prądu obciążenia i charakteru jego impe-dancji. Prawidłowa kompensacja wzmacniacza napięcia błędu jest trudna i żmudna (o czym autor przekonał się dogłębnie). Jak już wspomniano, elementy kompensacji częstotliwościowej są dołączone do wyprowadzenia numer 9 układu SG3525. Jest to wyjście wzmacniacza napięcia błędu. Należy koniecznie zadbać, aby kondensator C12 układu kompensacji częstotliwości był wysokiej jakości, najlepiej styrofleksowy.
Przeniesienie informacji o napięciu po stronie wtórnej na pierwotną jest realizowane za pomocą transoptora Ol. Jest to ważny element układu ze względu na bezpieczeństwo, gdyż zapewnia separację galwaniczną obwodu wtórnego od sieci energetycznej. Im dioda LED w transoptorze jaśniej świeci, tym napięcie na wyprowadzeniu 1 jest wyższe i współczynnik wypełnienia impulsów jest mniejszy.
Po stronie wtórnej dioda LED jest sterowana za pomocą układu
Rys. 5. Sposób nawinięcia dławika Dtl.
Elektronika Praktyczna 3/98
37
Zasilacz do CB
TL431 (regulowanej diody Zene-ra). W chwili gdy napięcie wyjściowe zasilacza przekroczy nastawioną wartość progową stabilizacji układu TL431, zaczyna płynąć prąd przez LED i następuje ograniczenie napięcia. Wartość napięcia wyjściowego można regulować w niewielkim zakresie za pomocą PRl, zmieniającego napięcie progowe D2. Parametry całej sieci sprzężenia zwrotnego zostały wyliczone w taki sposób, aby cały układ miał wzmocnienie bliskie jedności, tj. aby zmiana napięcia na wyjściu o np. +30mV wywoływała również zmianę o +3 0mV na wejściu odwracającym wzmacniacza napięcia błędu.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(o mocy 0,125W o ile nie podano
inaczej):
Rl, R2: Termistory NTC 10O/2W
lub rezystory drutowe 4,7Q/5W
R3: 120kO/lW
R4: 0,330/1 W (nie drutowy)
R5: 470O/5W
R6, R8: lO/0,25W
R7, R32, R33: 100O
R9, RIO: 18kO
Rl 1: 27Q/0,25W
R12, R37: 680O
R13: 33kO
R14: 12Q
R15, R27: 4,3kQ
R16, R17, R41: 2,2kQ
R18: l,5ka
R19, R43: 8,2kQ
R20: 22kO
R21, R26: 47kQ
R22: lOOka
R23, R35: 12kQ
R24: 5Ó0O
R25: 5,lkO
R28: 390O
R29, R39: 33O/1W
R31: 100O/2W
R34, R38, R44: 2kQ
R36, R42: 10kO
R39: lkn
R40: 470kO
PRl: 10kO
Kondensatory
Cl, C2: 220nF/250VAC
C3, C4: 200^F/400V
C5: 100nF/400V
C6: 100pF/lkV
C7: 22nF/63V
C8: 220jiF/63V
C9, C15, C16, C17, C18, C26,
C27, C28: 100nF/63V
CIO: 47^F/25V
Cli: 4,7^F/16V
Sterownik wentylatora
Mimo dużej sprawności, przy pracy z pełną mocą wyjściową, w układzie dość silnie grzeją się niektóre elementy. Szczególnie dotyczy to diod D5 i D6, rdzenia transformatora, dławika i kluczy. Ponieważ w założeniach zasilacz był projektowany do zasilania transceivera, bez sensu byłoby go wyposażać w duże radiatory lub pracujący przez cały czas wentylator, gdyż duża moc jest pobierana wyłącznie przy nadawaniu.
Dlatego układ wyposażony został w radiatory, zdolne odprowadzić ciepło dla chłodzenia naturalnego przy ciągłym prądzie wyjściowym do ok. 8A i termiczny
C12: 150nF/63V
C13: lOOpF
C14: 6,8nF
C19, C20, C22, C23, C24: 330jiF/
25V
C21, C25: 220nF/63V
C29, C30: 6,8nF/250V
Półprzewodniki
Dl: BZY80C220
D2: TL431C
D3: LM385-2,5V
D4: BZY80-C6V8
D5, D6: MBR2045CT
D7: BZY80C15
Ml: mostek 3A/400V
M2: mostek 1A/1OOV
Ol: 6N135
Tl, T2: BUZ80
T3, T4, T5, T6: BC548
T7: BD138
TS: BA812
Ul: SG3525A
U2: 7818
U3: TL081
Różne
DŁ1: 2 razy 25 zwojów na rdzeniu
RP 25x15x10
DŁ2: 25 zwojów DNE0,5 w izolacji
polietylenowej na rdzeniu RW5x25
DŁ3: rdzeń ETD44 Polfer ze
szczeliną 1 mm i z karkasem.
uzwojenie 9,5 zwoju 8 razy DNE
1 mm
TRI: rdzeń ETD44 Polfer bez
szczeliny z karkasem. Uzwojenie
pierwotne 2 razy 54 zwoje DNE
0,5 mm, uzwojenie wtórne 2 razy
5 zwojów, 5 razy DNE 1 mm
TR2: TS2/56
Oprawka bezpiecznika do druku,
bezpiecznik 3,15A, wentylator min.
8x8 cm 12VDC, rezystory i żarówki
do uruchomienia wg opisu
w tekście
Rys. 6. Sposób wykonania dławika DŁ2.
włącznik wentylatora. Zrealizowany on został w sposób najprostszy, za pomocą pojedynczego wzmacniacza operacyjnego U3 pracującego jako komparator z histerezą i porównującego napięcie odniesienia z sygnałem z czujników temperatury. Zaletą tego klasycznego układu jest to, iż przy wykorzystaniu jako czujnika temperatury potrójnej diody BA812, możliwa jest kontrola temperatury w kilku punktach (radiatorach) - praktyczna realizacja sprowadza się do umieszczenia w układzie kilku diod BA812 w różnych miejscach i połączeniu ich równolegle.
Sterownik tyrystora
Ewentualne uszkodzenie w układzie kontroli napięcia wyjściowego (np. przerwa w rezystorze R28) mogłoby doprowadzić do szybkiego i niekontrolowanego wzrostu napięcia na wyjściu przetwornicy nawet do 25V. To realne niebezpieczeństwo i duże zagrożenie dla drogiego transceivera można wyeliminować włączając równolegle do wyjścia zasilacza tyrystor. Do jego sterowania służą elementy R32, R33 i dioda Zenera D7, dołączone do jego bramki. W chwili, gdy napięcie wyjściowe osiągnie 15V, do bramki tyrystora zaczyna płynąć prąd, powodując jego wyzwolenie i zwarcie zasilacza. Tyrystor zabezpieczający musi wytrzymać prąd rzędu 2 5 A, odpada zatem użycie popularnych modeli w obudowie TO-220 i dlatego tyrystor został umieszczony poza płytką drukowaną.
Elementy indukcyjne
Jakość i solidność wykonania elementów indukcyjnych jest kluczem do sukcesu w budowie zasilacza. Jest to z pewnością prawda banalna i znana. Doświadczenie uczy jednak, że w stwierdzeniu tym nie ma żadnej przesady. Dlatego prawidłowemu wykonaniu elementów indukcyjnych poświęcimy nieco miejsca.
Najważniejszym podzespołem przetwornicy jest oczywiście transformator impulsowy TRI. Do
Elektronika Praktyczna 3/98
Zasilacz do CB
jego wykonania użyto rdzenia typu ETD44 produkcji Polfer. W układzie push-pull, przy częstotliwości pracy 50kHz moc przenoszona przez ten rdzeń nie powinna przekraczać 250W. W odróżnieniu od układu przetwornicy zaporowej, tym razem rdzeń nie zawiera szczeliny powietrznej i obie połówki powinny dobrze do siebie przylegać. Rdzeń z widocznymi pęknięciami lub ubytkami jest nieprzydatny.
Na początku trzeba nawinąć uzwojenie wtórne. Ze względu na dużą wydajność prądową zasilacza musi ono być nawijane pięcioma przewodami jednocześnie. Jest to dość kłopotliwe i wymaga sporej wprawy.
Pracę rozpoczynamy od wycięcia ostrym nożem w karkasie szczeliny potrzebnej do wyprowadzenia odczepu (rys. 4) i przygotowania 5 odcinków przewodu nawojowego o grubości 1 mm i długości ok. 60cm. Końce z jednej strony okręcamy na wyprowadzenia 9..12 karkasu (do 12 dwa przewody!), uprzednio unieruchamiając karkas, np. w małym imadle. Podczas nawijania należy pamiętać, aby zawsze robić to w jednym kierunku, starannie, płasko i ściśle obok siebie układać zwoje. Jeśli czynność ta nie uda się za pierwszym razem, niestety trzeba próbować do skutku. Tak postępując trzeba nawinąć pięć zwojów (liczymy dokładnie!), a drut powinien utworzyć jedną i płaską warstwę. Końce przewodów wyprowadzamy poprzez wyciętą szczelinę na zewnątrz. Tak powstałą warstwę trzeba zaizolować przykrywając ją szczelnie warstwą folii styrofleksowej lub innego izolatora odpornego na temperaturę. Szczególną uwagę należy zwrócić na dokładne przykrycie brzegów.
Drugą, identyczną wiązką trzeba nawinąć dalszą część uzwojenia wtórnego. Tym razem rozpoczynamy od wprowadzenia wiązki przez szczelinę, dalej nawijamy ponownie 5 zwojów, kończąc całość na wyprowadzeniach 13..16. Nawinięte uzwojenie wtórne trzeba zaizolować, tym razem podwójną warstwą folii.
Dla zmniejszenia zakłóceń, pomiędzy uzwojeniem pierwotnym a wtórnym, powinno się umieścić
ekran. Tworzy go zazwyczaj jed-nozwojowa i zaizolowana warstwa cienkiej folii miedzianej (nie może ona tworzyć zwartego zwoju). Folię taką dwustronnie izoluje się przyklejając ją do folii styrofleksowej i nawijając nią jeden zwój. Wyprowadzenie ekranu należy podłączyć do końcówki 8.
Inną, łatwiejszą metodą wykonania ekranu jest zastąpienie folii miedzianej pojedynczą warstwą cienkiego przewodu o średnicy np. 0,2 5mm. Nawinięcie takiej warstwy rozpoczyna się od końcówki 8, drugi koniec należy zaizolować i pozostawić nie podłączony. Po zaizolowaniu ekranu podwójną warstwą folii, można rozpocząć nawijanie uzwojenia pierwotnego drutem o średnicy 0,5..0,6mm. Zaczynamy od końcówki 2 karkasu i nawijamy dwie warstwy po 27 zwojów, koniec okręcamy na końcówce 6 i ponownie nawijamy dwie warstwy po 27 zwojów, cały czas pamiętając o izolacji, kończąc nawijanie na wyprowadzeniu 4.
Do sprawdzenia dzieła jest potrzebny miernik indukcyjności. Po prowizorycznym złożeniu i ściśnięciu rdzenia, indukcyjność pomiędzy końcówkami 6-2 oraz 6-4 powinna wynosić około 9mH. Istotne jest to, aby wartości indukcyjności obu połówek uzwojeń były jak najbardziej zbliżone. Rozrzut wartości większy od 8..10% świadczy o pomyłce w liczeniu zwojów. Brak pomyłki w zachowaniu kierunku nawijania można sprawdzić mierząc indukcyjność pomiędzy wyprowadzeniami 2 -4. Prawidłową wartością jest około 32 mH, Gdy natomiast odczytamy z miernika wartość w mikrohen-rach niestety uzwojenie trzeba przewinąć.
Niesymetrię uzwojeń można również zaobserwować za pomocą oscyloskopu, badając kształt przebiegów występujących na R4. Istotne różnice w wysokości słupków, przykładowo takie jak pokazano na zaciemnionym fragmencie rysunku 2, niezbicie świadczą o braku symetrii.
Ostatnią czynnością jest pewny montaż rdzenia. Jak już wspomniano połówki rdzenia muszą być starannie i mocno do siebie dociśnięte. Ponieważ podczas pracy rdzeń może się nagrzewać
nawet do temperatury bliskiej 80..100C, nie można po prostu owinąć go taśmą izolacyjną, gdyż jest ona nieodporna na wysoką temperaturę. Dlatego rdzeń trzeba porządnie skleić żywicą epoksydową (płaszczyzn przylegania połówek oczywiście smarować nie wolno!).
Drugim istotnym elementem zasilacza jest dławik DŁ3. Do jego wykonania również użyty został rdzeń ETD44, tym razem jednak z całkowitą szczeliną powietrzną
0 szerokości lmm. Indukcyjność dławika powinna wynosić 20|iH
1 dlatego konieczne jest nawinięcie 9,5 zwoju przewodu. Proszę się nie śmiać, te pół zwoju wcale nie jest wartością przypadkową. Ponieważ początek uzwojenia zaczyna się po jednej stronie karkasu (końcówki 1-8), a kończy po drugiej (9-16), to zawsze liczba zwojów będzie miała połówkową końcówkę. Tak jak i poprzednio, uzwojenie nawija się wieloprze-wodowo, wiązką 8 przewodów
0 średnicy lmm Tym razem jednak nie trzeba izolować poszczególnych warstw uzwojenia, przyda się jednak impregnacja drutu żywicą epoksydową. Podobnie jak w przypadku transformatora, nie wolno zapomnieć o dokładnym złożeniu rdzenia i sklejeniu go razem z karkasem.
Dławik filtru przeciwzakłóceniowego DŁl został wykonany na rdzeniu okrągłym i nawinięty drutem w izolacji polietylenowej (telefoniczny) w sposób pokazany na rys. 5. Istotne jest, aby strumienie magnetyczne wytwarzane przez obie, 20-zwojowe połówki znosiły się. Sprawdzenie praktyczne tego warunku sprowadza się do zwarcia końcówek wyjściowych dławika i pomiaru indukcyjności na końcówkach wejściowych. Oczywiście indukcyjność ta powinna być bliska zera. Wartość rzędu milihenrów świadczy o pomyłce w kierunku nawijania. Gotowy
1 sprawdzony dławik po wlutowa-niu w płytkę drukowaną należy usztywnić kilkoma kroplami kleju.
Najprostsze jest wykonanie dławika DŁ2 - na rdzeniu walcowym nawijamy 25 zwojów drutu telefonicznego jak na rys. 6 i całość pokrywamy koszulką termokurczliwą. Robert Magdziak. AVT
Elektronika Praktyczna 3/98
39
PROJEKTY
Sezam na cztery sposoby
kit AVT-377
Chęć zabezpieczania,
szyfrowania, ograniczania
dostępu osób uznanych za
niepowołane, siedzi głęboko
w naturze ludzkiej. Oprócz
rzeczywistej potrzeby ochrony
swojej własności przed utratą,
niebagatelne znaczenie ma
sama świadomość, że tylko ja
posiadam klucz do "Sezamu".
Wszystko to sprzyja
rozwojowi i powstawaniu
nowych urządzeń do
kodowania i zabezpieczania.
Naszym niewielkim, ale
uniwersalnym urządzeniem EP
także się włącza w ten nuń.
KLAWIATURA
Rys. 1. Schemat połqczen klawiatury.
Technologia dżina
Literatura fachowa nie podaje dokładnego opisu działania Sezamu. Wnioskując z preferencji technicznych postaci współczesnych Alibabie, urządzeniem sterował zapewne duch, który po usłyszeniu hasła czarami otwierał kamienne wrota Sezamu.
Współczesne duchy przybierają najczęściej postać krzemowych kości, a najlepiej rozumieją język binarny. Zdecydowanie zwiększyła się także liczba sposobów, które służą przekazywaniu tajemnego hasła. Jego wykrzykiwanie ma tę wadę, że każdy może je łatwo poznać. Lepsze są dyskiet-niejsze metody, jak klawiatury, karty magnetyczne, czujniki zbliżeniowe lub kodowane tory podczerwieni.
Po nauczeniu go hasła, będzie reagował tylko i wyłącznie na nie. Układ jest mały i zbudowany z niewielu części. Elementem, który sygnalizuje odczytanie prawidłowego kodu jest przekaźnik. Urządzenie może stać się elementem większego systemu zabezpieczenia. Z pewnością jednak zainteresowany Czytelnik najlepiej potrafi wykorzystać i przystosować układ do swoich indywidu-
alnych potrzeb. I właśnie z powodu różnorodnych potrzeb i preferencji, powstały cztery wersje urządzenia, różniące się sposobem wprowadzania kodu. Zależnie od wybranego oprogramowania, do procesora może być dołączona klawiatura, odbiornik pilota radiowego, odbiornik pilota telewizyjnego i czytnik układów Dallas.
Klawiatura - to proste
Klawiatura jest najbardziej oczywistym sposobem wprowadzania szyfru, gdyż używamy jej niemal codziennie. Dobrym przykładem jest klawiatura nowoczesnych aparatów telefonicznych. Numer telefonu to przecież także kod każdego abonenta telefonicznego. W tej wersji układu użytkownik posługuje się podobną do telefonicznej, 12-przyciskową klawiaturą, a wprowadzany przy jej pomocy kod może mieć od 1 do 15 znaków. Schemat klawiatury przedstawiony został na rys. 1. Składa się ona z czterech linii poziomych i trzech pionowych, a klawisze oznaczone cyframi 0-9 oraz znakami "*" i "#" znajdują się na przecięciu tych linii. Naciśnięcie
Elektronika Praktyczna 3/9S
41
Sezam na cztery sposoby
Listing 1.
unsigned char Klawiatura (void) /""odczyt klawiatury" /
/"procedura zwraca : numer naciśniętego klawisza 0-11 lub Oxff jeśli nie naciśnięty jest Żaden klawisz"/
{
code chary_tab[] = {0xef, 0xdf , 0xbf, 0x7f); /"tablica kodów dla ustawiania kolejnych linii "/
/ " poziomych w I stanie niskim"/
code char x_tab[] [3] ={{10,0,11), {1,2,3), {4,5,6), {7 , 8 , 9));/"dwuwymiarowa tablica kodów"/ /"naciśniętego klawisza"/ unsigned char linie_poziome, linie_pionowe,maska, klawisz;
/ "ustawianie zera na kolejnych 4 I liniach poziomych"/ /"dołączonych do portu P1.7-P1.4"/ for (linie_poziome =0; linie_poziome <4; linie_poziome++)
Pl =P1 I 0xf0; /"wszystkie linie wlstanie wysokim"/
Pl =P1 & y_tab[linie_poziome] ; /"ustawienie zera na wybranej kolejnej linii"/
klawisz =P3; /"odczyt P3, linie pionowe dołączone są do P3 . 2-P3 . 0" /
klawisz =~ (klawisz I 0xf8); /"ustawienie niewykorzystanych bitów Wl stan wysoki i"/
/"zanegowanie wyniku"/
if (klawisz ! =0 ) / "jeśli wynik nie jest 0 , któryś z I klawiszy j est naciskany "/
{
maska =1; /"ustawienie najmłodszego bitu w I pomocniczej masce" /
for (linie_pionowe =0; linie_pionowe <3; linie_pionowe++)
{
if ( (klawisz & maska) ! =0 ) /"sprawdzanie czy badana linia pionowa jest aktywna"/
klawisz =x_tab [linie_poziome] [linie_pionowe] ; / " jeżeli j est aktywna odczyt "/
retum klawisz; /" kodu naciskanego klawisza "/ ) / " z I tablicy i I koniec procedury" /
maska =maska "2; /"przesunięcie bitu w I pomocniczej masce o 11 I pozy ej ę w"/ /*lewo */
return 0xff; /"nie jest naciskany Żaden z I klawiszy" /
klawisza oznacza zwarcie odpowiedniej linii pionowej z poziomą. Niektórzy z Czytelników mogą w tej chwili zadać pytanie -dlaczego nie zastosowano innego rozwiązania: doprowadzenie do wszystkich klawiszy indywidualnych linii i zwieranie ich po przyciśnięciu do wspólnej masy? Odpowiedź jest prosta -z oszczędności. Taka wersja wymaga zaangażowania aż 12 bitów jednego z portów procesora a klawiatura z liniami multipleksowa-nymi tylko 7.
Takie rozwiązanie nieco komplikuje procedurę odczytu klawiatury. Na list. 1 przedstawiony został przykład rozwiązania tego problemu. Ponieważ cały program został napisany w języku C, a potem skompilowany, pod-program odczytu klawiatury jest przedstawiony w tej właśnie postaci.
Procedura podaje stan niski na kolejne linie poziome, ustawiając pozostałe w stanie wysokim. Następnie badane są trzy linie pionowe. Jeżeli jakiś klawisz jest naciśnięty (np. "4"), to
U
Śn"
"8tan
L
zwiera wtedy drugą od góry linię poziomą z pierwszą z lewej linię pionową. Na linii tej pojawi się wtedy stan niski. Po ustaleniu, która linia jest zwarta z którą, z dwuwymiarowej tablicy x_tab[] jest wybierany kod naciskanego klawisza.
Pilot radiowy - jak
w alarmie samochodowym
Druga wersja urządzenia do programowania i odczytu kodu wykorzystuje transmisję radiową. Kluczem jest tu pilot używany w popularnych układach zabezpieczeń samochodowych, zbudowany na układzie Motoro-li MC145026 lub na wersjach pochodnych innych firm. Ponieważ pilot transmituje swój kod drogą radiową, do jego odbioru i przetworzenia na postać cyfrową potrzebny jest odbiornik. Do tego celu bardzo dobrze nadaje się hybrydowy odbiornik oznaczony symbolem RR3. Na małej płytce ceramicznej o wymiarach 38 x 14mm znajduje się kompletna część odbiorcza, filtr dolnop rzepu stówy i komparator formujący sygnał wyjściowy o poziomach
gdyż w standardowym sposobie kodowania 0 i 1 można by uzyskać tylko 512 kombinacji. Jednak każde z wyprowadzeń kodujących oprócz dwóch stanów logicznych może także przyjąć trzeci stan, kiedy pozostaje nie-p odłącz one. Wykorzystując taki sposób kodowania, przy 9 bitach uzyskuje się już 19 tysięcy kombinacji.
Każda jedynka kodu, zero i trzeci stan są zakodowane inną sekwencją impulsów w sygnale wyjściowym. Sekwencje te pokazano na rys. 2. Czas trwania impulsów zależy od zastosowanego zegara. W funkcjonujących na rynku pilotach, których kod potrafi rozpoznawać opisywane urządzenie, czas trwania długiego impulsu wynosi 2,6ms a krótkiego 0,4ms. Zaprogramowany kod jest generowany sekwencyjnie do momentu puszczenia przycisku pilota. Przerwa pomiędzy zakończeniem transmisji kodu, a początkiem kolejnej transmisji wynosi ok. 20ms. Kod o takich parametrach potrafi rozpoznawać program drugiej wersji urządzenia.
Pilot na podczerwień -nie tylko do telewizora
Dla wszystkich, którzy nie posiadają samochodu z alarmem, a nie chcą się posługiwać klawiaturą, przeznaczona jest trzecia wersja układu. Tym razem do przesłania kodu trzeba się posłużyć pilotem odbiornika telewizyjnego. Pilot musi pracować w standardzie RC5, który jest jednym z bardziej rozpowszechnionych sposobów zdalnego sterowania odbiorników telewizyjnych. W takim standardzie pracowały m.in. pil o ty NZS2040 nieodżałowanej firmy Elemis. Pracą pilota sterował układ SAA3010 lub któraś z jego licznych wersji.
Kodowanie w tym systemie polega na wysłaniu wielobitowe-
Rys. 2. Sposób kodowania poziomów logicznych w torze radiowym.
TTL. Na wejście procesora jest go słowa. Każdy bit składa się podawany z odbiornika kod binarny transmitowany z pilota. Struktura kodu została stworzona bardzo pomysłowo "1" i warto o niej powiedzieć kilka słów. Układ MC145 02 6 używa do kodowania tylko 9 RySi 3- Sposób kodowania stanów wyprowadzeń. To niewiele, logicznych w transmisji podczerwienią.
42
Elektronika Praktyczna 3/98
Sezam na cztery sposoby
1KDD
1 1 sz 0 0 i--------- bity 0 Śdrew 0 i 1 i i i >U------ 0 0 btyroz 0 o 0
Rys. 4. Przykładowe słowo kodowe w standarzdzie RC5.
z części kiedy transmitowany jest sygnał nośnej 36kHz i jego braku. Zero od jedynki różni kolejność czasu transmisji nośnej i przerwy. Pokazano to na rys. 3. Słowo kodowe tworzą dwa bity startowe będące 1, bit identyfikacji służący do rozpoznawania, czy ten sam klawisz naciskany jest powtórnie, 5 bitów adresu i 6 bitów rozkazu. Bity rozkazu określają kod klawisza aktualnie naciskanego na klawiaturze pilota. Ich liczba określa maksymalną liczbę klawiszy do 64 (ciekawe czy ktoś spotkał kiedyś takiego pilota-potwora). Bity adresowe mają umożliwiać sterowanie wielu odbiorników jednym pilotem, z reguły jednak są ustawione na zero. Stan bitu identyfikacji zmienia się na przeciwny po kolejnym naciśnięciu dowolnego klawisza. Słowo kodowe jest transmitowane sekwencyjnie do momentu puszczenia klawisza. Przykładowe słowo kodowe pokazano na rys. 4.
Tak jak i w przy-padku klawiatury, układ umożliwia za-pr ogr am o w anie ko -du o długości od 1 do 15 znaków. Do ułożenia kodu można używać nie tylko klawiszy cyfr owych ale wszystkich przycisków pilota.
DS1990 -numer jeden z miliarda
W czwartej opcji urządzenia jest możliwość kodowania przy użyciu układów Touch Memory firmy Dallas np. DS1990. Zasada działania tych ukła- HE*DERa headerio
dów była już opisy- Ry3i 5. Schemat elektryczny układu sterujqco-dekodujqcego.
wana w poprzednich numerach EP, gdzie wszyscy zainteresowani mogą znaleźć potrzebne informacje. Teraz wystarczy tylko przypomnieć, że każdy układ posiada nadany przez producenta unikalny, 8-bajtowy adres zaszyty w pamięci nieulotnej.
Komunikacja z układem oraz możliwość odczytania tego adresu odby w a się przy p om ocy dwuprzewodowej magistrali: linii danych i masy. Nasz układ można zaprogramować tak, aby rozpoznawał dwa numery. Dodajmy jeszcze, że jako klucz w tej wersji może służyć każdy układ Dallas posiadający swój unikatowy numer oraz wyposażony w interfejs dwuprzewodowej magistrali.
Opis układu dekodera
Budowa układu jest wyjątkowo prosta, widać to wyraźnie na schemacie ideowym pokazanym na rys. 5. Najważniejszą częścią
urządzenia jest procesor 89C2051, którego program rozpoznaje kod wejściowy podawany złączem JP3. Procesor poprzez wtórnik steruje przekaźnikiem wykonawczym Wl. Do pamiętania zaprogramowanego kodu wtedy, gdy układ nie jest zasilany, służy pamięć EEPROM 24C02. Oprócz tego, do układu dołączono stabilizator +5V oznaczony symbolem U3 dla rozszerzenia zakresu możliwych do stosowania napięć zasilających. Jum-per Jl steruje trybem pracy układu.
Opisywany układ może działać w dwóch trybach: programowania i pracy. Wybór zależy od ustawienia jumpera Jl. Jeżeli w momencie włączenia napięcia zasilające-
go jumper zwiera port P3.7 do masy, układ przechodzi do trybu pr o gram o w ania.
Możliwość zaprogramowania nowego kodu jest sygnalizowana przez układ dwukrotnym załączeniem przekaźnika na czas ls.
Vbc
C3
Cl
p
H
T
Ul
1MHzL
T
47pF
RST P1.7
F3.0 P1B
P3.1 PIS
XTAL2 P14
XTAL1_ P13
P32lfmj P1.2
FS.3INT1 A-P1.1
P3.4TO A+P1.0
P35 P37
_Jfi
80C20G1
Elektronika Praktyczna 3/9S
43
Sezam na cztery sposoby
TEST2
Rys. 6. Układ wydłużający impulsy.
Sposób wczytania nowego kodu zależy oczywiście od wersji programu. Kiedy jest używana klawiatura, należy nacisnąć wybraną sekwencję klawiszy, która będzie stanowić szyfr otwierający sezam. Jeżeli kod będzie krótszy niż 15 znaków, po ostatnim przyciśnięciu klawisza należy odczekać 5s. Po tym czasie układ zaakceptuje nowy kod, informując o tym krótkim zwarciem przekaźnika. Jeżeli kod będzie miał 15 znaków po ostatnim, piętnastym naciśnięciu klawisza układ zaakceptuje kod od razu, sygnalizując to krótkim załączeniem przekaźnika. Jeżeli uznamy, że wprowadzając kod pomyliliśmy się, możemy wprowadzanie powtórzyć bez konieczności ponownego wchodzenia w tryb programowania. Nowo wpisany kod przykryje wprowadzony poprzednio. Jeżeli wprowadzony kod jest poprawny, można wyjść z trybu programowania zdejmując zworę z jumpe-ra Jl. Układ zasygnalizuje zakończenie programowania dwoma krótkimi kliknięciami przekaźnika i automatycznie przejdzie do trybu pracy.
W przypadku pozostałych wersji układu wejście w tryb programowania i jego zakończenie są identyczne. Korzystając z pilota radiowego należy nacisnąć jego przycisk czekając aż układ krótkim kliknięciem przekaźnika potwierdzi przyjęcie kodu. Wprowadzanie kodu pilotem na podczerwień jest podobne do kodowania układu za pomocą klawiatury. Każde naciśnięcie klawisza jest potwierdzane krótkim kliknięciem przekaźnika. Brak tego potwierdzenia ozna-
c za, ze układ nie odebrał prawidłowego sygnału z pilota, co najczęściej oznacza konieczność przybliżenia pilota do f o to di ody układu od-bi orczego. Po wprowa-d z e n i u
ostatniego znaku należy odczekać 5s na akceptację kodu. W przypadku kodu składającego się z 15 znaków, akceptacja następuje po ostatnim naciśnięciu klawisza.
Dla kluczy DS1990 akceptacja następuje bezpośrednio po dołączeniu klucza do magistrali i bezbłędnym odczytaniu przez układ unikatowego numeru DS1990. Jeżeli przed upływem 5s dołączymy do magistrali drugi egzemplarz klucza DS1990, układ zapamięta unikatowe numery obydwu kluczy i oba będą rozpoznawane.
Tak jak w przypadku wersji dla klawiatury, pozostałe wersje pozwalają korygować w trakcie programowania błędnie wprowadzony kod zamazując go kolejnym, prawidłowo wprowadzonym.
Jeżeli w czasie włączenia zasilania Jl pozostanie rozwarty, układ od razu przechodzi do trybu pracy czyli porównania odebranego kodu z zapisanym w pamięci U2 wzorcem. Po ustaleniu, że odebrany kod jest dokładnie taki sam jak wcześniej zapamiętany, układ na 0,5 s zwiera przekaźnik Wl. Tym impulsem mogą być sterowane układy wykonawcze połączone ze stykami przekaźnika Wl. Jeżeli czas załączenia przekaźnika byłby za krótki aby prawidłowo wy sterować urządzenia wykonawcze, np. rygiel zamka elektrycznego, istnieje prosty sposób jego wydłużenia. Jednocześnie z impulsem załączającym przekaźnik, na wyjściu portu P3.3 oznaczonym jako TESTl pojawia się stan niski. Jeżeli w tym czasie na P3.4, czyli TEST2, także podamy stan niski, styki prze-
kaźnika pozostaną zwarte do momentu pojawienia się na TEST2 poziomu wysokiego. Do podtrzymania załączenia przekaźnika można wygenerować impuls korzystając z popularnego układu 555.
Na rys. 6 jest pokazany schemat takiego układu. Elementy oznaczone jako Rx i Cx służą do dobrania czasu trwania impulsu przedłużającego.
Po odczytaniu prawidłowego kodu, w układzie sterowanym pilotem radiowym, występuje ok. 2,5-sekundowy czas martwy. Po tej pauzie odbiornik ponownie jest w stanie rozpoznać prawidłowy kod pilota.
Montaż i uruchomienie
Montaż części procesorowej jest bardzo prosty. W zasadzie należy tylko wlutować do płytki właściwe elementy (patrz rys. 7). Należy zwrócić uwagę na polaryzację kondensatorów elektrolitycznych, diody i prawidłowe osadzenie w podstawkach układów scalonych. Dodatkowo, oprócz płytki procesorowej została zaprojektowana druga uniwersalna płytka do podłączenia każdego typu układów wejściowych. Schemat połączeń na tej płytce pokazano na rys. 8. Płytki łączy się ze sobą stykami JP3 i JP3'. Oba złącza pasują, jeżeli płytki zbliżymy do siebie od strony lutowań. Utworzą wtedy "kanapkę", która z jednej strony mieć będzie procesor, a z drugiej układy wejściowe odpowiednie dla danej wersji programu. Na dodatkowej płytce można
DDBIDRNIK Antena
Cl
SFH505 1 KLAld.
O 1 1 1
IPOOOt
-csn-
CEZD
-csn-
T1r
Ul
ji
U2
U3
Uli
JP3
JP4
C5 D JP2
ooooi noo
Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.
44
Elektronika Praktyczna 3/98
Sezam na cztery sposoby
ODBIORNIK RADIOWY
2 3 7 10 11 12 13 14 1E
O O O O O O O
12 34567
R1 47k
n on o o o on
109 8 76 5 43 2 1
Rys. 8. Schemat elektryczny płytki odbiorników.
zamontować tylko jeden rodzaj układów wejściowych, np. odbiornik RR3 albo klawiaturę.
Układ może być zasilany napięciem niestabilizowanym mieszczącym się w przedziale 6..12V. Układ w stanie czuwania pobiera prąd lOmA, który rośnie do 40mA, kiedy załączony zostaje przekaźnik. Na niski pobór prądu mają wpływ zastosowane elementy i obniżona częstotliwość zegara taktującego procesor. Zastosowany rezonator ceramiczny lMHz ma jednak tendencje do wzbudzania się, jeżeli któryś z kondensatorów Cl, C2 jest uszkodzony. Dlatego zmontowany układ należy uruchamiać w trybie programowania, ze zwartym jum-perem Jl. Jeżeli po włączeniu zasilania przekaźnik dwukrotnie kliknie w odstępie 1-sekundowym, oznaczać to będzie prawidłową pracę oscylatora i procesora. Każdorazowa akceptacja wprowadzonego kodu krótkim kliknięciem jest dowodem na prawidłowy montaż układów wejściowych i poprawny zapis do pamięci EEP-ROM.
Ponieważ układ występuje w czterech odmianach, dla identyfikacji wersji programu wpisa-
nego do procesora na wyjściach TESTl i TEST2 w trybie programowania pojawia się binarny numer odpowiadający wpisanej wersji.
wersja klawiatura sterowanie radiowe sterowanie na podczerwień DS1990
+5V 1
2 D P Q 5
3 CLK
? o 6
TEST2 TEST1
0 0
0 1
1 0 1 1
Rys. 9. Sposób wykonania Stabilnego układu wyjściowego.
Możliwości
i zastosowania
Układ można zastosować do wszelkiego typu blokad, alarmów czy szyfrowanych zamków. Może także służyć do sterowania urządzeń na odległość, szczególnie w wersjach z obydwoma pilotami. Na rys. 9 został pokazany prosty układ, który umożliwia pracę w trybie włącz/wyłącz. Po włączeniu zasilania kondensator Cl wymusi stan niski na wyjściu Q przerzutnika UlA i przekaźnik wykonawczy będzie rozłączony. Po odebraniu prawidłowego kodu układ sterownika wygeneruje na porcie P3.5 impuls ujemny, który spowoduje wpisanie na wyjście Q stanu wysokiego i w efekcie załączenie przekaźnika. Kolejny odbiór prawidłowego kodu i kolejny impuls spowoduje przełączenie wyjścia Q i rozłączenie przekaźnika. W ten sposób można sterować włączaniem i wyłączaniem urządzeń.
Wersja z DS1990 umożliwia identyfikację i sygnalizację pojawienia się osób uprawnionych, posiadających jeden z dwu rozpoznawanych przez układ
vcc
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 3kQ R3, R4: 10kO Kondensatory
CL C2: 47pF
C3: 4
C4:
C5:
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
Tl: BC557
Ul: 89C2051 (zprogramowany)
U2: 24C02
U3: 78L05
Różne
Wl: przekaźnik P-5 firmy MEISEI
(5V)
Xl: lMHz rezonator piezoceramicz-
ny
Jl: JUMPER
płytka procesora
uniwersalna płytka układów
wejściowych
Elementy dodatkowe dla wersji z klawi a tur q
Cl: 47^F/16V
klawiatura foliowa STD 34-07
z gniazdem
Elementy dodatkowe dla wersji sterowanej radiowo
Cl: 47^F/16V
odbiornik hybrydowy RR3
Elementy dodatkowe dla wersji sterowanej podczerwieniq
Cl: 47^F/16V
SFH505: odbiornik standardu RC5
Elementy dodatkowe dla wersji z układami DS1990
Cl: 47^F/16V
Rl: 4,7kQ
układ DS1990 - 2 szt.
zawieszki - 2 szt.
czytnik - 1 szt.
kluczy. Wreszcie wersja z klawiaturą może służyć do zabawy we wszelkiego typu grach i konkursach typu zgaduj-zgadula. Np. jeżeli uczestnik odpowie prawidłowo na zadane pytania naciskając jednocześnie odpowiednie klawisze, układ załączy się sygnalizując wygraną. Życzymy miłej zabawy. Ryszard Szymaniak, AVT
Elektronika Praktyczna 3/98
45
TEST
Wielokanałowe przetworniki A/C firmy Picco Technology
W EP 11/97 opisaliśmy kilka
jedno kanał owych przetworników
A/C dołączanych bezpośrednio do
portu drukarkowego. Wzbudziły
one spore zainteresowanie wśród
naszych Czytelników, co zachęciło
nas do prezentacji kolejnych,
nieco bardziej zaawansowanych,
urządzeń produkowanych przez
firmę Picco Technology.
Przetwornik ADC-16
Urządzenie to współpracuje z komputerem PC poprzez złącze szeregowe. Rozdzielczość pomiaru jest programowana pomiędzy 8.. 16 bitów. Możliwy jest pomiar ośmiu sygnałów asymetrycznych lub czterech różnicowych. Wejścia analogowe oraz wyjścia napięć odniesienia (-5V i +5V] zostały wyprowadzone na żeńskie złącze DB-25, które znajduje się w górnej części obudowy.
Konstrukcja przetwornika została zaprojektowana w taki sposób, że nie jest wymagane żadne zewnętrzne napięcie zasilania. Obydwa napięcia zasilające przetwornik i wewnętrzne układy dopasowujące wejściowy sygnał analogowy pobierane są ze złącza RS232 (sygnały RTS i DTR).
Zakres napięć wejściowych mieści się w przedziale -2,5.. + 2,5V. Czas konwersji jest zależny od zaprogramowanej rozdzielczości i mieści się w zakresie 6,6..657ms. Razem z przetwornikiem producent dostarcza kable RS232 oraz oprogramowanie sterujące dla DOS i Windows {Pico-Log), wraz z szeregiem bibliotek i driverów dla obydwu systemów operacyjnych. Przy pomocy programów można tworzyć wykresy opisujące prowadzone pomiary, drukować je i tworzyć tekstowe raporty. Dołączone biblio teki i drivery pozwalają użyt-
kownikowi tworzyć własne programy dla przetwornika, bez konieczności żmudnego analizowania sposobu jego pracy.
Przetwornik ADC-100
To urządzenie jest przeznaczone dla nieco innych zastosowań - może bowiem spełniać rolę przystawki do PC, która zamieni go w dwukanałowy, wielokanałowy oscyloskop cyfrowy o rozdzielczości 12 bitów. Szybkość przetwarzania przetwornika A/C jest zależna od komputera i może wynosić ok.
Podstawowe daie i możliwości prze twór ii-ka ADC-16.
rozdzielczość pomiaru 12bitów,
maksymalna częstotliwość próbkowania
100 120kHz (zależna od komputera),
liczba, wejść 2,
zakresy napięć we|ściowych ą50rnV, ą1 00rnV,
ą200mV, ą500mV, ą1V, ą2V, ą5V, ą10V, ą20V,
dokładność pomiaru ą1%,
współpraca z PC poprzez złącze równolegle (kabel
wchodzi w skład zestawu),
zasilanie poprzez złącze Centronics
30
Elektronika Praktyczna 1/98
TEST
Podstawowe daie i możliwości przetworii-ka ADC-16.
- rozdzielczość (programowana) 8 16 bitów,
- czas konwersji (zależny od rozdzielczości) 6,6 657ms,
- hczbawejśćasyrnetrycznych 8,
- hczbawejść różnicowych 4,
- zakresnapięćwejściowych -2,5 + 2,5V,
- współczynnik temperaturowy pomiaru 33ppm/C,
- dokładność 0,1 %,
- nieliniowość przetwarzania 0,003%,
- współpraca z PC poprzez złącze szeregowe (kabel wchodzi w skład zestawu),
- zasilanie poprzez złącze szeregowe
120kHz dla komputerów 486DX2/66 (dane producenta].
Oprogramowanie dołączone do zestawu pozwala ustalić zakres mierzonych napięć. Dostępne jest 9 zakresów (od ą50mV..ą20V], każdy z możliwością pomiaru napięć zmiennych lub stałych. Złącza wejściowe są typu BNC, co pozwala stosować typowe sondy pomiarowe od standardowych oscyloskopów.
Oprócz programu PicoLog wraz z przetwornikiem ADC-100 dostarczany jest program PicoScopSj który symuluje na ekranie PC prosty oscyloskop lub multimetr cyfrowy lub analogowy. Program ten umożliwia pracę urządzenia także w trybie analizatora widma. Obydwa programy mogą pracować zarówno pod kontrolą MS-DOS, jak i Windows.
Producent dołączył do zestawu także prosty adapter, który umożliwia pracę przetwornika z komputerami posiadającymi niestan-
dardowe złącza drukarkowe. Program obsługujący przetwornik automatycznie wykrywa zastosowanie tego adaptera i zmienia jego sposób obsługi.
Przetwornik TC-08
Jest to urządzenie przeznaczone dla specyficznej grupy użytkowników - pozwala bowiem na pomiar temperatury przy pomocy termopar typu B, E, J, K, R, S i T. W zależności od typu termopary i pożądanej rozdzielczości (0,lClub 0,025C] możliwy jest pomiar w zakresie od -140C, aż do 1800C.
Przetwornik TC-08 jest wyposażony w osiem kanałów analogowych, z polaryzowanymi złączami, typowymi dla czujników termo parowych. Współpraca z komputerem sterującym pracą przetwornika odbywa się poprzez złącze szeregowe (odpowiedni kabel i przelotka DB9/DB25 wchodzą w skład zestawu]. Zasilanie przetwornika dostarczane jest także wprost z portu szeregowego, co znacznie upraszcza stosowanie urządzenia, szczególnie w warunkach terenowych.
Obróbką zmierzonych danych i ich prezentacją graficzną zajmuje się program PicoLog, który dodatkowo umożliwia kalibrację zastosowanych czujników termoparo-wych. Osiągana dokładność pomiaru temperatury wynosi ok. ą0,3%.
Podobnie, jak w przypadku wcześniej prezentowanych przetworników, oprócz programu obsługującego przetwornik producent dostarcza szereg driverów i procedur obsługi
w postaci źródłowej, co umożliwia w prosty sposób zaadaptować je we własnym programie użytkownika.
Wszystkie przedstawione urządzenia, a także oprogramowanie wchodzące w skład zestawów, są bardzo dokładnie opisane w dołączonej (angielskojęzycznej] dokumentacji. Nieco mniej uwagi producent poświęcił opisaniu procedur i driverów, lecz dokumentacja zamieszczona na dyskietkach powinna być wystarczająca dla programistów. Oprogramowanie jest proste w obsłudze i ma nadspodziewanie duże możliwości. Czytelnikom zainteresowanym nieco głębszym opisem możliwości programów PicoLog i PicoS-cope polecamy artykuł z Epxxx. Andrzej Tomczyk
Urządzenia udostępniła redakcji firma RK-System.
Elektronika Praktyczna 1/98
31
PROJEKTY
Termometr do pomiaru temperatury procesora w komputerze PC
kit AVT-380
Do opracowania tego
urządzenia zostałem
zainspirowany żałosnym
widokiem obudowy komputera
stojącego na moim biurku.
Z pozoru nic szczególnego:
obudowa jak obudowa, stacja
dyskó w, CD-R OM, włącznik
zasilania i RESET,
wyświetlacze pokazujące... No
tak, wyświetlacze niczego już
nie pokazują!
Historia dwóch lub trzech wyświetlaczy siedmio segmentowych, umieszczonych w bardziej lub mniej eleganckim okienku na przedniej ściance obudowy peceta jest tak długa, jak dzieje komputerów kompatybilnych z IBM.
Z początku, w epoce komputerów klasy XT i AT, wyświetlacze oraz przełącznik TURBO miały pewien sens. Oszałamiające prędkości pracy procesorów produkowanych w tamtych czasach mogły powodować konieczność zmniejszania tej szybkości za pomocą sprzętowego przełącznika. Ale nawet wtedy, o ile sobie przypominam, zmniejszanie częstotliwości pracy procesora miało zastosowanie wyłącznie w grach, jako dodatkowy element zwiększający szansę gracza na przejście kolejnych etapów. W epoce procesorów 386 i 486 wyświetlacze pokazujące częstotliwość ich taktowania zostały nawet nieco rozbudowane. Zamiast wyświetlania napisów HI i LO zaczęto wyświetlać dokładne wartości aktualnej częstotliwości zegara CPU. W obudowach montowano teraz wyświetlacze 2,5-cyfrowe, na których za pomocą ustawiania ogromnej liczby jumperów można było wy-
świetlić dwie dowolne liczby z zakresu 0..199. Tylko, źe juź wtedy zmiana częstotliwości taktowania procesora nie była do niczego nikomu potrzebna i mało kto ustawiał na wyświetlaczach jakieś sensowne liczby, tym bardziej, źe była to czynność bardzo kłopotliwa.
Obecnie, w epoce procesorów PENTIUM, wyświetlacze oraz przełącznik turbo stały się juź zupełnym anachronizmem i wątpliwą ozdobą płyty czołowej obudowy komputera. Wielu producentów w ogóle ich juź nie montuje, ale na rynku pozostała jeszcze ogromna liczba obudów starego typu. Warto więc zastanowić się, czy nie dałoby się w jakiś sensowny sposób "zagospodarować" wmontowanych w nie wyświetlaczy.
W komputerach klasy do 386 włącznie do chłodzenia systemu wystarczał całkowicie wentylator umieszczony w zasilaczu maszyny. Jednak począwszy od procesora 486 takie chłodzenie coraz bardziej rozgrzewającego się CPU przestało być wystarczające i na procesorach zaczęto montować ra-diatory wyposażone w wentylator chłodzenia wymuszonego. Dla pro-
Elektronika Praktyczna 3/9S
47
Termometr do pomiaru temperatury procesora w komputerze PC
cesorów PENTIUM instaluje się coraz bardziej rozbudowane systemy chłodzenia wymuszonego, wyposażone w coraz większe ra-diatory i silniejsze wentylatory. Coraz częściej stosuje się też dodatkowe wentylatory umieszczone wewnątrz obudowy i chłodzące strumieniem powietrza cały system.
Niejednokrotnie jednak nawet tak rozbudowany system chłodzenia komputera może okazać się niewystarczający. Dobrze przypominam sobie, jak podczas krótkich, ale intensywnych upałów, komputer nagle zaczął mi "wariować". Dość długo trwało, zanim wpadłem na pomysł zdjęcia pokrywy obudowy i postawienia obok niej małego wentylator-ka. Po tym zabiegu wszystko wróciło do normy, ponieważ przyczyną niekontrolowanego zachowania się procesora było po prostu jego przegrzanie, do którego dochodziło pomimo stosowania radiatora z wenty-latorkiem.
+5VDC QND
Tak więc posiadanie termometru pokazującego aktualną temperaturę obudowy procesora może niekiedy okazać się potrzebne i pozwolić na szybką lokalizację przyczyny nieprawidłowego działania systemu. Nie tylko zresztą podczas upałów takie urządzenie może być użyteczne. Tanie wentylatorki chłodzące radiatory procesorów nie są wykonane zbyt solidnie i niekiedy ulegają awariom, o których, przy zamkniętej obudowie komputera, nic nie wiemy. Dopiero nieprawidłowe działanie systemu i długotrwałe, bezowocne próby przywrócenia jego stabilności mogą skłonić nas do otwarcia obudowy i stwierdzę-
DP1 DP2 DP3
COMM 1 1 DF b c CQNN Ci i_i a b c d e f g COMM Ci l_l a b c d e f g
--- c
ooooooo
nia, że przyczyną nieszczęść jest awaria wentylatora i przegrzanie CPU.
Istnieje jeszcze jedno pole działania entuzjastów "rasowania" komputerów, na którym pomiar temperatury może okazać się bardzo potrzebny. Mam tu na myśli zwiększanie częstotliwości taktowania procesora ponad wartości przewidziane przez producentów. Jest oczywiste, że w miarę zwiększania częstotliwości zegara procesor coraz bardziej się rozgrzewa i zainstalowany na nim radiator z wentylatorkiem może okazać się niewystarczający. Nie wiemy wtedy, czy rzeczywiście przekroczyliśmy już maksymalną praktyczną częstotliwość pracy procesora, czy też po prostu uległ on przegrzaniu, które najczęściej nie prowadzi od razu do jego uszkodzenia, ale zawsze powoduje jego nieprawidłowe działanie.
Tak więc wiemy już, że zbudowanie układu pozwalającego na pomiar temperatury obudowy procesora ma sens i urządzenie takie może okazać się użyteczne w praktyce. Możemy wybrać dwie drogi: albo zbudować układ dołączony do komputera za pośrednictwem któregoś z portów i pomiaru temperatury dokonywać na
Połączenie wiązką przewodów
Z 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 09876543210987654321
PAEFBDEFABCDEGFABCDV 0B3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 + L 4
G CCCRR
N I I O- +E E
D BNNM F F T 000
/ I U A MRR ESSS
BQACQVNF/LHOEELHSCCC
P3332-TFZOI NFFOI T321
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
48
Elektronika Praktyczna 3/98
Termometr do pomiaru temperatury procesora w komputerze PC
drodze programowej albo zbudować kompletny termometr związany z komputerem tylko poprzez układ zasilania. Wybrałem drugie rozwiązanie, ponieważ część potrzebnych do jego wykonania podzespołów juź mamy. Są to właśnie te nieszczęsne wyświetlacze, dla których znaleźliśmy wreszcie sensowne zastosowanie. Dodatkowym atutem przemawiającym za wykonaniem proponowanego układu jest jego niezwykła prostota oraz łatwa dostępność i taniość zastosowanych elementów. Ponadto, schemat i płytka drukowana układu zostały zaprojektowane tak, aby uzyskać dużą uniwersalność wykonanego urządzenia. Bez większych przeróbek możemy go użyć do budowy typowego termometru wykorzystującego wyświetlacze z obudowy komputera lub inne.
Opis działania układu
Na rys. 1 został pokazany schemat elektryczny termometru. Jak widać, sercem urządzenia jest dobrze znany każdemu elektronikowi układ scalony typu ICL7107. Nie będziemy tu omawiać zasady jego działania, ponieważ ta wyprodukowana już chyba w milionach egzemplarzy kostka jest swojego rodzaju standardem, znanym każdemu, kto kiedykolwiek trzymał lutownicę w ręku. Wystarczy wspomnieć, że ICL7107 pracuje tu w najbardziej typowej dla siebie aplikacji: jako woltomierz o zakresie pomiarowym O..1,999V. Jedynym nietypowym rozwiązaniem zastosowanym w naszym układzie jest rezygnacja z jednej, najmłodszej cyfry. Pamiętamy przecież, że mamy do dyspozycji co najwyżej trzy wyświetlacze, a ponadto wyświetlanie dziesiątych części stopnia byłoby w naszym układzie co najmniej przesadą. Tak więc będziemy mieli do dyspozycji termometr o teoretycznym zakresie pomiarowym od -199 do +199C. Teoretycznym, ponieważ zastosowany czujnik pomiarowy znacznie ograniczy ten zakres. Jaki zresztą byłby sens konstruowania układu do pomiaru temperatury procesora, który mierzyłby temperatury ujemne?
Odstępstwem od powszechnie znanych aplikacji ICL7107 jest nieco nietypowe rozwiązanie problemu zasilania układu napięciem
Elektronika Praktyczna 3/9S
ujemnym. Jak wiadomo, ICL71O7 potrzebuje "do życia" dwóch napięć +5VDC i-3,3..-5VDC. Najczęściej napięcie ujemne uzyskuje się z wyjścia przetwornicy zbudowanej na kilku inwerterach TTL i sterowanej z jednego z wyjść układu ICL7107.
My zastosowaliśmy rozwiązanie bardziej nowoczesne i oszczędne: dodatkowy układ scalonej prze- P1^09 twornicy +5VDC/-5VDC, ICL7660. Jest to bardzo interesująca kostka, redukująca do minimum kłopoty związane z koniecznością uzyskiwania napięć ujemnych w układzie zasilanym pojedynczym napięciem 5V. Do działania potrzebuje ona zaledwie jednego elementu zewnętrznego - kondensatora elektrolitycznego o pojemności lOfiF; w naszym układzie C2. Na wyjściu OUT ICL7660 otrzymujemy napięcie -5VDC, dość dobrze stabilizowane, które następnie doprowadzone zostaje do wejścia V- ICl. Jak za chwilę zobaczymy, ujemne napięcie zasilania może się nam w przyszłości przydać także do ewentualnej rozbudowy układu.
W układach elektronicznych termometrów jako element pomiarowy wykorzystuje się najczęściej diody krzemowe włączone w kierunku przewodzenia. Spadek napięcia na takiej diodzie zależy od temperatury jej złącza i jego zmiany są liniowe w szerokim zakresie temperatur. Jednak bezpośrednie dołączenie takiego czujnika pomiarowego do wejścia naszego układu jest niemożliwe i konieczne byłoby zastosowanie dodatkowego wzmacniacza. Ponadto kalibracja takiego termometru byłaby nieco kłopotliwa ze względu na konieczność uzyskania dwóch temperatur: 0 i 100C. Poszliśmy zatem po linii najmniejszego oporu stosując gotowy, scalony przetwornik temperatura - napięcie. Każdy chyba przyzna, że radykalnie uprościło to konstrukcję
Rozmieszczenie elementów na drukowanej.
termometru, zapewniając mu jednocześnie zadawalające parametZastosowany w naszym termometrze układ scalony typu LM35 jest scalonym przetwornikiem temperatura - napięcie o doskonałych parametrach użytkowych. Układ ten był już stosowany w projektach publikowanych w EP, a ponadto jego szczegółowy opis możemy znaleźć w biuletynie USKA-UA 6/1996. Nie będziemy go więc szczegółowo opisywać, wystarczy podać kilka podstawowych informacji o tej interesującej kostce.
Układ LM35 jest przeznaczony do pomiaru temperatury w zakresie od -55 do +150C. Sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do temperatury wyrażonej w stopniach Celsjusza, co sprawia, że dobrze działający termometr możemy zbudować dołączając do układu dowolny woltomierz o zakresie do 2V. Zmianie temperatury o 1C odpowiada zmiana napięcia wyjściowego o 10mV. Zatem napięcie wyjściowe układu wynoszące 1500mV będzie oznaczać temperaturę 150C, 200mV -20C, -300mV - -30C, itd.
W naszym układzie LM35 pracuje w najbardziej typowej dla siebie i najprostszej aplikacji, umożliwiając pomiar temperatury w zakresie od ok. 2 do 150C. Jest to zakres wystarczający dla na-
49
Termometr do pomiaru temperatury procesora w komputerze PC
szych potrzeb. Nie sądzę, aby procesor, którego obudowa nagrzała się do temperatury 150C, nadawał się jeszcze do jakiegokolwiek użytku!
Istotną rolę w układzie pełni tranzystor Tl, którego baza jest wysterowywana z wyjścia AB4 układu ICl. Doświadczalnie ustalono, że najwyższą dopuszczalną temperaturą pracy procesora (mierzoną na jego obudowie) jest ok. 100C. Powyżej tej temperatury procesor "przestaje odpowiadać za swoje czyny", co nieuchronnie prowadzi do padnięcia systemu. Przewodzący tranzystor Tl włącza miniaturowy przetwornik piezo z generatorem, który swoim piskiem ostrzega użytkownika komputera przed możliwością awarii. Środkiem zaradczym w takiej sytuacji może być natychmiastowe wyłączenie komputera i po otwarciu obudowy ustalenie przyczyny awarii. Może nią być uszkodzenie wentylatorka chłodzącego procesor lub przegrzanie pod wpływem np. podwyższonej temperatury otoczenia. W tym drugim przypadku pomóc może pozostawienie otwartej obudowy lub zainstalowanie dodatkowego wentylatora chłodzącego cały system.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej, której widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Płytka została wykonana na laminacie jednostronnym i szczęśliwie uniknięto konieczności stosowania jakichkolwiek zwór. Montaż wykonujemy w całkowicie typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na wlutowaniu kondensatorów elektrolitycznych. Pod obydwa układy scalone warto zastosować podstawki. Jedyną kłopotliwą czynnością będzie połączenie płytki z wyświetlaczami siedmio segmentowymi. Należy je wykonać za pomocą wiązki przewodów o długości zależnej od
miejsca zamontowania płytki w obudowie komputera. Najlepiej wykorzystać do tego celu odcinek przewodu taśmowego.
Wyjścia sterujące segmentami wyświetlaczy zostały opisane na płytce, natomiast rozmieszczenie końcówek wyświetlaczy na płytce umieszczonej w obudowie komputera trzeba ustalić doświadczalnie.
Po zmontowaniu całości należy wykonać wyjątkowo prostą regulację naszego termometru. W tym celu należy za pomocą potencjometru regulacyjnego PRl ustawić napięcie równe dokładnie IV pomiędzy wyprowadzeniami REF HI i REF LO układu ICl. Do ustawienia tego napięcia najlepiej wykorzystać woltomierz cyfrowy dobrej klasy.
Teraz dopiero można w pełni docenić, jakie korzyści dało zastosowanie scalonego czujnika temperatury LM3 5: nasz układ jest już gotowy do pracy!
Omówienia wymaga jeszcze sprawa zamontowania układu wewnątrz obudowy komputera i ewentualnych modyfikacji. Płytkę drukowaną układu należy przykręcić gdzieś wewnątrz obudowy, miejsce z pewnością się znajdzie. W układzie modelowym płytka została przykręcona do spodniej ścianki obudowy za pomocą czterech śrubek i tulejek dystansowych. Takie zamocowanie wymaga jednak wywiercenia czterech otworów o średnicy 3mm w obudowie i tę czynność należy wykonać z wielką uwagą. Szczególnie ważne jest dokładne oczyszczenie wnętrza komputera z metalowych wiórków, najlepiej za pomocą strumienia sprężonego powietrza! Układ LM35 najlepiej wkleić za pomocą kleju silikonowego pomiędzy żebra radiatora procesora.
Nasz termometr wymaga zasilania +5VDC i napięcie takie z łatwością możemy uzyskać z zasilacza komputera. Najlepiej będzie dołączyć przewody doprowadzające zasilanie do układu do jakiegokolwiek wolnego złącza, służą-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: lkO
Rl: lOOkO
R2: 10kO
R3: 470kQ
R4: 1MO
R5: 3,3kQ
R6: lOkO - nie stosowany w wersji
podstawowej
Kondensatory
Cl: lOOpF
C2: 10^F/16V
C3, C8: 100|iF/16V
C4: 220nF
C5: 47nF
Có, C9: lOOnF
C7: lOnF
Półprzewodniki
ICl: ICL71O7
IC2: ICL76Ó0
IC3: LM35
Tl: BC557
Różne
CON2: mini ARK2 (3,5 mm)
CON1: mini ARK3 (3,5 mm)
Ql: piezo z generatorem
cego doprowadzaniu zasilania do stacji dysków i innych elementów systemu. Dla ułatwienia podaję, że masa to dwa przewody w kolorze czarnym, a +5V to przewód czerwony. Operację dołączania zasilania należy wykonać z największą uwagą, aby nie spowodować zwarcia, które w najlepszym wypadku skończyłoby się przepaleniem bezpiecznika umieszczonego w zasilaczu!
Najwyższa pora, aby wyjaśnić do czego służy nie wykorzystywany w układzie modelowym rezystor R6. Są to elementy umożliwiające rozbudowę układu w przypadku użycia go do innego celu niż pomiar temperatury CPU. Dołączenie rezystora R6 pomiędzy ujemne napięcie zasilania wytwarzane przez układ IC2 a wyjście czujnika temperatury LM35 umożliwi pomiar temperatury ujemnej (w skali Celsjusza). Zbigniew Raabe, AVT
50
Elektronika Praktyczna 3/98
PROJEKTY
Próbnik stanów logicznych z woltomierzem
kit AVT-397
Projekt ten powstał
z prawdziwej potrzeby
konstruktora-elektronika. Opis
konstrukcji tego prostego, lecz
bardzo przydatnego, przyrządu
autor przedstawia w ańykułe.
Tabela 1.
Woltom ie ii
Zakres pomiarowy
0,01 19,99VDC (w wersji podstawowej) Zasilanie 9V (bateria) Próbnikstanów logicznych Wykrywanie
stanu wysokiego, niskiego, stanów zakazanych i wysokiej irnpedancji, krótkich impulsów ujemnych i dodatnich Zasilanie z badanego układu
W laboratorium AVT mam co prawda wspaniałe warunki do pracy, ale czasami trzeba coś zmontować w domu. A tu kłopot Miałem wprawdzie kiedyś mały war-sztacik w kuchni, ale żona wypędziła mnie stamtąd twierdząc, źe ma juź dość wyciągania obciętych końcówek rezystorów z zupy! W pokoju do pracy wszystko jest zastawione sprzętem komputerowym i nie ma gdzie położyć nawet miernika uniwersalnego.
Właśnie, ale po co mi właściwie taki miernik? Robię prawie wyłącznie układy cyfrowe, na widok wzmacniacza operacyjnego dostaję gęsiej skórki, a samo wspomnienie o strojonej indukcyjności może mnie przyprawić o kolejny atak serca. Potrzebny mi po prostu mały próbnik stanów logicznych! Nie, to jednak za mało. Mogę się w wyjątkowych sytuacjach obyć bez pomiaru prądu, rezystancji czy indukcyjności, ale trzeba mieć chociaż możliwość zmierzenia napięcia zasilania. Ponadto, kiedy w układzie cyfrowym wszystko "gra", to można się posługiwać wyłącznie próbnikiem . Ale j eżeli np. na płytce powstało zwarcie pomiędzy wyjściami dwóch układów, to pomiar napięcia może okazać się bardzo potrzebny. A więc dobrze, zrobię sobie próbnik stanów logicznych zblokowany z prościutkim miernikiem napięcia o zakresie do 2OV. Do cyfrówki wystarczy mi on całkowicie!
Powyższy tekst ma charakter żartobliwy, ale wyjaśnia jakie może być zastosowanie proponowanego układu. Tak więc wiemy już
do czego służy opisane niżej urządzenie. Zapoznajmy się więc z jego podstawowymi danymi technicznymi (tab. 1).
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego układu pokazany został na rys. 1.
Obie części układu: woltomierz i próbnik stanów logicznych mają wspólną tylko masę. Obydwa bloki funkcjonalne zostały na schemacie oddzielone od siebie przerywaną linią. Analizę układu rozpoczniemy od bloku woltomierza.
Woltomierz został skonstruowany z wykorzystaniem jednego z najpopularniejszych układów scalonych, jakie kiedykolwiek wyprodukowano. Mowa tu, oczywiście
0 popularnym układzie ICL7106, współpracującym z wyświetlaczem ciekłokiystalieznym 3,5 cyfry. Powszechnie wiadomo, jakie są wady
1 zalety tych wyświetlaczy. Podstawową zaletą jest pomijalnie mały pobór prądu, a główną wadą słaba czytelność wyświetlanej informacji.
Ponieważ nasz przyrząd będzie obserwowany wyłącznie z małej odległości, zdecydowaliśmy się na zastosowanie wyświetlacza ciekłokrystalicznego, co umożliwia zasilanie układu z baterii. Ważne jest też to, że ICL7106 jest zasilany napięciem pojedynczym, typowo 9VDC.
Szczegółowego omówienia wymaga jedynie fragment urządzenia z tranzystorem Tl i rezystorami R5 iR6. Układ scalony ICL7106 ma jedną wadę: nie daje możliwości
Elektronika Praktyczna 3/93
53
Próbnik stanów logicznych z woltomierzem
bezpośredniego sterowania kropkami dziesiętnymi i innymi dodatkowymi elementami wyświetlacza. Na czym polega problem? Ano na tym, że jeżeli wyświetlacz LCD zasilimy napięciem stałym, to może on ulec zniszczeniu. Autor przestrzega przed takimi ekspery-
mentami. Wyświetlacze są wprawdzie dość tanie, ale po co je bez powodu narażać na uszkodzenie! Wyświetlacz LCD posiada dwa rodzaje elektrod: elektrodę wspólną (ang. Back Plane) oraz elektrody segmentów i dodatkowych symboli umieszczonych na wyświetlaczu. Pomiędzy elektrodę BP i elektrody segmentów musi być doprowadzone napięcie
Olr n< ntn ncj /
010 /-------- m ii- ^ nO Śt-oi /
ncr /------- /------- nO oim 1 1 1 na | nui 1-CO /
nio /------- n< an.N i-(D
Ol(0 /------- OIU- DO Śt-lO /
/------- n<9 ^ na i^ /
oia 1 | 1 mu |qd.^ -O ^n /
na i-n
na /------ ^< _^^/
ni- B ^a
no ^ u a /
mv. 1 1 1 00
m-* _
nu co
na io
nr-
ns 1 n /
ma n
te uoss ,- /
Ś-
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
przemienne, zmieniające swą polaryzację z częstotliwością nie mniejszą niż ok. 50Hz. W przypadku segmentów cyfr i znaku polaryzacji nie mamy się o co martwić. ICL7106 dba o to, aby wyświetlaczowi zapewnić bezpieczeństwo i polaryzacja segmentów zmienia się nieustannie. W naszym urządzeniu przydałoby się "zapalić" kropkę oddzielającą dziesiątki i jednostki od dziesiątych i setnych części wolta. Wyświetlacz LCD może wyświetlić poza kropkami dziesiętnymi jeszcze inne symbole (np. BATT LOW), które mogą znaleźć zastosowanie w bardziej rozbudowanych układach. Jednak dołączenie tych segmentów do plusa lub minusa zasilania spowodowałoby ich nieodwracalne uszkodzenie. Do rozwiązania tego problemu służy właśnie tranzystor Tl. Odwraca on fazę sygnału pobieranego z wyjścia BP i z kolektora tego tranzystora możemy bezpiecznie zasilać segmenty kropek dziesiętnych i innych symboli.
Jak już wspomniano, woltomierz pracuje na zakresie pomiarowym 2 V. Jest to jednak nieco za mało do wykonywania pomiarów napięcia w układach cyfrowych i dlatego zastosowano dzielnik napięcia wejściowego o współczynniku podziału 1:10. Zrealizowano go na rezystorach R7 i R8. Wprawdzie wydaje mi się wątpliwe, aby ktokolwiek potrzebował w takim przyrządzie zakresu do 200V, ale na wszelki wypadek dodany został jesz-
54
Elektronika Praktyczna 3/98
Próbnik stanów logicznych z woltomierzem
cze jeden rezystor o wartości 11 kQ - R9. Za pomocą zworki JPl możemy wybrać jeden z dwóch zakresów pomiarowych: do 20 lub do 200V.
Drugą częścią układu jest próbnik stanów logicznych zrealizowany na układach IC2 i IC3. Dwa wzmacniacze operacyjne zawarte w strukturze układu scalonego IC2 zostały połączone w typowy i wielokrotnie już w naszych projektach stosowany sposób: pracują one jako komparator okienkowy. Jeden wzmacniacz sygnalizuje przekroczenie pewnego poziomu napięcia, a drugi spadek napięcia poniżej innego zadanego poziomu. Z wyjść wzmacniaczy wysterowywane są tranzystory T2 i T3 tak, że stan niski jest sygnalizowany świeceniem diody D2, a stan wysoki na wejściu spowoduje włączenie diody Dl.
Na wejścia 6 IC2B i 3 IC2A podane zostały napięcia odniesienia wytwarzane przez dzielnik napięcia z rezystorami Rll, R12 i RIO. Tu właśnie zaczynają się pewne problemy. Dla wartości rezystorów podanych na schemacie, napięcie zasilania jest dzielone dokładnie na trzy równe części i poziomy graniczne wynoszą: 1,66 i 3,33V (oczywiście, przy napięciu zasilania 5V!). Są to poziomy do przyjęcia dla układów CMOS, ale nie odpowiadające normom stosowanym w standardzie TTL.
Autorowi, który praktycznie wszystkie swoje układy realizuje w technologii CMOS, zupełnie to nie przeszkadza, ale inni konstruktorzy mogą zmienić napięcia odniesienia, odpowiednio dobierając wartości rezystorów R10..R12. Można też niczego nie zmieniając używać przyrządu do badania układów TTL. Wprawdzie w układach TTL napięcie np. 2,9V jest uznawane za stan wysoki, ale w po-
prawnie wykonanym układzie stan wysoki powinien jednak zawsze wynosić ok. 3,6V, a stan niski ok. 0,2V i nasz próbnik okaże się w pełni użyteczny.
Kolejny fragment układu - dwa uniwibratory zrealizowane na układzie 4098 - służy do detekcji krótkich impulsów. Przedłużają one ich czas trwania, umożliwiając wizualną obserwację. Ten blok układu nie jest jego najmocniejszą stroną: zastosowanie stosunkowo wolnego wzmacniacza operacyjnego spowodowało, że wykrywane będą wyłącznie impulsy dłuższe od ok. 2|is. Musimy się jednak z tym pogodzić, ponieważ zastosowanie szybkiego wzmacniacza znacząco podwyższyłoby koszt wykonania układu. Przełącznik S2 pozwala na wybranie aktualnego trybu pracy układu: jako woltomierza lub jako próbnika stanów logicznych.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej, a widok ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru.
Dość dziwaczny kształt płytki został podyktowany koniecznością dopasowania jej do obudowy typu Z14 i maksymalnym wykorzystaniu miejsca w jej wnętrzu. Zanim jednak rozpoczniemy montaż, musimy najpierw wykorzystać płytkę drukowaną jako matrycę do wywiercenia otworów w obudowie. Z pewnością wielu Czytelników zauważyło dziwaczne, pozornie niczemu nie służące, otworki umieszczone na płytce pomiędzy wyprowadzeniami diod LED. Za chwilę dowiemy się, że ich umieszczenie na płytce było absolutnie konieczne. Płytkę wkładamy do obudowy (do bardziej płaskiej jej części, tej bez pojemnika na baterie). Jeżeli posiadamy wiertło o odpowiedniej średnicy, to możemy go użyć do przewiercenia, poprzez te dodatkowe otwo-
D3
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
ry, otworów w obudowie. Jeżeli nie mamy takiego wiertła, to możemy jedynie napunktować obudowę za pomocą cienkiej igły krawieckiej. Następnie w zaznaczonych miejscach wiercimy w obudowie otwory o średnicy 5mm, przeznaczone na włożenie w nie czterech diod LED. W ten sposób mamy absolutną pewność, że diody LED idealnie będą pasować do obudowy.
Nieco gorzej wygląda sprawa z wykonaniem otworu pod wyświetlacz, co jednak bynajmniej nie oznacza, że nie poradzimy sobie i z tym problemem. Tak się szczęśliwie składa, że otwór, przez który będziemy obserwować wyświetlacz, może być dokładnie takich samych wymiarów co 40-nóżkowa kostka ICL, która na płytce została umieszczona dokładnie pośrodku wyświetlacza. Zatem do zaznaczenia punktów bazowych, które następnie posłużą do wytrasowania okienka, użyjemy czterech skrajnych punktów lutowniczych układu ICl! Czynność tę wykonamy identycznie jak w przypadku zaznaczania punktów pod diody LED. Czytelnicy, którzy do tej operacji będą używać wiertła, z pewnością będą się obawiać o całość metalizacji wewnątrz punktów lutowniczych. Nie obawiajcie się, ostrożność wprawdzie nie zawadzi, ale płytka została tak zaprojektowana, że ewentualne uszkodzenie metalizacji tych czterech otworów niczym nie grozi: ścieżki zostały do nich doprowadzone wyłącznie od strony lutowania, a nawet została wykonana jedna dodatkowa, pozornie niepotrzebna ścieżka i przelot-ka.
Zanim zajmiemy się montażem układu, pozostańmy jeszcze chwilę przy obudowie. Druga jej część posiada pojemnik na baterię 9V, który został zaprojektowany z niepotrzebnym rozmachem - jest po prostu za duży i płytka nie zmieściłaby się w obudowie. Musimy go usunąć za pomocą kombinerek, a bateria będzie dobrze przytrzymywana przez krawędź płytki.
Montaż układu rozpoczniemy od wlutowania podstawki pod układ ICl. W kicie znajduje się jeszcze jedna podstawka 40-nóżkowa. Tę podstawkę musimy przeciąć,
Elektronika Praktyczna 3/98
55
Próbnik stanów logicznych z woltomierzem
Druty mocująca płytkę
Obudowa
Rys. 3. Sposób montażu płytki w obudowie.
tak aby powstały jedynie dwa rzędy z otworami na nóżki wyświetlacza. Operację na podstawce najlepiej wykonać za pomocą br ze szczota od piłki do metalu, zachowując dużą ostrożność (podstawka łatwo pęka). Ewentualne nierówności należy wygładzić pilnikiem. Uzyskane listwy z otworami wlutowujemy w oznaczone miejsca i dopiero teraz montujemy pozostałe elementy. Niektóre z nich należy pracowicie "upchać" wewnątrz podstawki pod układ scalony i na przestrzeni pomiędzy tą podstawką i dwoma złączami do zamocowania wyświetlacza. Przy odrobinie zręczności operacja ta powinna nam się udać, a zawsze pozostaje możliwość zamocowania niektórych elementów od strony druku. Po wlutowaniu wszystkich elementów wkładamy układy scalone w podstawki i montujemy wyświetlacz. Jego pierwszy pin nie jest wyraźnie zaznaczony i dlatego może się zdarzyć, że włożymy go w podstawkę odwrotnie. Nie grozi to jednak żadnymi przykrymi konsekwencjami: po prostu wyświetlacz będzie pokazywał kompletne bzdury!
Kolejną czynnością jest prosta legulacja miliwoltomierza, polegająca na ustawieniu za pomocą potencjometru montażowego PRl napięcia 1000mV pomiędzy wyprowadzeniami REF LO i REF HL Do wykonania regulacji będzie nam potrzebny woltomierz cyfrowy dobrej klasy.
Nadeszła teraz pora na wyjaśnienie kolejnej tajemnicy, jaką kryje płytka naszego przyrządu: dziwnych, nie połączonych z niczym punktów oznaczonych li terami "X". Zmontowany i wyregulowany układ musimy teraz zamontować w obudowie, w której producent nie
umieścił jakichkolwiek kołków mocujących. Może to nawet lepiej, zajmowałyby niepotrzebnie miejsce, a my i tak znakomicie poradzimy sobie bez nich.
Zmontowaną płytkę wkładamy do tej części obudowy, w której wykonaliśmy otwory do obserwacji wyświetlacza i na diody LED. Sprawdzamy, czy płytka leży równo w obudowie i następnie w otwory oznaczone "X" wkładamy odcinki srebrzanki lub obcięte końcówki rezystorów. Końce tych drutów powinny dotykać wewnętrznej płaszczyzny obudowy i wystawać ponad powierzchnię płytki na ok. 12mm. Przy lut owujemy druciki i następnie składamy razem dwie części obudowy z umieszczoną wewnątrz płytką. Najprawdopodobniej nie uda się to nam, ponieważ w złożeniu obudowy będą przeszkadzać zbyt jeszcze długie końcówki drutów wlu-towanych w punktach "X". Przycinamy teraz po kawałku te końcówki, aż do momentu, kiedy obudowa da się złożyć, a płytka będzie pewnie umocowana w jej wnętrzu. Opisany sposób montażu ilustruje rys. 3.
Jako sondę pomiarową najlepiej wykorzystać grubą igłę krawiecką. Do układu należy jeszcze dołączyć dwa przewody: jeden służący do dołączenia próbnika do masy badanego układu, a drugi doprowadzający napięcie do bloku próbnika stanów logicznych. Obydwa te przewody najwygodniej jest zakończyć małymi kiokodylkami, tak jak to zostało zrobione w układzie modelowym.
Pozostały nam jeszcze dwie sprawy do poruszenia. W układzie modelowym jako przełącznik S2 i włącznik Sl zastosowano miniaturowe przełączniki dźwigienkowe. Nie wyglądało to zbyt estetycznie i dlatego w kicie dostarczane będą miniaturowe przełączniki hebelko-we, zapewniające znacznie bardziej elegancki wygląd zbudowanego urządzenia. Należy na nie wyciąć otwory w "wolnym" miejscu obudowy, najlepiej na jej bocznych ściankach. Drugą sprawą jest zamocowanie baterii 9V. Mieści się ona doskonale w obudowie i jej położenie jest stabilizowane przez płytkę obwodu drukowanego. Niestety,
niektóre rodzaje klipsów od przewodów zasilających mogą zawadzać o krawędź płytki, uniemożliwiając złożenie przyrządu. W takim wypadku musimy po prostu przy-lutować końcówki przewodów zasilających bezpośrednio do styków baterii. Biorąc pod uwagę, że bateria alkaliczna dobrej jakości powinna wystarczyć nawet na kilka lat eksploatacji naszego przyrządu, i to, że będzie on używany wyłącznie w pracowni elektronicznej, konieczność lutowania przewodów podczas wymiany baterii nie wydaje się być zbyt uciążliwa.
Pozostaje mi już tylko życzyć Czytelnikom, aby wykonane urządzenie pomogło Im w budowie nowych, wyjątkowo ciekawych układów elektronicznych. Zbigniew Raabe, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: lkn
Rl, R5: lOOkn
R2, R23: 1,5Mn
R3: l,5kn
R4: 470kft
Ró, R17, R1S: 10kn
R7: lMn/1%
RS: 100kn/l%
R9: 10kn/l%
RIO, Rll, R12, R19, R20: 2,2kft
R13, R14, R15, Rló: lMn
R21, R22; 5ÓOft
Kondensatory
Cl: lOOpF
C2, C7, CS, C9; lOOnF
C3: 47nF
C4: 22OnF
C5: lOnF
Có: 1OO^F/1ÓV
CIO: 10^F/lóV
Półprzewodniki
Dl, D2, D3, D4: LED $5,
2 czerwone, 2 zielone
IC1: ICL710Ó
IC2: LM35S
IC3: 4098
Tl, T2, T3: BC54S lub odpowiednik
Różne
DPI: wyświetlacz LCD 3,5 cyfry
Sl, S2: przełqcznik miniaturowy
2-pozycyjny
przewód z kontaktami do baterii
9V
dwa krokodylki miniaturowe
podstawki pod układy scalone
gniazdo LPV20 - 2 szt.
Uwaga! Rezystory R7, R8, R9
mogą mieć wartości zbliżone do
podanych. Ważne jest aby ich
stosunek był równy jak 100:10:1.
Elektronika Praktyczna 3/9S
PROJEKTY
Przetwornica napięcia do wzmacniaczy samochodów
kit AVT-398
Zbudowanie wzmacniacza
audio dużej mocy do
samochodu jest zadaniem
trudnym ze względu na
bardzo niską wartość napięcia
dostępnego zasilania.
Rozwiązaniem tego
problem u będzie przetwornica
opisana w ańykule. Przy jej
pomocy bez trudu można
osiągnąć napięcie wyjściowe
rzędu 24..30V, przy
dostarczanej mocy ok, 70W.
Podstawowe parametry i właściwości przetwór i i cy
zalecane napięcie zasilania 10 14VDC, napięcie wyjściowe (optymalne) 24VDC, zakres zmian napięcia wyjściowego 22 30V, maksymalna moc wyjściowa 75W, sprawność przetwornicy (przy maksymalnej mocy obciążenia) 74%, częstotliwość kluczowania 5,5kHz, rodzaj stabilizacji napięcia - poprzez zmianę częstotliwości powtarzania impulsów, brak zabezpieczenia zwarciowego
Napięcie w typowej instalacji samochodowej wynosi 12V . Zasilanie wzmacniaczy mocy tak niskim napięciem powoduje, źe ich maksymalne osiągi nie są najlepsze, a straty mocy w postaci wydzielającego się w przewodach i strukturze układu wzmacniającego ciepła, bardzo wysokie. Najprostszym sposobem uniknięcia tego typu problemów byłoby zwiększenie wartości napięcia zasilającego, a przynajmniej amplitudy napięcia zasilającego głośniki. Jak to zrobić bez ingerencji (często niemożliwej do przeprowadzenia) w instalację elektryczną samochodu?
Pierwsze rozwiązanie wymaga zastosowania przetwornicy napięcia zasilającego, drugie - znacznie prostsze - wymaga rozbudowania wyjściowych stopni wzmacniacza i zasilania głośnika w układzie mostkowym.
Przedstawiona w artykule bardzo prosta przetwornica impulsowa pozwala, bez zbytnich nakładów finansowych i angażowania
specjalistycznej wiedzy z zakresu techniki impulsowej, przetworzyć napięcie 12V na napięcie mieszczące się w przedziale 22..3OY, przy maksymalnej mocy dostarczanej do obciążenia około 8OW. Jest to więc moc w zupełności wystarczająca do zasilenia jednego stopnia wyjściowego wzmacniacza audio.
Urządzenie opisane w artykule zostało opracowane przez inżynierów aplikacyjnych firmy Texas Instruments, autor dostosował tylko parametry niektórych elementów do realiów naszego rynku.
Opis układu
"Sercem" przetwornicy jest ukł ad sp e ej aliz o w ane g o ster o wni -ka TL497, który został opracowany w firmie Texas Instruments. Na rys. 1 przedstawiono uproszczony schemat blokowy tego układu. Jak widać na rysunku, w jego strukturze zintegrowane zostały wszystkie elementy, które pozwalają zbudować kompletną przetwornicę o niewielkiej mocy wy-
Elektronika Praktyczna 3/9S
57
Przetwornica napięcia do wzmacniaczy samochodowych
BA9E BA9EDFWE
CURUMSENB
12
13
INHIBT
COMPINPUT
SUBSTRATE
CATHOOE
OGRANICZNIK PRĄDU
KOMPARATOR
NAPIĘCIE ODNIESIENIA
w Jv*Tcxas
Instruments
EMITCUT
14 13 10 a
TL497A
1 2 3 4 & E 7
TL497
ANODĘ
Rys. 1. Schemat blokowy układu TL497.
D
jściowej. Wbudowana w strukturę układu szybka dioda prostownicza oraz bipolarny tranzystor zoptymalizowany do pracy jako klucz prądowy pozwalają na stosowanie układu TL497 jako samodzielnej przetwornicy podnoszącej (rys. 2) lub obniżającej napięcie. Ze względu na ograniczoną moc tych dwóch najbardziej istotnych dla pracy przewtornicy elementów, maksymalny prąd kluczowany nie powinien przekraczać ok. 500mA.
Aby uzyskać większe prądy wyjściowe, co automatycznie podnosi moc oddawaną do obciążenia, niezbędne jest zastosowanie zewnętrznego, impulsowego tranzystora mocy oraz szybkiej diody kluczującej. Na rys. 3 przedstawiono schemat elektryczny proponowanego układu przetwornicy. Jako element kluczujący wykorzystano tranzystor unipolarny BUZlO. Jest to bardzo szybki tranzystor z kanałem N, którego cechą charakterystyczną jest bardzo mała wartość rezystancji włączonego kanału. Jak podaje producent, przy prądzie drenu 10A i napięciu pomiędzy bramką i źródłem ok. 7V, rezystancja włączonego kanału nie przekracza 0,07Li (w temperaturze zbliżonej do pokojowej). Na rys. 5 przedstawiona została charakterystyka zmian dopuszczalnej wartości prądu drenu w funkcji temperatury obudowy tranzystora. Jak widać, temperatura w jakiej pracuje tranzystor ma bardzo duże znaczenie dla jego trwałości i sprawności energetycznej całej przetwornicy.
Bramka tranzystora Tl jest kluczowana z wyprowadzenia 11 układu USl. Nie jest to typowe wyjście tego układu - producent zaleca wykorzystywanie tianzysto-
Rys. 2. Podstawowa aplikacja układu TL497.
ra, który jest wbudowany w strukturę, jako stopnia separującego wyjście oscylatora od obciążenia układu. Rozwiązanie zastosowane na schemacie z rys. 2 nie powoduje jednak żadnych nieprawidłowości w pracy przetwornicy, a umożliwia oszczędzenie dwóch rezystorów. Rezystor R4 (włączony równolegle pomiędzy bramkę i źródło Tl) umożliwia szybkie rozładowanie pojemności wejściowej tego tranzystora, co przyspiesza jego "zamykanie" po zakończeniu impulsu sterującego.
Na rys. 6 przedstawiono oscy-1 o gram kształtu impulsu sterującego bramkę Tl (przebieg dolny) i napięcie na drenie Tl (przebieg górny). Czas trwania tego impulsu wynosi ok. 50fis i jest ustalony poprzez odpowiedni dobór wartości pojemności kondensatora C2.
Jak widać na rys. 6, po zakończeniu impulsu sterującego na drenie tranzystora kluczującego następuje duży skok napięcia i po chwili gasnący przebieg sinusoidalny, który jest wynikiem rezonansu własnego dławika. Na rys.
7 przedstawiony został powiększony fragment tego przebiegu. Rysunek ten nie ma dużego znaczenia praktycznego, przedstawiamy go tylko ze względu na walory poznawcze.
Napięcie wyjściowe przetwornicy reguluje się przy pomocy potencjometru Pl, który jest włączony w gałąź sprzężenia zwrotnego, poprzez które jest zasilane wejście nie odwracające wzmacniacza błędu (komparatora). Dzielnik napięciowy tworzą wraz z potencjometrem Pl rezystory R2 i R3.
Jak wspomniano na początku artykułu, przetwornica nie jest wyposażona w ogranicznik prądu wyjściowego. W przypadku zwarcia na wyjściu układu, prąd jest ograniczony rezystancją kabli doprowadzających zasilanie, szeregowo z nią włączoną rezystancją rezystora Rl, rezystancją uzwojenia dławika Li i diody Dl. Ponieważ rezystancja wypadkowa wszystkich wymienionych elementów jest stosunkowo mała, występuje niebezpieczeństwo uszkodzenia diody Dl i przegrzania rezystora Rl. Należy
Rys. 3. Schemat elektryczny przetwornicy.
53
Elektronika Praktyczna 3/9S
Przetwornica napięcia do wzmacniaczy samochodowych
CO) 0.25
0.20
0.1E
010 V =7V s /
*** f 7
0,00 _' M__ - .*Ś V -20V
0 10 20 30 40 W lp(A)
Rys. 4. Zmiana rezystancji kanału w funkcji prqdu drenu (BUZIO).
o tym pamiętać podczas eksploatacji przetwornicy.
Rezystor Rl spełnia jeszcze jedną, bardzo istotną funkcję -zabezpiecza przed przeciążeniem tranzystor kluczujący Tl. Jak widać na rys. 1, w strukturze układu TL497 znajduje się moduł ogranicznika prądowego, który ogranicza wartość prądu wpływającego do przetwornicy. Dla przyjętej w prezentowanym układzie wartości tego rezystora, maksymalny prąd wejściowy wynosi 10A. Przekroczenie tej wartości blokuje pracę generatora taktującego Tl i przetwornica przestaje podnosić napięcie. Ponieważ przetwornica z natury rzeczy pracuje w sposób impulsowy, bardzo ważne jest, aby rezystor Rl miał możliwie małą indukcyjność pasożytniczą. Zbyt duża wartość będzie ograniczała sprawność i jakość stabilizacji napięcia wyjścio-
20
16
10
Ś\
s
s
s
s
s
*
s
\
\
1
SD
100
150 T
Rys. 5. Maksymalny prqd drenu w funkcji temperatury.
wego przetwornicy. Podobnie, kondensatory: Cl, C3 i C4 powinny być bezindukcyjne. Kondensator Cl spełnia rolę bufora prądowego, który ułatwia "wydobycie" ze źródła zasilania krótkiego impulsu prądowego o bardzo dużym natężeniu. Ma on ogromne znaczenie podczas pracy z układami zasilającymi o dużej impe-dancji wyjściowej (np. niektóre typy akumulatorów ołowiowych). Konstrukcja tego kondensatora powinna być specjalnie zoptymalizowana do pracy w układach impulsowych - zalecane są kondensatory serii EXR firmy Hitano.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 8 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Widok ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru.
Montaż przetwornicy jest bardzo prosty, a ze względu na małą
flo ficntd
Ubuuid iptiDG LMp
Rys. ó. Przebieg sterujqcy bramkę Tl (na dole) i odpowiedź na jego drenie (u góry).
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 0,05ft RB5/1 5%
R2: 20kn
R3: l,2kn
R4: lkn
Pl: 10kn potencjometr
miniaturowy
Kondensatory
Cl: 10CąiF/lóV (serii EXR Hitano)
C2: ÓSOpF
C3.C4: 47C^F/35V (serii EXR
Hitano)
Półprzewodniki
US1: TL497
Dl: BYW29-200
Tl: BUZIO
Różne
") LI: 40[iH należy wykonać
zgodnie z opisem w tekście
") Radiator z wentylatorem 12V
(np. od procesora Pentium)
Dwie podkładki izolacyjne z miki
lub teflonu pod obudowy TO-220
") Dwie tuleje izolacyjne dla śrub
4.2,5 lub 3mm
") Dwie śruby o średnicy
dostosowanej do tulejek
izolacyjnych
Zaciski śrubowe ARK2 3 szt.
Uwaga! Elementy oznaczono gwiazdką nie wchodzą w skład kitu "B"i
liczbę elementów nie wymaga specjalnych uwag. Nieco wprawy wymagać będzie przymocowanie radiatora do tranzystora Tl i diody Dl. W egzemplarzu modelowym został zastosowany miniaturowy radiator z wentylatorem zasilanym napięciem 12V (typowy radiator od procesorów Pentium). Jest on stosunkowo tani i zapewnia doskonały efekt chłodzenia przymocowanych do jego powierzchni elem entó w.
Ponieważ radiatory obudowy elementów Tl i Dl są połączone galwanicznie z ich strukturami, przed przymocowaniem tych elementów do radiatora zewnętrznego należy zadbać o odpowiednią izolację. Zalecane jest zastosowanie podkładek izolacyjnych z miki lub teflonu, o wymiarach dostosowanych do obudów TO-220. Dodatkowo należy zastosować plastykowe przepusty izolujące śruby mocujące obudowy Tl i Dl od radiatora. Przekładkę izolacyjną należy z obydwu stron pokryć cienką warstwą pasty silikonowej,
Elektronika Praktyczna 3/9S
59
Przetwornica napięcia do wzmacniaczy samochodowych
Rys. 7. Powiększony fragment oscylacji własnych dławika LI.
która znacznie zwiększa przewodność cieplną, a więc zwiększa wydajność chłodzenia. Wentylator najlepiej jest zasilić tym samym napięciem, które zasila przetwornicę (zaciski INP/GND).
Można wykorzystać gotowy dławik Li (np. SAX-700 z oferty CoilCraft), ale lepszym (a na pewno bardziej ekonomicznym) rozwiązaniem będzie wykonanie samodzielne. Wystarczy do tego dowolny karkas o średnicy ok. 40..50mm i kilka metrów drutu emaliowanego DNEO, 7mm lub l,2mm. Na karkasie trzeba nawinąć 30.. 34 zwojów drutu, przy czym można to zrobić pojedynczym drutem l,2mm lub dwiema (a nawet trzema) żyłami o mniejszej średnicy (0,7..0,9mm). Przy na wij aniu kilkom a pr z e w o dam i jednocześnie trzeba pamiętać, aby były one ułożone ze sobą równolegle i w tym samym kierunku (początki i końce wszystkich uzwojeń powinny być połączone ze sobą)!
Nawijanie dławika wymaga nieco precyzji, ponieważ jego niestaranne nawinięcie może powodować dokuczliwe piszczenie uzwojeń lub karkasu podczas pracy. Po nawinięciu można zalać całość żywicą epoksydową lub masą kle-j ow ą (np. silikonem).
Uruchomienie i regulacja układu wymaga zastosowania wydajnego zasilacza lub akumulatora 12V o znacznej pojemności. Średni prąd obciążenia może osiągnąć
wartość nawet 7A, a w impulsie ok. 20A. Nie zalecamy stosowania do tego celu prostych ładowarek akumulatorów bez wbudowanych układów filtrujących na wyjściu!
Drugim elementem niezbędnym do dokładnego przetestowania przetwornicy będzie aktywne obciążenie (np. kit AVT-317) lub kilka rezystorów 5Li o mocy min. 20W każdy. Rezystory te wykorzystujemy do obciążenia wyjścia przetwornicy.
Jak pokazała praktyka, przetwornica nie wymaga po poprawnym zmontowaniu szczególnych zabiegów. Niezbędna jest oczywiście regulacja napięcia wyjściowego przy pomocy potencjometru Pl. Aby bezbłędnie ustawić poprawną wartość tego napięcia zalecane jest obciążenie wyjścia przewtornicy np. rezystorami, które będą rozładowywać kondensatory wyjściowe C3 i C4.
Wzmacniacze mocy
Przetwornica opisana w artykule była testowana z dwoma wzmacniaczami mocy. Jeden z nich był wykonany w oparciu
0 układ scalony firmy National Semiconductor LM38 75 (seria Overture). Przy zasilaniu 28 V osiągnięto moc wyjściową 18 W z głośnikami o impedancji 4Li.
Drugi z testowanych wzmacniaczy wykonano na układzie TDA2030. Układ ten w typowej konfiguracji, przy zasilaniu 24V dostarczał do głośników o impedancji 4Li moc 14W.
Zastosowanie nowocześniejszych układów (np. TDA2040, TDA2050, czy też TDA7262) pozwala osiągnąć jeszcze lepsze parametry - odpowiednio: 20W, 22W
1 2x25W.
Można oczywiście samodzielnie dobrać zupełnie inne układy scalone lub wykonać wzmacniacz z elementów dyskretnych. Podczas analizy parametrów zasilania należy pamiętać o tym, że sporo energii pobieranej przez wzmacniacze jest tracone w postaci ciepła. Straty te trzeba uwzględnić podczas robienia bilansu energetycznego. Piotr Zbysiński, AVT
Urządzenie opracowano na bazie firmowej aplikacji i zaleceń firmy Texas Instruments (katalog "Switching Power Supply Cir-cuits", edycja 1990).
Przebiegi przedstawione na rys. 6 i rys. 7 uzyskano przy pomocy oscyloskopu Infinium firmy Hewlett Packard, który został udostępniony redakcji przez firmę Mal-kom.
Rys. S. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
.60
Elektronika Praktyczna 3/9S
PROJEKTY
Efekt dyskotekowy sterowany muzyką
kit AVT-395
Prezentowany układ
umożliwia uzyskanie bardzo
ciekawego efektu świetlnego
sterowanego muzyką, poprzez
wbudowany mikrofon. Efekt
ten można wykorzystać
zarówno
w profesjonalnej dyskotece,
jak i w domu, podczas
imprez towarzyskich.
Wizualnie polega on na prze-miataniu dyskoteki pięcioma promieniami świetlnymi w rytm muzyki. Sercem układu jest moduł sterujący pracą silnika napędzającego układ wykonawczy. Dzięki zastosowaniu ogólnie dostępnych elementów, konstrukcja została uproszczona do niezbędnego minimum.
Schemat ideowy układu sterowania muzyką przedstawia rys. 1. Sygnał z mikrofonu elektieto-wego (MIC) jest podawany na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego USl, objętego pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego, którego "głębokość" (a zatem i wzmocnienie stopnia) wyznaczane jest rezystancją R4. Ponieważ układ jest zasilany z pojedynczego źródła, na wejściu nieod-wracającym, poprzez dzielnik R2, R3, jest wymuszone napięcie równe połowie napięcia zasilającego.
Na wyjściu wzmacniacza operacyjnego otrzymujemy napięcie o wartości zależnej od amplitudy sygnału wyjściowego, które poprzez kondensator C2 i potencjometr P2, służący do regulacji czułości układu, jest podawane na wejście filtra składającego się z elementów C3, C4, R4, R5 i Tl.
Z kolektora tranzystora Tl, poprzez rezystor R6, sygnał jest podawany na bazę tranzystora T2, który kluczuje do masy wejście generatora o regulowanym wypełnieniu impulsu wyjściowego. Na wejściu generatora otrzymujemy impulsy, których wypełnienie jest zależne od pojemności C5 i rezystancji P3. Zmieniając wartość rezystora P3, wpływamy bezpośrednio na dynamikę pracy układu wykonawczego. Z wyjścia generatora US2, poprzez rezystor R8, sygnał jest podawany na bazę tranzystora T3, którego zdaniem jest podawanie impulsu na wejście zegarowe przerzutnika US3. Jego wyjścia Q i !Q, za pośrednictwem rezystorów R9, RlO, sterują pracą układu mostkowego, włączającego silnik napędzający m e chani zm wy kona w c zy.
Omówienia wymaga zasada działania opisanego wyżej układu
Elektronika Praktyczna 3/9S
61
Efekt dyskotekowy sterowany muzykg
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10kn
R2, R3: 15kft
R4, PR: lOOkn
R4':
R5:
Ró, R7, R17: lkn
RS', Pr: lOOkn
RS, R9, RIO: lkn
Rll, R12, R13, R14:
R15, Pr:
Rló:
Kondensatory
Cl: 100nF/ó3V
C2: 10fiF/lóV
C3: 47^F/10V
C4: 220nF/ó3V
C5: 3,3^F/1ÓV
Có: 100nF/ó3V
C7: 1000^F/25V
CS: 100nF/ó3V
C9: 100nF/ó3V
CIO: 1OOO^F/1ÓV
Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy 1A
US1: ULY7741
US2: ULY7S55
US3: CD4013
US4: 7S05
US5: LM317
Tl, T2, T3: BC237
T4, T5: BD13Ó
Tó, T7: BD135
Różne
Silnik z reduktorem: B 13SF 4/12.72
Rys. 1. Schemat elektryczny modułu sterownika silnika tarczy kolorów.
mostkowego. Impuls dodatni wyjścia Q, poprzez rezystor R9 powoduje wysterowanie tranzystora T7 i w konsekwencji T4. Tran-
62
Elektronika Praktyczna 3/9S
Efekt dyskotekowy sterowany muzykg
Montaż i uruchomienie
Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej sterownika przedstawiono na rys. 3. Montaż należy rozpocząć od wlutowania rezystorów i podstawek pod układy scalone. Następnie montujemy kondensatory i tranzystory.
Układ zmontowany ze sprawnych elementów wymaga jedynie drobnych czynności regulacyj-
Rys. 2. Uproszczony rysunek konstrukcyjny promiennika i tarczy zmiany kolorów.
zystor T7 spowoduje zwarcie wyprowadzenia S2 silnika z masą. Umożliwi to przepływ prądu przez rezystor Rl5 i wysterowanie tranzystora T4 doprowadzając dodatnie napięcie do wyprowadzenia Sl silnika. Silnik zacznie obracać się w jedną stronę. Zmiana stanu wyjść przerzutnika na przeciwny spowoduje, poprzez rezystor RlO, wysterowanie tianzys-
T5
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
tora T6, a po zwarciu rezystora Rl6 do masy zostanie wysterowa-ny także tranzystor T5.
Wyprowadzenie Sl silnika zostanie więc zwarte z masą, a wyprowadzenie S2 z plusem zasilania. Spowoduje to obracanie silnika w przeciwną stronę niż poprzednio.
W roli zasilacza układu mostkowego zastosowany został układ stabilizatora LM317, w typowej aplikacji z regulacją napięcia wyjściowego. Podyktowane to jest koniecznością dobierania napięcia wyj-ściowego w zależności od typu zastosowanego silnika.
nych. Najpierw należy rezystorem Pl wyregulować wzmocnienie stopnia wejściowego. Następnie trzeba wyregulować rezystorem P3 wypełnienie impulsu wyjściowego generatora US2.
Pomocą w wykonaniu elementów mechanicznych będzie rys. 2 oraz zdjęcia zamieszczone w artykule. Dariusz Kukli
Elektronika Praktyczna 3/9S
63
PROJEKTY
Echo cyfrowe z pamięcią DRAM
kit AVT-383
Prezentowana w ańykule
cyfrowa kamera pogłosowa
ch arakteryz uje się doskon ałymi
parametrami, dzięki czemu
jakość odtwarzanego dźwięku
jest znacznie lepsza niż
w większości typowych
rozwiązań opańych na
układach BBD (kit AVT-291)
lub prostych układach
z przetwarzaniem A/C i C/A
(kit AVT-211).
Dzięki zastosowaniu
w prezentowanym urządzeniu
specjalizowanego układu
scalonego firmy Holtek,
a jako Unii opóźniającej
taniej pamięci DRAM, koszt
wykonania jest bardzo niski.
Podstawowe parametry i właściwości linii opóźniającej
- czas opóźnienia (przy częstotliwości próbko-wania25kHz) 0,2/0,83,
- pasmo przenoszenia (dla częstotliwości próbkowania 25kHz) 8kHz,
- odstęp S/N (dla układu HT8955A) 55dB,
- maksymalny poziom zniekształceń nieliniowych 0,8%,
- rozdzielczość przetworników A/C i C/A 10 bitów,
- moc wzmacniacza wyiściowego 250mW,
- zalecane napięcie zasilania 6 7V
Konstrukcja prezentowanego urządzenia jest oparta na specjalizowanym układzie do kamer pogłosowych, noszącym oznaczenie HT8955A. Układ ten został opracowany w laboratoriach firmy Holtek. Schemat blokowy HT8955A przedstawiono na rys. 1.
Jak widać na rysunku, budowa tego układu jest bardzo złożona, co wynika min. z faktu, źe w jednej strukturze półprzewodnikowej zintegrowano szereg modułów analogowych (przedwzmacniacz, oscylatory RC) oraz cyfrowych (blok adresowania i odświeżania pamięci DRAM, dzielniki częstotliwości, układy sterowania, konwerter szeregowo-równoległy).
Pomimo tak dużej złożoności oraz połączenia ze sobą bloków funkcjonalnych o zupełnie różnych wymaganiach i sposobie pra-
RASB CASB WRB
Rys. 1. Schemat blokowy układu HTS955A.
cy, konstruktorom udało się osiągnąć dobrą jakość dźwięku odtwarzanego przez układ HT8955A. Dla przykładu: odstęp sygnału od szumu wynosi ok. 55dB, całkowite zniekształcenia nieliniowe nie przekraczają w skrajnych przypadkach 0,8% (typowo 0,5%), a dzięki zastosowaniu 10-bitowych przetworników A/C i C/A (kodowanie PCM) odtwarzany dźwięk nie ma charakterystycznego dla prostszych rozwiązań "metalicznego" podbarwiania. Duża częstotliwość próbkowania (25..50kHz) pozwala bez trudu osiągnąć pasmo przenoszenia ok. 8kHz, przy czasie opóźnienia aż 0,8s.
Opis układu
Na rys. 2 przedstawiony został schemat blokowy linii opóźniającej, wykonanej w oparciu o układ HT8955A. W stosunku do przedstawionego schematu, urządzenie zostało rozbudowane o wyjściowy wzmacniacz mocy, prosty stabilizator napięcia zasilającego i układ polaryzacji oraz zasilania mikrofonu pojemnościowego. Schemat elektryczny linii opóźniającej przedstawiono na rys. 3.
Układ USl stanowi "centrum" zarządzające pracą całego urządzenia. Poprzez linie adresowe A0..8, sygnały pomocnicze ICASB, IRASB i sygnał sterujący kierunkiem przesyłania danych !WR, układ USl steruje pamięcią, która pracuje jako bardzo długi (aż 262144 komórki) rejestr przesuwający. Elementy R5 i C3 filtrują napięcie
Elektronika Praktyczna 3/9S
65
Echo cyfrowe z pamięcią DRAM
Wejście
DRAM
Wzmacniacz
Opóźnienie
A/C
C/A
Spizężenle
Rys. 2. Schemat blokowy echa cyfrowego.
zasilające pamięć US2, dzięki czemu jest minimalizowany poziom zakłóceń generowanych do zasilania przez ten układ. Zakłócenia powstają podczas każdej zmiany zawartości pamięci - jest to bowiem układ wykonany w nieco przestarzałej technologii NMOS.
Układ HT8955A zaprojektowano tak, że jest możliwe zastosowanie jako linii opóźniającej dwóch typów pamięci DRAM: o pojemności 64kb (4164) i 256kb (41256). W zależności od pojemności zastosowanej pamięci można uzyskać opóźnienie 0,2 lub 0,8 sekundy. Poprawna współpraca z wybranym przez użytkownika typem pamięci wymaga podania odpowiedniego poziomu logicznego na wejście SEL USl. Jeżeli wejście to nie jest podłączone lub jest podłączone do "plusa" zasilania (logiczna "1"), adresowana jest pamięci do 64kb. Jeżeli wejście SEL jest połączone z masą zasilania (logiczne "0"), jest adresowana pamięć 256kb. Niezależnie od wybranego trybu pracy
układu HT8955A, wymiana informacji pomiędzy tym układem i pamięcią US2 odbywa się przy po- mocy tego samego zestawu sygnałów sterujących. Jest to możliwe, ponieważ pamięci dynamiczne są adresowane poprzez szynę multipleksowaną (adres wybranej komórki pamięci jest przesyłany do pamięci w dwóch ratach).
Jak widać na rys. 1, we wnętrzu układu HT8955A znajdują się dwa generatory zegarowe. Pierwszy z nich (generator wzorcowy) wyznacza częstotliwość próbkowania sygnału wejściowego. Częstotliwość jego pracy ustala się przy pomocy rezystora R2 dołączonego do wyprowadzeń OSCl i OSC2 USl. Zastosowany w modelu rezystor 5,6kQ ustala częstotliwość próbkowania na wartość optymalną ze względów konstrukcyjnych, która wynosi ok. 25kHz. Drugi generator (nazwany na rys. 1 generatorem opóźnienia) wyznacza wartość opóźnienia wnoszonego przez linię z pamięcią US2. Częstotliwość taktowania tego generatora wyznaczają elementy Rl, P2. Potencjometr P2 można wykorzystać do płynnej regulacji czasu opóźnienia. Z tego względu zalecane jest wyprowadzenie jego osi na płytę czołową obudowy kamery pogłosowej. Na wejściu układu zastosowano
miniaturowy mikrofon pojemnościowy, który na schemacie z rys. 3 oznaczono jako MIC. Mikrofon ten jest zasilany poprzez prosty filtr rezystancyjno-pojemnościowy R8, R9, C7. Kondensator C9 separuje składową stałą sygnału z mikrofonu od wejścia przed-wzmacniacza, który wchodzi w skład struktury USl. Rezystory R3, RIO ustalają wzmocnienie sta-łoprądowe wzmacniacza wejściowego. Ograniczenie górnej częstotliwości wejściowej uzyskano dzięki połączeniu równolegle z rezystorem R3 kondensatora Cl. Rezystor R4 ustala punkt pracy przed-wzmacniacza, a kondensator C2 filtruje napięcie masy pozornej.
Aby uzyskać efekt echa niezbędne jest zsumowanie sygnału opóźnionego z sygnałem bezpośrednim. Niezbędne jest więc zastosowanie pętli sprzężenia, która przekazuje część sygnału z wyjścia linii opóźniającej OUT do wejścia przed-wzmacniacza. Zadanie to spełniają elementy Rll, P3 i CIO. Przy pomocy potencjometru P3 można regulować amplitudę sygnału wracającego, co pozwala ustalić głośność echa oraz jego krotność.
Sygnał z wyjścia OUT USl jest podawany także na wejście wzmacniacza mocy US3. Kondensator Cli separuje wyjście linii od bezpośredniego obciążenia potencjometrem Pl. Służy on do regulacji głośności odtwarzanego przez wzmacniacz sygnału. Ele-
Vzas(6V)
Rys. 3. Schemat elektryczny układu.
66
Elektronika Praktyczna 3/98
Echo cyfrowe z pamięcią DRAM
Sposób zamontowania
układu w standardowej
obudowie DIP24
Sposób zamontowania
układu w "wąskiej1 obudowie DIP24
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
menty R7, C4 kompensują indukcyjny charakter obciążenia wzmacniacza powodując, że stopień wyjściowy jest obciążany bardziej równomiernie, niezależnie od częstotliwości wzmacnianego sygnału. Kondensator C5 separuje składową stałą z wyjścia wzmacniacza US3 od głośnika Gil.
Układy USl i US2 powinny być zasilane napięciem stabilizowanym o wartości 5V. Ponieważ prąd pobierany przez te układy nie jest zbyt duży, możliwe było zastosowanie prostego stabilizatora parametrycznego. Zadanie to spełnia dioda Zenera Dl z rezystorem R6. Ponieważ stabilizator z rezystorem R6=150Q nie pracuje w zbyt szerokim zakresie napięć wejściowych, zalecane jest utrzymywanie napięcia wejściowego w przedziale 6..7V. Kondensatory C6 i C8 filtrują napięcie zasilające, zwierając obwód zasilający dla składowych zmiennych.
Montaż i uruchomienie
Widok płytki drukowanej ka-
mieszczenie elementów przedstawiono na rys. 4. Płytka przedstawiona w artykule różni się nieco od płytki modelowej, co wynika z faktu, że pierwotnie autor zamierzał wykonać kamerę pogłosową o czasie pogłosu ok. 4 sekund. Wymagało to zastosowania pamięci o pojemności 4Mb i odpowied-
nio zmodyfikowanego układu adresowania. Okazało się jednak, że stosowanie tak długich czasów pogłosu nie ma sensu, a układ adresowania (podział liniowo adresowanej pamięci na niezależne banki) wymaga znacznego rozbudowania.
Montaż urządzenia jest bardzo prosty i nie wymaga specjalnych uwag. Pod wszystkie układy scalone warto jest zastosować podstawki, co znacznie ułatwi ewentualne naprawy. Elementy regulacyjne (Pl, P2 i ewentualnie P3) należy zamontować na płycie czołowej obudowy.
Układ HT8955A jest dostępny w dwóch wersjach obudów: standardowej DIP24 i jej "wąskim" odpowiedniku, także z 24 wyprowadzeniami. W kitach dostarczane będą zazwyczaj układy w węższych obudowach. Należy je montować w sposób przedstawiony na rys. 4.
W zależności od typu zastosowanej pamięci US2, należy ustawić odpowiedni poziom logiczny na wejściu SEL USl. Standardo-
mery pogłosowej znajduje się na wo, na płytce drukowanej wejście
wkładce wewnątrz numeru. Roz-
Rys. 5. Umiejscowienie zworki wyboru typu pamięci DRAM.
to jest zwarte z masą zasilania -układ USl jest więc skonfigurowany do pracy z pamięcią 41256. Na rys. 5 przedstawiono miejsce przecięcia ścieżki na płytce drukowanej, co spowoduje przełączenie USl w tryb adresowania pamięci 4164.
Uruchomienie układu ogranicza się w zasadzie do sprawdzenia napięć zasilających i wyregulowaniu go w taki sposób, aby uzyskać pożądany efekt akustyczny. Zamiast mikrofonu można dołączyć do wejścia linii opóźnia-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 150kQ
R2: 5,ókQ
R3: lOOkO
R4: 560kQ
R5: 4,7Q
R6: 150O
R7: 2,2Q
R8: 4,7kQ
R9: 470O
RIO: 47kQ
Rl 1: 680kQ
Pl: 22kQ/B
P2: 470kQ/A
P3: 470kQ miniaturowy
potencjometr montażowy
Kondensatory
Cl: 3nF
C2, C5, Có: 100|iF/10V
C3, CIO: lOnF
C4, C9, Cli, C12: lOOnF
C7: 22|iF/10V
C8: 47^F/10V
Półprzewodniki
USl: HT8955A (DIP24)
US2: 41256 (lub 4164)
US3: LM386
Dl: dioda Zenera 5,1V/O,25W
Różne
Gl: miniaturowy głośnik 8..400
MIC: mikrofon pojemnościowy
Wll: włącznik zasilania (12V/
lOOmA)
jącej sygnał z dowolnego innego źródła, przy czym może okazać się konieczne dopasowanie jego amplitudy. Najprostszym wyjściem jest zastosowanie zamiast mikrofonu MIC potencjometru o rezystancji ok. 47kQ (rys. 6). Należy także koniecznie usunąć z płytki drukowanej rezystor R8. RR
Konstrukcja przedstawiona w artykule powstała w oparciu o materiały firmy Holtek.
Rys. 6. Sposób dołączenia potencjometru regulacji poziomu wejściowego.
Elektronika Praktyczna 3/98
67
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Mlnlprojekty" jest łatwość Ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż Ich złożoność i Inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Oświetlacz noktowizyjny do kamery wideo
-widzimy niewidzialne
Co robi szczur
w całkowitej,
absolutnej ciemności?
To oczywiste: tańczy
walca z wybranką
swego serca! Kłamstwo?
Być może, ale
spróbujcie mi
udowodnić, że kłamię!
Przecież mówimy
o szczurze
pozostającym
w absolutnej
ciemności i jeżeli
włączymy jakiekolwiek
widzialne światło, aby
zobaczyć co ten gryzoń
robi, to ciemność
przestanie być
absolutna!
Dajmy jednak spokój
tej scholastyce.
Dostarczamy
Czytelnikom EP
narzędzie, które
pozwoli udowodnić
jedn em u z redaktoró w
tego pisma, że z tym
szczurem to przesadził,
bo bez światła
widzialnego możemy
zobaczyć co on robi.
Układy umożliwiające widzenie w ciemnościach, zobaczenie niewidzialnego, są tymi, o które bardzo często dopominają się nasi Czytelnicy. Trudno nawet policzyć listy z prośbami o skonstruowanie noktowizora, który mógłby znaleźć zastosowanie np. przy badaniach przyrodniczych. Jak dotąd układ taki nie został zapro-jektowanyw Pracowni Konstrukcyjnej AVT, a to z bardzo prozaicznej przyczyny: niemożliwości zakupu odpowiednich przetworników.
Tak więc zbudowanie noktowizora, który moglibyśmy zakładać na oczy jak okulary (któż nie pamięta wspaniałych scen z "Milczenia owiec", w których przestępca tropiony przez śliczną agentkę FBI, używał właśnie takiego urządzenia) odkładamy na później. Na razie zajmiemy się czymś prostszym: układem, do którego możemy nabyć części za niewielką kwotę, w każdym sklepie z podzespołami elektronicznymi.
Współ cześnie produkowane diody IRED dysponują chyba dostateczną mocą, aby za ich pomocą oświetlić ma-
ły plan zdjęciowy? Teo-retyzowanie nic by tu nie dało i dlatego przeprowadzone zostały próby, których rezultaty przeszły najśmielsze oczekiwania.
Do testów były używane diody firmy KING-BRIGHT typu L-53SF4C i L-53F3C. Ponieważ rezultaty dla każdego z typów diod były nieco różne, w tab. 1 podajemy skróconą charakterystykę tych elementów.
Już pierwsze próby wykazały, że do oświetlenia małego planu zdjęciowego wielkości nie przekraczającej wymiarów kartki z zeszytu wystarczy użyć kilku diod. Od razu też pojawiły się problemy, których do końca nie udało się usunąć. Ale po kolei. Najpierw opowiedzmy o tym, co udało się zrobić i co można wykorzystać, a później powiemy o trudnościach.
Zdecydowanie najlepsze rezultaty uzyskano z diodami typu L-53F3C, co wydaje się świadczyć o tym, że kamera "lepiej widzi" podczerwień o większej długości fali, bardziej zbliżonej do zakresu światła widzialnego.
Po stwierdzeniu, że diody IRED doskonale nadają się do zbudowania oświetlacza do kamery, przyszła pora na dalsze eksperymenty. Pierwszym i jednocześnie najważniejszym była próba impulsowego zasilania diod. Kilka diod zostało połączonych ze sobą równolegle i zasilanych z kolektora tranzystora sterowanego z generatora o częs-totliwości ok. 20kHz. Po wzrokowej ocenie "siły" światła (oczywiście przez wizjer kamery) kolektor tranzystora zasilającego diody został zwarty do masy. Diody zaczęły od tej pory świecić światłem ciągłym. Okazało się, że - oceniana wprawdzie subiektywnie - jasność obrazu w wizjerze prawie się nie zmieniła.
Tak więc dowiedzieliśmy się dwóch rzeczy: że zbudowanie oświetlacza noktowizyjnego do kamery wideo jest w pełni możliwe i że możemy zastosować impulsowe zasilanie diod, co pozwoli na znaczna oszczędność energii. Ta druga możliwość ma szczególne znaczenie przy zasilaniu oświetlacza przenośnego, zamontowanego na kamerze wideo, a zasila-
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 3/9S
MINIPROJEKTY
Tabela 1.
Typ diody Materiaf Dfugość Obudowa fali
L-53SF4C L-53F3C
GaAlAs GaAs
880 nm 940 nm
przezr. przezr.
Sifa światfa
Ok. 1mW/cm2 Ok. 1mW/cm2
Kąt świecenia
30 30
nego z baterii lub akumulatorów.
Zdobyte doświadczenie pozwoliło na skonstruowanie prototypu układu, który przeszedł wszystkie stosowne próby, potwierdzając swoją użyteczność. Układ umożliwiał swobodne filmowanie nawet w bardzo dużych pomieszczeniach. Nieco gorzej wyglądała sprawa ze zdjęciami plenerowymi (brak odbicia światła od ścian), ale i tu uzyskaliśmy zadawalające rezultaty. Ocena pracy układu w plenerze była dość trudna, ponieważ nie istnieje całkowicie ciemne miejsce w terenie otwartym, nawet przy pochmurnym niebie.
Teraz należy powiedzieć parę słów o uzyskiwanym obrazie. Jest on oczywiście monochromatyczny, o niebieskawym odcieniu, nieco innym niż obraz z noktowizora. Szczegóły są doskonale widoczne, natomiast kamera wideo miała wyraźne kłopoty (przy testach z kamerowi-dem) z automatycznym ustawieniem ostrości. Trudno jednoznacznie stwierdzić, co powodowało ten efekt. Najprawdopodobniej przyczyną było to, że obiektyw był korygowany wyłącznie na światło widzialne, a ustawienie ostrości przy zdjęciach w podczerwieni jest nieco inne, niż przy świetle widzialnym. Jeśli chodzi
0 walory artystyczne obrazu, to są one godne najwyższego pożałowania. Ale nie o efekty artystyczne nam przecież chodziło, ale o prostą rejestrację rzeczywistości!
Na zakończenie tego przydługiego wywodu powiedzmy parę słów o sygnalizowanych już kłopotach. Spowodowane one były wąskim kątem świecenia diod IRED, wynoszącym ok. 30. Tymczasem najczęściej używanym kątem widzenia obiektywu - tak kamery, jak
1 aparatu fotograficznego -jest kąt 90, zbliżony do kąta widzenia oczu człowieka. Podczas filmowania kamerą wideo ten problem nie był szczególnie dokuczliwy, ponieważ zawsze można w niej, za pomocą transfokatora, nie-
co zmniejszyć kąt widzenia obiektywu. Natomiast obraz w naszej kamerze przemysłowej był doskonale oświetlony w kole wpisanym w prostokąt kadru, natomiast w rogach obrazu siła światła nieco malała. Można temu zaradzić na trzy sposoby:
- zakładając do kamery obiektyw o dłuższej ogniskowej,
- zmieniając ogniskową standardowego obiektywu za pomocą ujemnej soczewki nasadkowej. Ponieważ pracujemy ze światłem monochromatycznym, pogorszenie jakości obrazu po zastosowaniu soczewki nie powinno być zbyt rażące,
- ustawiając oświetlacz nieco za kamerą, co jednak może w pewnym stopniu zmniejszyć intensywność oświetlenie planu.
Można także poekspery-mentować z ustawieniem diod na płycie czołowej oświetlacza. Próby takie nie były wykonywane, ale można sądzić, że ustawienie diod w formie "wachlarza" o kącie rozwarcia ok. 90 powinno poprawić nieco równomierność oświetlenia planu.
Opis działania układu
Schemat elektryczny oświetlacza został pokazany na rys. 1. Wszystkie diody IRED zostały połączone szeregowo - równolegle, w jedenaście grup po 5 diod każda. Prąd płynący przez diody jest ograniczany za pomocą rezystorów szeregowych R1..R11.
Takie połączenie diod umożliwia zasilanie oświetlacza ze źródła o stosunkowo niskim napięciu. Diody są włączane za pomocą tranzystora Tl, którego baza jest sterowana przebiegiem prostokątnym z wyjścia generatora, zbudowanego z wykorzystaniem popularnego układu NE555 - ICl. Częstotliwość pracy tego generatora jest określona wartością rezystancji R13 i R14 oraz pojemnością C3 i z wartościami podanymi na schemacie wynosi ok. 300Hz.
Układ może być zasilany napięciem stałym o wartości 9..12YDC, niekoniecznie sta-
bilizowanym. Do pracy stacjonarnej najlepiej zastosować zasilacz sieciowy, natomiast przy pracy w terenie (np. podczas wykonywania zdjęć przyrodniczych) można zastosować zasilanie z 8 akumulatorków NiCd lub w ostateczności z baterii R20 w tej samej liczbie. Pobór prądu przez układ wynosi maksymalnie ok. 500mA, przy napięciu zasilania 12VDC.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych oświetlacza (widoki ścieżek znajdują się na wkładce wewnątrz numeru).
Na pierwszej płytce zostały umieszczone wszystkie diody IRED, a na drugiej pozostała część układu. Płytki zostały dokładnie zwymiaro-wane pod obudowę typu KM-48N i mogą zostać w niej zamocowane zamiast płyty czołowej, co pozwala na łatwe wykonanie urządzenia o zadawalających walorach estetycznych.
Montaż wykonujemy w typowy, wielokrotnie już omawiany na łamach EP sposób, rozpoczynając od elementów najmniejszych. Jedyną odrobinę trudniejszą czynnością będzie wlutowa-nie w pierwszą płytkę 55 diod IRED. Najlepiej zrobić to, przestrzegając następującej kolejności montażu: najpierw wlutować cztery dio-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R11: 30Q/0,5W
R12: 220Q
R13, R14: 75kQ
Kondensatory
Cl: 220^F/16V
C2: lOOnF
C3: 4,7nF
C4: lOnF
Półprzewodniki
Dl: D55 IRED (patrz opis)
ICl: NE555
Tl: BD911 lub podobny
Różne
Sl włgcznik dźwigienkowy
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVT pod oznaczeniem AVT-1175.
dy w czterech narożnikach płytki, lutując jedynie po jednej nóżce każdej z diod. Następnie należy włożyć w otwory w punktach lutowniczych wszystkie pozostałe diody i po ułożeniu pakietu na gładkiej powierzchni przylutować po jednej nóżce pozostałych diod. Ostatnią czynnością tego etapu montażu będzie wyrównanie szeregów diod i przylutowanie wszystkich ich nóżek.
Po zmontowaniu obydwóch płytek, należy podjąć decyzję, jak połączyć je ze sobą. Można zmontować je "plecami", czyli stronami lutowania do siebie, lub też połączyć płytki ułożone w jednym kierunku. W każ-
BCD EFGH 1JKL
OOOOOOOOOOO i OOOOOOOOOOO ? OOOOOOOOOOO * OOOOOOOOOOO
OOOOOOOOOOO^
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 3/98
MINIPROJEKTY
dym wypadku do połączę- Tak zmontowany pakiet W układzie prototypo- 3OD. Jednak w takim przy-
nie płytek potrzebne nam możemy, bez konieczności ja- wym zastosowano rezystory padku może okazać się ko-
będzie 12 odcinków sreb- kiekolwiek mocowania, umieś- ograniczające prąd płynący nieczne wyposażenie tran-
rzanki lub w ostateczności cić we wnętrzu obudowy KM- przez diody IRED o wartości zystora Tl w niewielki radia-
miedzianego drutu. Łączy- 48N. W obudowie pozostanie 68D. Gdyby jednak komuś za- tor. Wzmianka, że zmonto-
my ze sobą punkty A..L jeszcze ilość miejsca w zupeł- leżało na uzyskaniu jeszcze wany układ nie wymaga żad-
i A'..L' tak, aby płytki zna- ności wystarczająca na większego natężenia świat- nej regulacji ani uruchamia-
jdowały się w odległości ok. umieszczenie dwóch koszycz- ła, to można zastosować re- nia jest chyba zbędna.
1 cm od siebie. ków z akumulatorkami R6. zystory o wartości nawet Zbigniew Raabe, AVT
Elektronika Praktyczna 3/98 75
MINIPROJEKTY
Regulator oświetlenia z czujnikiem dotykowym
W grudniowych
"Mini projektach "
opisaliśmy konstrukcję
inteligentnego ściemniacza
oświetlenia, w którym
wszelkich regulacji
dokonywało się przy
p om o cy je dn ego przycisk u.
W ściemniaczu
opisanym w tym artykule
przycisk ten został
zastąpiony czujnikiem
dotykowym, który
znacznie podnosi walory
użytkowe regulatora.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 2MQ/0,5W
R2: 47kQ/2W
R3: 62kQ
R4: 10kQ
R5: 2MQ
R6: lkQ
Kondensatory
Cl: 100^F/16V
C2: 47nF
C3: 10jiF/16V
C4: lnF/1000V (montowany
poza płytkq drukowang)
Półprzewodniki
US1: HT77OOC (Holtek)
Dl: 1N4005
D2: BZW55 9V1
D3, D4: 1N4148
Trl: TLC336, BTA06-600 lub
podobny
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVT pod oznaczeniem AYT-1174.
Prezentowany układ, podobnie jak regulator z EP12/ 97, został wykonany w oparciu o specjalizowany układ scalony firmy Holtek. Zastosowanie układu HT77OOC uprościło w znacznym stopniu złożoność konstrukcji, co doskonale widać na schemacie z rys. 1.
Podstawowe parametry układu HT7700C
napięcie zasilania: 9..12V, prąd zasilania: 1..2mA, prąd wyjściowy wyjścia TRiG: 14mA,
częstotliwość taktowania automatu: 320kHz.
Dioda prostownicza Dl, rezystor R2 i dioda stabilizującą D2 spełniają rolę zasilacza układu USl. Kondensator Cl filtruje wyprostowane jednopołówkowo napięcie zasilania. Impulsy z wyjścia TRIG (pin 5 USl), które wyzwalają triak sterujący obciążeniem, są różniczkowane w układzie C2, R4. Stała czasowa tego układu została dobrana w taki sposób, aby wyzwolenie triaka nastąpiło jednokrotnie w czasie trwania każdej połówki sinusoi-dy napięcia sieciowego.
Układ sterujący włączaniem żarówek obciążających triak wykonano w taki sposób, aby zminimalizować zakłócenia generowane do oto-
Rys. 1.
czenia (wyłączanie obciążenia w "zerze" sieci). Rezystor Rl ogranicza prąd wejściowy wbudowanego w strukturę układu HT77OOC czujnika napięcia sieciowego (detektora zera), który współpracuje z modułem wyzwalania triaka.
Jak wspomniano na początku artykułu, sterowanie włączaniem, wyłączaniem i jasnością świecenia żarówki odbywa się przy pomocy czujnika dotykowego. Rolę takiego czujnika może spełniać metalowa płytka lub nawet kawałek odizolowanego przewodu. Kondensator C4 separuje galwanicznie czujnik od potencjału sieci energetycznej (musi to być kondensator o napięciu izolacji minimum 1000V), a rezystor R6 ogranicza prąd wpływający do wejścia SENSE układu HT77OOC. Diody D3 i D4 zapobiegają uszkodzeniu obwodu wejściowego napięciami o amplitudzie większej od napięcia zasilania układu.
Ponieważ wszystkie nastawy są dokonywane przy pomocy jednego czujnika, niezbędne jest jego odpowiednie dekodowanie. Na rys. 2 przedstawiono algorytm obrazujący sposób pracy regulatora. Za sterowanie pracą układu zgodnie z tym algorytmem odpowiada kil-kustanowy automat wbudowany w jego strukturę. Jest on taktowany sygnałem przebiegu prostokątnego, którego częstotliwość jest ustalana przy pomocy rezystora R3. Na rys. 3 przedstawiono rozmiesz-C1 czenie elementów c na płytce drukowanej, widok ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru.
Kondensator C4 ze względu na dość duże rozmiary nie
Rys. 2.
jest montowany na płytce drukowanej. Należy zwracać baczną uwagę na to, aby jego końcówka dochodząca do płytki czujnika nie zetknęła się z jakimkolwiek punktem na płytce drukowanej. Grozi to bowiem niebezpieczeństwem porażenia użytkownika! W egzemplarzu modelowym kondensator ten został przyklejony "gorącym" klejem silikonowym od spodu płytki. KR
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 3/98
75
NOWE PODZESPOŁY
Nowe układy programowalne firmy y y
Jeden z liderów rynku układów FPGA (ang. Field Pro-grammable Gate Array] - firma Xilinx - wprowadziła do produkcją nową rodzinę układów programowalnych dużej skali integracji, która nosi nazwę S par tan.
Są to układy o architekturze bardzo zbliżonej do popularnej rodziny XC5000, docelowo o dość dużej gęstości upakowania (do 40000 bramek przeliczeniowych, przy 1862 celach z 4-wejściową LUT] i "bardzo niskiej cenie. Obniżenie ceny uzyskano przede wszystki dzięki zastosowaniu przy produkcji układów udoskonalonej
Tabela 1.
technologii 0,5|Xm. Docelowo jest planowane
zastosowanie technologii 0,25|Xm z pięciokrotną metalizacją, co pozwoli niemal dwukrotnie obniżyć ceny układów, przy tej samej gęstości upakowania.
Układy Spartan ce-TM chuje duża szybkość pracy (ponad SOMHz], istnieje także możliwość wy-/{ korzy s ty wania wybranej części matrycy jako szybkiej, dwuportowej pamięci RAM. W tab. 1 przedstawiono zestawienie układów serii Spartan pierwszej gene-- , racji, które są już dostępne u deale-FPGA/ row xilinxa.
SPARTAN
XCS05/XL XCS10/XL XCS20/XL XCS30/XL XCS40/XL
Liczba brarnek[tys ] 2 5 3 10 7 20 10 30 13 40
Liczba cel (w skład każde] wchodzą przerzutnik i 4-we|ściowe LUT) 238 466 950 1368 1862
Liczba prze rzutników 360 616 1120 1536 2016
Maksymalna pojemność pamięci RAM [b] 3200 6272 12800 18432 25088
Liczba wejść i wyjść 80 112 160 192 224
Nowy wzmacniacz firmy
PHILIPS
1OCkiF-
aaonF
Glośnotó
Philips wprowadził do produkcji bardzo interesujący układ wzmacniacza mocy do zastosowań audio. Uproszczony schemat blokowy układu TDA8551 przedstawiono na rys. 1. W strukturze tego układu zintegrowano mostkowy wzmacniacz mocy, układ sterowania trybami pracy oraz 64-stopniowy potencjometr elektroniczny z układem sterującym. Potencjometr ten jest sterowany przez jeden z pinówi do którego podłączono detektor rozróżniający poziomy napięcia na wejściu.
Regulacja głośności ,,w górę" odbywa się poprzez podawanie na wejście regulacyjne impulsów o poziomie logicznym ,,l". Regulacja ,,w dół" jest możliwa poprzez sterowanie tego wejścia impulsami o poziomie logicznym ,,0". Pozostawienie wejścia sterującego nie podłączonego nie powoduje zmian głośności.
Podobne, trójstanowe kodowanie zastosowano do sterowania pracą modułu wyboru trybu pra- rys i
cy. Poprzez podanie odpowiedniego stanu logicznego lub pozostawienie wejścia sterującego bez podłączenia jest możliwe przełączenie układu TDA8551 w tryb wyciszania (mute], obniżonego poboru mocy (standby] lub normalnej pracy. Przełączanie pomiędzy trybami pracy nie jest słyszane przez użytkownika, ponieważ w układ TDA8551 wbudowano specjalny moduł wyciszania.
Zalecane napięcie zasilania układu TDA8551 wynosi 5V, przy którym oddaje on do 8Q obciążenia maksymalnie 1,4W. Są dostępne dwie wersje obudów: do montażu przewlekanego DIP8 (oznaczenie TDA8551] i SMD - SOS (TDAB551T).
IOOuF
220 lF
o+sv
Foton dom otr
Blaktro rwany zb
ŚtofOwnrwtm
trybami prawy
mocy
TDflBMl
Elektronika Praktyczna 3/9S
77
NOWE PODZESPOŁY
Zintegrowany port wejścia-wyjścia firmy
Jednym z najnowszych opracowań firmy Xicor jest układ zintegrowanego portu I/O dla systemów mikroprocesorowych, który nosi oznaczenie X5114.
Na rys. 2 przedstawiono schemat blokowy tego układu. Integruje on w sobie trzy zasadnicze bloki:
- Dwa niezależne interfejsy SPI.
- 512 bajtów pamięci EEPROM.
- Dwa 8-bitowe, konfigurowalne porty wej-Scia-wyjScia. Port "B" może pracować
w trybie konfigurowanego (4 podtryby) handshake. Port "A" można zaprogramować jako proste wejScie analogowe - ma on bowiem wbudowany komparator o programowanym (3-bitowo) progu odniesienia. Napięcie wejSciowe jest porównywane z wartoScią zapisaną w rejestrze Desi-red Va!ue A.
Oprócz pamięci EEPROM, która może być wykorzystywana do przechowywania dowolnych danych, w strukturze układu X5114
znajduje się kilka rejestrów EEPROM. Na rys. 2 zaznaczono je czarnym cieniem pod symbolem rejestru.
Dodatkowym wyposażeniem prezentowanego układu jest programowany maską blok generacji przerwań oraz dekoder adresowy, który umożliwia włączenie w jeden system mikroprocesorowy aż 255 układów X5114.
Obecnie są dostępne dwie wersje obudów: PLCC44 oraz przystosowana do montażu powierzchniowego PQFP48.
A7
? -
EEPROM
PortAEachPh
Deslred \falue
Port A Latch
Output
Intenupt Logic
Input
Threshold Adjust
Rys. 2.
Intermpt Control A/B
Intemjpt Logic
Handshake
Logic (PB7 - PB4)
PortB
Latch
Output
Port A Handshaka
Input
PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PAO
-*Ś IROA -*- IRQB PCE
Port B Each Pin
PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PBO
Liniowe czujniki pola magnetycznego
Szerokie grono czujników półprzewodnikowych produkowanych przez Analog Devi-ces poszerzyło się o układ AD22151, który jest scalonym przetwornikiem natężenia pola magnetycznego na napięcie.
X SWTCHES
____1
Schemat blokowy tego układu przedstawiono na rys. 3. Na rys. 4 znajduje się jego podstawowy schemat aplikacyjny.
We wnętrzu układu znajduje się polaryzowany czujnik pola magnetycznego, który wykorzystuje zjawisko Halla. Układ został opracowany tak, aby maksymalnie zredukować wpływ zmian temperatury na wynik przetwarzania. ^ W zależnoSci od wymagań stawianych aplikacji, w której zastosowano układ AD22151, jest możliwe skonfigurowanie go do pracy w trybie bipolarnym lub unipolarnym, przy czym w obydwu konfiguracjach struk-
ANALOG DEVICES
Rys. 3.
tura jest zasilana pojedynczym napięciem 5V. Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 3/98
NOWE PODZESPOŁY
Nowy potencjometr elektroniczny firmy
Na rys. 5 przedstawiono schemat budowy wewnętrznej nowego potencjometru elektronicznego, który zosta! opracowany przez firmę Xicor. Nosi on oznaczenie X9418.
W jednej obudowie zintegrowano dwa 64-pozycyjne potencjometry, sterowane przy pomocy szyny PC. Każdy z potencjometrów ma cztery rejestry EEPROM, w których są zapisane niezależne od siebie nastawy. Po włączeniu zasilania potencjometry są ustawiane w pozycji zależnejgQ|__ od wartości zapisa-gDA-nej w rejestrach RO. W odróżnieniu od większości dostępnych na rynku układów współpracujących z szyną PC układ X9418 ma wyprowadzone na
zewnątrz cztery piny adresowe, dzięki czemu jest możliwe połączenie w jednym systemie do 16 takich układów jednocześnie. Układ X9418 występuje w dwóch wersjach napięciowych: 5V i 2,7V (nosi ona oznaczenie X94l8-2,7]. Są dostępne trzy wersje obudów: standardowa DIP24 oraz dwie przystosowane do montażu powierzchniowego: SOIC24 iTSSOP24.
VH0
Dekoder audio standardu MPEG2 firmy ^PHILIPS
Rosnąca popularność standardu kompresji dźwięku i obrazu MPEG2 powoduje, że specjalizowane układy do dekompresji i obróbki sygnałów są nieustannie udoskonalane.
Firma Philips wprowadziła niedawno na rynek układ wielokanałowego dekodera audio MPEG2, który nosi oznaczenie SAA250 3. Jest on w pełni kompatybilny ze standardem MPEGl, co pozwala stosować go w większości dotychczasowych aplikacji, bez konieczności modyfikacji oprogramowania.
Sterowanie pracą układu odbywa się poprzez szynę PC, a współpraca z zewnętrznymi urządzeniami audio możliwa jest dzięki zastosowaniu portów zgodnych z IEC1937 (I2S].
Czytnik odcisków placów firmy SIEMENS
Firma Siemens opracowała półprzewodnikowy czytnik odcisków palców, który może znaleźć zastosowanie w systemach kontroli dostępu i innych układach automatycznej identyfikacji ludzi. Jak powszechnie wiadomo porównywanie odcisków palców jest jedną z najbardziej niezawodnych metod identyfikacji.
Struktura opracowana przez Siemensa pozwala odróżnić aż 64 stopnie szarości, przy maksymalnej rozdzielczości 5OOdpi.
Elektronika Praktyczna 3/9S
NOWE PODZESPOŁY
Niezwykły mikrokontroler firmy Lw7 SGS-THOMSON
Pisaliśmy już na lamach EP o mikrokontrolerach rodziny ST6 2 firmy SGS-Thomson. Ostatnio firma ta zaprezentowała niezwykle interesujący uldad, stanowiący hybrydę prostego kontrolera z mostkowym wzmacniaczem dużej mocy, nosi on oznaczeń ie L9 94 2. Uproszczony schemat blokowy tego uldadu przedstawiono na rys. 6.
W skład otoczenia "rdzenia" procesora wchodzą następujące elementy:
- pamięć programu ROM 4kB;
- pamięć danych RAM 128B;
- timer watchdog;
- 8-bitowy timer z 7-bitowym preskalerem;
- 4-bitowy uniwersalny port I/O;
- kompletny interfejs CAN (sterownik + wzmacniacz linii], który pozwala stosować kontroler jako inteligentny terminal w sieci sterowania samochodów.
W strukturę układu L9942 wbudowano także stabilizator napięcia zasilającego, dzięki czemu jest możliwe bezpośrednie zasilanie proceso- ___i
ra z instalacji samo- VBatt ^^ chodowej. Stabilizator ~~ wyposażono w moduł kontrolera napięcia zasilającego, który odpowiada za poprawne zerowanie procesora po włączeniu zasilania. Układ L9942 ma ponadto wbudowany 6-bitowy interfejs klawiatury z układami likwidującymi drgania zestyków.
Elementami wyjściowymi mocy są tranzystory polowe wykonane w nowoczesnej Rys. ó.
technologii DMOS. Nominalny prąd ciągły drenów tych tranzystorów wynosi 3,5A, ale są dopuszczalne krótkotrwałe przeciążenia do 6A. Rezystancja włączonego kanału nie przekracza 200mQ. Stopień wyjściowy jest zabezpieczony termicznie i przeciwzwarciowo (bity statusu], dzięki czemu programista może zapobiegać uszkodzeniu tych elementów.
Obecnie układ L9942 jest dostępny tylko w wersji z pamięcią ROM i w obudowie Po-werSO36, która jest zintegrowana z minia-tu ro wy m rad i a to rem.
Nowy procesor z pamięcią Flash firmy
Atmel nieustannie rozwija rodzinę dobrze już zadomowionych na rynku elektroniki procesorów z pamięcią Flash. Najnowszym opracowaniem tej firmy jest procesor kompatybilny z układami MCS-51, noszący oznaczenie AT89S4D12.
Ma on wbudowaną w strukturę pamięć reprogramowalną o pojemności l32kB. Składa się ona z dwóch części - l28kB pamięci programu programowanej w systemie (jest ona podzielona na dwie strony] i 4kB pamięci programowanej przez program sterujący pracą procesora. Pamięć RAM ma 256B
(w tym standardowy obszar SFR]. Ponadto procesor ma wbudowane dwa rejestry PDR, port szeregowy SPI i oscylator taktujący o częstotliwości l2MHz.
Procesor AT89S4D12 jest przystosowany do zasilania napięciem 3,3V i w przeciwieństwie do swoich starszych braci ma wyprowadzone na zewnątrz tylko pięć programowalnych linii I/O (Pl.0,.1.4]!
Prezentowany układ jest dostępny w dwóch rodzajach obudów: 32-pinowej PLCC o raz miniaturowej obudowie SOIC28.
80
Elektronika Praktyczna 3/9S
iS P R Z Ę T
Sieci o inteligencji rozproszonej -LonWorks, część 4
Transmisja w sieci LonWorks
może praktycznie odbywać się
przy pomocy dowolnych mediów
komunikacyjnych, a urządzenia
stosowane w systemie mogą
pochodzić od różnych
producentów. Są to podstawowe
kryteria sieci otwartej.
W początkowej fazie
wprowadzania sieci LonWorks,
firma Echelon zaproponowała
pewne standardowe urządzenia,
które stały się wzorcem dla
innych producentów.
W artykule pokrótce
przedstawiamy niektóre z nich
oraz narzędzia projektowe
ułatwiające budowanie sieci.
Elementy systemu sieci
FTT-10 - najprostszy, a zarazem najbardziej uniwersalny transceiver. Pozwala na budowanie sieci o topologii mieszanej. Oznacza to, że węzły można łączyć ze sobą w dowolny sposób (np. gwiazda, później pętla, dalej magistrala i znowu gwiazda).
Jest to więc doskonale rozwiązanie, głównie ze względu na prostotę rozbudowywania sieci - zawsze można coś nowego do niej dołączyć, nie przejmując się tym, jak na danym odcinku instalacji są położone kable. Po prostu trzeba znaleźć kabel LonWorks i "podpiąć" się do niego! Transmisja odbywa się z prędkością 78kb/s na odległość minimum 2700m (skrętka z dwustronnym dopasowaniem), lub minimum 500m (przy sieci o topologii dowolnej, mieszanej).
LPT-10 - podobny do FTT-10 z tym, że tą samą parą przewodów można jednocześnie zasilać węzeł sieci (można do węzła podłączyć odbiorniki energii, jak np. przekaźnik o poborze prądu rzędu lOOmA!) i przesłać dane z prędkością 78kb/s! Zasięg ok. 500m (topologia dowolna, mieszana) lub 2 2 0 Om (skrętka z dwustronnym dopasowaniem).
TP/XF-78 i TP/XF-1250 - transceive-ry sieci o topologii magistralowej i transmisji odpowiednio 78kb/s (zasięg min. 1400m) i l,25Mb/s (zasięg min. 130m).
PLT-21 - każdy dom już okablowano pod sieć tego typu! Jak? Kiedy? Gdy tylko podłączono do niego energię elektryczną! Ten transceiver bardzo wolno (do 5kb/s), ale skutecznie (dzięki wbudowanemu procesorowi sygnałowemu) przesyła i odbiera dane przez sieć energetyczną 220V. Trudno tu jednoznacznie mówić o zasięgu, bo jest on zależny od jakości okablowania i rodzaju obciążeń sieci energetycznej. Generalnie, w obrębie jednego transformatora stacji przesyłowej powinien działać.
Istnieją także rozwiązania transceive-rów radiowych i światłowodowych, lecz nie są one oferowane przez Echelon, aczkolwiek są wykorzystywane w wielu aplikacjach. Jedną z bardzo atrakcyjnych, szczególnie w naszym klimacie, cech tych transceiverów jest fakt, że pracują w temperaturach od -40C do + 85C, a więc jeszcze ten drobiazg zdjęto z barków projektanta węzłów sieci!
Narzędzia projektowe
Najprostszym zestawem uruchomieniowym jest NodeBuilder. Komplet zawiera narzędzia pozwalające na pro-
jektowanie inteligentnych urządzeń dla sieci LonWorks i z ekonomicznego punktu widzenia wydaje się być bardzo dobrym rozwiązaniem.
W skład zestawu wchodzi karta interfejsu do komputera, oprogramowanie pod Windows, prototypowy węzeł sieci oraz dwa transceivery pozwalające na komunikację z węzłem. Co najciekawsze, to zestaw zawiera kompilator języka Neuron-C (zmodyfikowana wersja standardowego ANSI-C).
Zintegrowane środowisko programowania pozwala zarówno na prostą edycję kodu, jak i może poprowadzić prawie "za rękę" poprzez rozbudowane menu, gdzie praktycznie tylko parametry wejściowe procedur należy dopisać do stworzonego prawie automatycznie kodu. Wbudowany debugger ułatwia programiście zadanie pomagając zidentyfikować ewentualne niedociągnięcia napisanej aplikacji. Wbudowana przeglądarka zmiennych sieciowych pozwala na obserwację w czasie rzeczywistym tego, co aktualnie dzieje się w sieci (jakie zmienne sieciowe są dostępne, jakie mają wartości). Aplikację można testować zarówno przy pomocy komputera, ładując ją do pamięci RAM węzła prototypowego, jak i przez załadowanie programu do pamięci Flash (pamiętajmy, że Flash ma ograniczoną liczbę cykli zapis/kasowanie) i testowanie urządzenia w pracującej sieci.
W zestawie zawarto także uniwersalną płytkę zawierającą układy we/wy podłączane bezpośrednio do 11 uniwersalnych wyprowadzeń procesora Neuron. Płytka zawiera 4-kanałowy, 6-bitowy przetwornik C/A, 5-kanałowy, 10-bitowy przetwornik A/C, zegar czasu rzeczywistego, 5-cyfrowy, 7-segmen-towy wyświetlacz LED, cyfrowy potencjometr, brzęczyk piezoelektryczny, czujnik temperatury, dwa przełączniki impulsowe i dwie diody świecące.
Dla projektantów dużych sieci Echelon opracował zestaw uruchomieniowy LonBuilder. Jest to zestaw pozwalający na jednoczesne projektowanie kilku węzłów sieci. Tak jak NodeBuilder , zawiera on kompletne zintegrowane środowisko programisty, interfejs do komputera, serwer DDE, kompilator, linker i debugger "Neuron C" z tym, że oprogramowanie to działa w systemie DOS.
System pozwala także na pełną integrację sieci LonWorks, wykonywanie logicznych połączeń pomiędzy węzłami istniejącej sieci, identyfikację węz-
Elektronika Praktyczna 3/98
81
SPRZĘT
lów sieci i analizę protokołu. Ma także dodatkową zaletę - w jego skład wchodzą dwa emulatory węzła (Neurona), z możliwością dołożenia kolejnych.
Jest to więc kompletne narzędzie pozwalające zrobić praktycznie wszystko, zarówno z siecią, jak i bardziej złożonymi aplikacjami węzłów (wymagającymi w czasie projektowania współpracy na bieżąco, w celu np. uzyskania współzależności zmiennych kilku węzłów mających później stanowić część np. jakiejś maszyny). Zestaw ten polecany jest dużym przedsiębiorstwom, które zajmują się zarówno projektowaniem pojedynczych węzłów sieci (np. czujnik temperatury), jak również kompletnych urządzeń (np. maszyna drukarska, zestaw transporterów taśmowych). Zazwyczaj jego uzupełnienie stanowi kilka NodeBuilderów. Jest to bardzo dobre rozwiązanie, niestety ze względu na cenę nie dla każdego.
Kolejnymi narzędziami wspomagającymi projektowanie sieci są LonMaker i LonProfiler. Są to narzędzia programowe do tworzenia bazy danych urządzeń sieci LonWorks i zmiennych sieciowych. Stanowią niejako uzupełnienie dla systemu NodeBuilder (LonBuilder ma te narzędzia wbudowane), jakkolwiek mogą być używane zupełnie niezależnie od systemów sprzętowych, np. do instalacji i obsługi elementów sieci dostarczonych przez innego producenta.
Oprogramowanie to ma stosunkowo niewielkie wymagania sprzętowe (procesor 80286, 540kB pamięci RAM i zaledwie 4MB miejsca na dysku twardym), co czyni go bardzo praktycznym szczególnie w przypadku, gdy instalacja działa bez żadnego komputera stacjonarnego - wystarczy wtedy tylko komputerek klasy laptop (albo nawet handheld) i to wszystko: możemy zmienić parametry sieci, zainstalować nowe czujniki, itp.
Oczywiście, jest potrzebny do tego jakiś interfejs, a tych jest do dyspozycji kilka:
FTT-10 LPT-10 TP/XF-78 TP/XF-125O PLT-21
Sieć dowolna (magistrala, pętla, gwiazda) magistrala sieć 220V
Typ transmisji różnicowy Manchester BPSK(DSP "na pokładzie")
Pobór prądu 5rnA (odbiór) 20rnA (nadawanie) bd IO171A bd
Szybkość transmisji 78kbps 1,25Mbps 5kbps
Maksymalna liczba trans-celverów w segmencie sieci 64 128 5V 25mA/node 64 5V 50mA/node 32 5V IOO171 A/node 64 (0-70C) 44 (-40- +85C) 64(0-70C) 32 (-20- +85C) 16(-40-+85C) bd
Zasilanie +5VDC ą5% +42,2VDC +5VDC ą5% +8-+16VDC
długość sieci do 1000m do 500m do 5400m do 2700i7i do IOOO171 do 500i7i do 4400i7i do 2200i7i min. 1400rn min. 130rn bd
dopuszczalna wilgotność (przy pracy) 20-90% 50C 20-90% 70C
dopuszczalna wilgotność (składowania) 95% 50C 95% 70C
zakrestemperatur pracy 1 składowania -40-+85C
bd-brak danych
PCC-10 - karta typu PCMCIA (do komputerów przenośnych) zawiera wbudowany transceiver FT-10 (kompatybilny zarówno ze standardem fre-e-topology, jak i link-power), pozwalający również podłączyć inne trans-ceivery poprzez 15-pinowe złącze. Występuje również w wersji z wbudowanym analizatorem protokołu; SLTA-2 - interfejs szeregowy (transmisja w standardzie EIA-323C: 1200 do 115200b/s), posiadający możliwość dołączenia od strony sieci LonWorks transceiverów: FT-10, TP-7 8, TP-1250 lub RS485. Realizuje rozkazy zgodne ze stadardem Hayes do konfiguracji zdalnej. Rozwiązanie to stanowi dosyć prostą alternatywę dla stacji roboczych pracujących zarówno pod systemem DOS, jak i UNIX; PCLTA - adapter sieci LonWorks
w postaci karty ISA do komputera, jest dostępny w wersji jedno- i dwu-kanałowej, pozwala na dołączenie praktycznie każdego modułowego transceivera sieci LonWorks. Mając do dyspozycji tak szeroki wachlarz podzespołów i narzędzi, można bardzo elastycznie dopasować inwestycje do aktualnych potrzeb: albo zająć się projektowaniem węzłów sieci (zaworów, czujników, wyświetlaczy itp.) z wbudowaną "inteligencją", albo zająć się integrowaniem gotowych węzłów (kupionych gdzieś na świecie) z gotową siecią (i np. napisaniem aplikacji wizualizując ej/sterując ej zachowaniem jakiegoś układu automatyki). Nic nie stoi na przeszkodzie by zająć się i jednym, i drugim. Olaf Lewiński
82
Elektronika Praktyczna 3/98
SPRZĘT
Wyświetlacze ciekłokrystaliczne na zamówienie
Wielu producentów urządzeń
elektronicznych w kraju i za
granicą pragnie wypromować
swoje wyroby, podkreślając ich
nowoczesność, funkcjonalność
i niską cenę. Aby
zminimalizować koszty
elementów, nie redukując liczby
dostępnych funkcji, zmniejsza się
często estetykę urządzenia,
czytelność informacji wyjściowych
i prostotę obsługi. Wydaje się, że
w dobie masowej elektronizacji
urządzeń powszechnego użytku
i coraz tańszych technologii, taki
kompromis staje się niepotrzebny.
O tym, jak go uniknąć piszemy
w artykule.
O 1=1
0 o
B
o
Rys, 2,
..ŚŚmil
8BBB
prędkość chwłowa prędkość Średnia zuztcie paliwa chwilowe zużycie paliwa iredme
ClSNENIEWODY
ciSnenie oleju
IBBc
Rys, 3,
Z doświadczeń wiadomo, że człowiek stosunkowo wolno analizuje liczby. Czy 1450 obr./min to dużo, czy mało? Dopiero odniesienie do pełnej skali daje więcej informacji o odczytywanej wielkości.
Dlatego też w motoryzacji nie przyjęły się lansowane w latach '80 tablice wskaźników, przedstawiające najważniejsze informacje tylko w formie cyfrowej. Również coraz więcej elektronicznych zegarków ma poza wyświetlaczem tradycyjny, dużo czytelniejszy cyferblat. W obu tych przykładach dokładny wyświetlacz jest dodatkiem. Generalnie utrwala się tendencja, aby każdy stan pracy układu był sygnalizowany jakimś prostym, łatwo kojarzącym się symbolem, a każdy wynik w miarę możliwości, oprócz cyfr, był ilustrowany w sposób zbliżony do analogowego.
Niniejszy artykuł ma na celu zwrócenie uwagi konstruktorów i producentów na wyświetlacze ciekłokrystaliczne, uwzględniające powyższe spostrzeżenia, a także ukazuje korzyści wynikające ze stosowania LCD, w porównaniu z innymi rozwiązaniami.
Obszary zastosowań diod LED i paneli LCD
Dotychczas, najczęściej stosowanym rozwiązaniem do sygnalizacji wyników w urządzeniach pomiarowych były siedmio- lub czternastosegmentowe wyświetlacze LED z dodatkowymi diodami wskazującymi jednostki lub stany pracy urządzenia. Duży pobór prądu oraz gabaryty ograniczają obszar zastosowań takich elementów. Argumentem przemawiającym na korzyść wyświetlaczy LED jest prostota sterowania.
Wydaje się jednak, że przy szerokiej ofercie układów scalonych sterującymi wyświetlaczami LCD, problem ten przestaje być aż tak istotny. Należy zwrócić także uwagę na fakt, że konstruktor posiada do dyspozycji tylko kilka gotowych elementów: pojedyncze diody o różnych kształtach i rozmiarach, cyfry siedmio segmentowe, znaki alfanumeryczne, proste linijki diodowe i matryce diodowe. Biorąc pod uwagę koszty poszczególnych elementów, to przy większych seriach produkcyjnych uzasadnione jest użycie tylko pierwszych dwóch wymienionych podzespołów. W przypadku zastosowania wyświetlacza ciekłokrystalicznego wykonanego na zamówienie, powyższe problemy przestają być istotne. Rozmieszczenie poszczególnych symboli czy znaków jest całkowicie dowolne, ograniczone jedynie funkcjonalnością, czytelnością oraz estetyką, a nie gabarytami zewnętrznych elementów składowych, jak to ma
miejsce
* " w przypadku wy-
świetlaczy zbudowanych z elementów diodowych. Rys. 1 i 2 pokazują przykładowe rozwiązania wskaźników temperatury oraz wskaźniki stopnia napełnienia zbiornika, wykonane na elementach LED oraz na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym.
Porównanie rozwiązań na modułach LCD i panelu LCD
Przyzwyczailiśmy się do widoku urządzeń elektronicznych posiadających standardowy alfanumeryczny wyświetlacz ciekłokrystaliczny (moduł). Jednak często obsługa takiego urządzenia wymaga poznania skomplikowanej procedury wyboru dostępnych funkcji. Dodatkowo, próba wyświetlenia kilku informacji jednocześnie powoduje konieczność sekwencyjnego ich ukazywania, co w znacznym stopniu komplikuje obsługę i pogarsza czytelność przekazu.
W zasadzie nie ma możliwości wyświetlania własnych symboli (lub ograniczenia ich do matrycy 5x7 znaków). Zastąpienie wyświetlaczy alfanumerycznych wyświetlaczami graficznymi ma uzasadnienie ekonomiczne tylko przy małych seriach produkcyjnych. Warto więc zastanowić się nad innymi, możliwymi rozwiązaniami. W wielu przypadkach istnieje możliwość wykonania wyświetlacza LCD, który może jednocześnie pokazywać kilka wielkości w prosty i czytelny sposób. Na rys. 3 pokazano przykładowo wyświetlacz do samochodowego komputera pokładowego.
Jeśli wymogi użytkowe urządzenia nakazują zastosowanie alfanumerycznego modułu, to można dostosować gabaryty wyświetlacza do wielkości projektowanego urządzenia. Wymiary zewnętrzne modułów mogą być podobne wielkością do wyświetlaczy stosowanych w telefonach komórkowych, radiotelefonach czy miniaturowych sterownikach przemysłowych, jak i mogą być na tyle duże, aby znaki były widoczne z dużej odległości. Na rys. 4 i 5 pokazano, jak znacznie mogą różnić się one wymiarami.
Porównanie kosztów
Nie wszyscy producenci wiedzą, jak zrobić kosztorys nowego urządzenia, które zawiera wyświetlacz ciekłokrystaliczny wykonany według jego specyfikacji. Spróbujmy przeprowadzić szacunkowe porównanie kosztów przy zastosowaniu standardowego wyświetlacza alfanumerycznego 20x2 linie w panelu LCD o wymiarach 30x60mm.
Elektronika Praktyczna 3/98
83
SPRZĘT
45.00 mm
Rys,
Przy założeniu wielkości produkcji 1000..3000 sztuk rocznie, możemy przyjąć cenę wyświetlacza 20x2 - typu STN, bez podświetlania, na 38..40zl. Oznaczało sumaryczny wydatek w granicach 38..120 tysięcy zl. W kalkulacji kosztów układu z panelem LCD należy uwzględnić trzy czynniki:
1. Koszt opracowania, który należy przyjąć na poziomie 6..7tys. zł.
2. Koszt wyświetlacza 30x60mm należy oszacować na 10..11zł/szt.
3. Sterownik wyświetlacza, którego koszt wyniesie ok. 8..10 zł (przyjęto, że system mikroprocesorowy jest identyczny w obu przypadkach).
Rozkładając równomiernie koszty opracowania wyświetlaczy w pierwszym roku produkcji, otrzymujemy komplet w cenie 27zł dla lOOOszt./rok lub ok. 20 zł/kpl. dla produkcji 3000szt./rok.
Oznaczało wydatek w granicach 27..60 tys. zł. W następnych latach w koszcie kompletu sterownik+wyświetlać z nie uwzględniamy już kosztów opracowania (które zostały poniesione na początku i zostały zamortyzowane w pierwszym roku produkcji), co daje nam cenę kompletu na poziomie 18..21 zł.
Do oszacowań można przyjąć liniową zależność ceny wyświetlacza od jego powierzchni. Wynika z tego, że nawet dwukrotne zwiększenie powierzchni będzie czynić to rozwiązanie ciągle atrakcyjnym i ekonomicznie uzasadnionym.
Oszacowanie kosztów dla alfanumerycznych wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (modułów), wykonywanych na zamówienie, jest trudniejsze niż w przypadku panelu LCD. Cena modułu jest zależna od większej liczby czynników (powierzchni szkła i obwodu drukowanego, typu kontrolera, skali produkcji, typu podświetlania itp). Można jednak założyć, że stosunek kosztów opracowania do kosztów jednostkowego modułu jest niższy niż przy panelu LCD.
Firma JM elektronik z Gliwic specjalizuje się w dostawach wyświetlaczy ciekłokrystalicznych wykonanych według planu i pomysłu producentów urządzeń elektronicznych. Oferuje ona pełną pomoc techniczną, łącznie z wizytą swych inżynierów w firmach zainteresowanych wykonaniem dla nich wyświetlacza. Procedura zamawiania wyświetlaczy sprowadza się do następujących etapów.
oo se
---
Rys, 5,
Producent dostarcza rysunek z pomysłem wyświetlacza i określa jego gabaryty.
Firma JM elektronik dostarcza rysunek techniczny, precyzuje koszty opracowania oraz cenę jednostkową wyświetlacza.
Po końcowej akceptacji rysunku technicznego następuje wykonanie masek i całego oprzyrządowania niezbędnego do produkcji wyświetlacza.
Po miesiącu odbiorca otrzymuje 10-15 próbek do testowania.
Po 40 dniach od momentu akceptacji próbek odbiorca może otrzymać pierwszą serię wyświetlaczy. Marek Płoszaj
Osoby zainteresowane wykonaniem wyświetlaczy ciekłokrystalicznych na zamówienie mogą się kontaktować pod adresem: JM elektronik Export- Import, ul. Wybrzeże W.P. 11, 44-100 Gliwice, tel. (032) 31-25-29, 230-67-41, fax: (032) 31-13-26.
e-mail: jm@jm.com.pl h ttp :IIwww.jm. com .pl
84
Elektronika Praktyczna 3/98
TEST
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów SHARC
Technika cyfrowej obróbki
sygnałów obrosła legendą i to nie
tylko wśród elektroników.
Podobno procesory DSP potrafią
wszystko - począwszy od prostej
filtracji sygnału, aż po tworzenie
rozbudowanych obrazów
dźwiękowych w sztucznej
przestrzeni. To musi być bardzo
trudne...
Jak to wygląda naprawdę można
się przekonać kupując zestaw
firmy Analog Devices, który
prezentujemy w artykule. W jego
skład wchodzi m.in. proste
oprogramowanie projektowe oraz
szereg ciekawych przykładów,
które pozwolą zorientować się
o co tak naprawdę w tym
wszystkim chodzi.
Układy ADSP-2106X SHARC reprezentują nową, niezwykle wydajną linię zmienno-przecinkowych procesorów DSP. Niezwykle efektowne rozszerzenie nazwy tych procesorów wywodzi się od skrótu z angielskiego: Super Harvard ARchitecttfre Computer, co w praktyce oznacza, że procesor jest wyposażony w cztery niezależne szyny do przesyłania informacji. Dwie z nich są przeznaczone dla danych, po jednej - dla instrukcji i dla obsługi portów wejścia-wyjścia.
Elektronika Praktyczna 1/98
Procesor zastosowany w prezentowanym zestawie integruje w jednej strukturze 3 2-bitową zmiennoprzecinkową jednostkę arytmetyczną, synchroniczny port szeregowy o szybkości przesyłu danych 40Mb/s, możliwość współpracy z układami telekomunikacyjnymi zgodnymi ze standardem |xLAW/ A-LAW, sześć bardzo szybkich kanałów DMA, a także lMb konfigurowalnej pamięci SRAM. Maksymalna częstotliwość taktowania rdzenia procesora wynosi 40MHz, dzięki czemu czas pojedynczego cyklu maszynowego wynosi zaledwie 25ns. Ogromna częstotliwość taktowania spowodowała konieczność zastosowania dla procesora obudowy zintegrowanej z radiatorem.
Ponieważ procesor ADSP-21061 opracowano bardzo niedawno, jest on standardowo wyposażony w interfejs JTAG, przy pomocy którego możliwe jest testowanie procesora po zam on to wa-niu go do systemu.
N a
"po kład zie"
31
TEST
Rys. 1.
płytki wchodzącej w skład zestawu znajdują
się także:
- szybki interfejs szeregowy, odpowiednik układu UART16550,
- zintegrowany port wejścia-wyjścia analogowego (AD1847], nazwany przez produ-cen ta So un d Port,
- pamięć EPROM z programem demonstracyjnym i procedurami obsługi portu szeregowego,
- stabilizator napięcia zasilającego,
- blok wejścia i wyjścia analogowego (wzmacniacz wejściowy dla mikrofonu i wyjściowy, który zasila słuchawki lub głośnik].
Tak więc od strony sprzętowej zestaw przegotowano w sposób kompleksowy. Niestety o mikrofon, głośnik (lub słuchawki] i zasilacz trzeba zatroszczyć się samemu, a są to elementy niezbędne zarówno do prowadzenia samodzielnych prób, jak i analizy przykładów opracowanych przez producenta. Jednym z nich jest szybka transformata Fouriera, której wynik jest wyświetlany w sposób graficzny (rys. 1). Można jej dokonać dla różnych częstotliwości prób-
kowania dla dowolnych sygnałów podawanych na wejście lub dla sygnału szumu, który jest generowany przez procesor.
Programy demonstracyjne pozwalają także sprawdzić działanie filtra pasmowo przepustowego dla różnych częstotliwości środkowych, można od słuchać cyfrowych aranżacji znanych utworów muzycznych, można także popatrzeć jak procesor o mocy obliczeniowej rzędu 120MFLOP miga dwoma diodami świecącymi...
Są to oczywiście tylko przykłady za-Ś*" stosowań (nie wszystkie zostały wymienione] i możliwości procesora SHARC. Jego ogromna wydajność i rozbudowane moduły dodatkowe pozwalają wykorzystywać go bardzo poważnych aplikacjach przemysłowych (np. profesjonalne konsole mikserskie, zaawansowane analizatory hałasu].
Całe oprogramowanie dostarczane wraz z zestawem zawarto na jednej płycie kompaktowej. Znajdują się na niej m.in. kompilator C, assembler, linker, debugger oraz pełna dokumentacja zestawu i proce- ^^^ sorów SHARC w postaci plików PDF. Oprogramowanie narzędziowe jest przygotowane w wersji dla DOS, jedynie symulator (rys. 2] i program zarządzający obsługą programów demonstracyjnych i ładowaniem do pamięci procesora nowych projektów, pracuje bezpośrednio w "okienkach". Podsumowując - prezentowany zestaw jest fantastycznym narzędziem dla projektantów pragnących poznać możliwości oferowane przez technikę DSP. Dzięki bardzo dokładnie przemyślanej konfiguracji sprzętowej zestawu możliwe jest samodzielne tworzenie (niekoniecznie prostych!] apli-
W skład zestawi ADSP-21O6X SHARC EZ KIT Lite wchodzą lastępijące elemeity.
płytka uruchomieniowa z procesorem zmienno przecinkowym ADSP-21061, kabel RS-232(DB9/DB9), kabel zasilający,
płyta CD-ROM zawierająca dokumentację i komplet oprogramowania narzędziowe go (assembler, linker, kompilator C, symulator i debugger C) dl a procesora ADSP-21061
kacji programowych, których działanie można sprawdzić zarówno na generowanym cyfrowo szumie, własnym głosie, jak i ulubionym utworze O.N.A. Szkoda tylko, że producent nie umieścił w zestawie zasilacza sieciowego, słuchawek i mikrofonu - ich brak powoduje, że rozpoczęcie pracy z zestawem wymaga pokonania kilku (co prawda niewielkich] przeszkód. Biorąc jednak pod uwagę bardzo atrakcyjną cenę zestawu niedopatrzenie to można wybaczyć. Piotr Zbysiński, AVT
Zestaw udostępniła redakcji firma Alfins.
w-
^-1 jl?*-łł^H
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 1/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za poprawność tych projektów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 200,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów,
Mikroprocesorowy sterownik magistrali I2C
Projektując układy
elektroniczne
z wykorzystaniem
nowoczesnych
podzespołów, często
napotykamy na poważny
problem. Jest nim
magistrala sterująca PC,
Oferty handlowe
czołowych producentów
ukła dów scalonych
zawierają wiele elementów,
które do komunikacji
z otoczeniem wykorzystują
ten rodzaj interfejsu,
Często zaskakują nas
wartości parametrów
i możliwości funkcjonalne
tych "kostek", przy
nieskomplikowanym ich
schemacie aplikacyjnym.
Wielu z nas zastanawia
się, jak długo będą one
niedostępne elektronikom
nie wtajemniczonym
w technikę
m ikropro ce sorową ?
Otóż niedługo,
Prezentowany sterownik
zapewnia wszystkie rodzaje
transmisji magistralą PC,
a także realizuje
przydatną w serwisie
funkcję wyszukiwania
adresów układów,
SCL
SDA
\
\
Rys. 1.
SCL
SDA
Opis magistrali
Aby zrozumieć funkcjonowanie interfejsu sterującego PC należy zapoznać się z właściwą mu terminologią:
- nadajnik - urządzenie (układ scalony), które wysyła dane do magistrali;
- odbiornik - urządzenie (układ scalony), które odbiera dane z magistrali;
- urządzenie nadrzędne -urządzenie (układ scalony, zwykle mikroprocesor), które inicjuje transfer, wytwarza sygnał zegarowy, kończy transfer;
- urządzenie podrzędne -urządzenie (układ scalony), które jest adresowane przez urządzenie nadrzędne;
- nadrzędny odbiornik -urządzenie nadrzędne, które w danej chwili pełni funkcję odbiornika.
Przesyłanie informacji po magistrali PC odbywa się szeregowo, synchronicznie
przy pomocy dwóch linii sygnałowych: SDA - dane szeregowe, SCL - zegar, oraz wspólnej masy dla wszystkich urządzeń PC.
Magistrala jest wolna, tzn. nie występuje przesyłanie danych, gdy na obydwu liniach występuje poziom wysoki. Należy wspomnieć, że logiczne "1" na liniach uzyskuje się przez zastosowanie rezystorów podciągających, łączących linie SCL i SDA z plusem zasilania, gdyż stopnie wyjściowe urządzeń PC są typu otwarty kolektor lub otwarty dren.
Każda transmisja rozpoczyna się kombinacją sygnałów (rys. 1), określającą warunek startu. Jest ona generowana przez urządzenie nadrzędne, które każdorazowo inicjuje transfer, wytwarza sygnał zegarowy i kończy transmisję.
Podczas poziomu wysokiego szyny zegarowej SCL,
Projekt
043
Rys. 2.
szyna danych SDA przyjmuje poziom niski, następnie szyna zegarowa SCL przyjmuje również poziom niski. Urządzenie nadrzędne wysyła bajt adresowy. Każda "kość" dołączona do magistrali posiada indywidualny adres, przypisany przez producenta, dzięki któremu jest identyfikowana przez urządzenie nadrzędne. Ma on długość 7 bitów, czyli do 1 magistrali PC może być teoretycznie podłączonych 12 7 układów scalonych. Ostatni bit w bajcie adresowym określa kierunek transmisji. Gdy przyjmuje wartość "0", to dane w następnych bajtach będą kierowane do adresowanego odbiornika, a gdy ma wartość "1", to urządzenie nadrzędne będzie odbierało dane z podrzędnego odbiornika.
Przykładowo, adres pamięci nieulotnej EEPROM 24C02 wynosi 10100000. Bity na pozycjach bl, b2 i b3 mogą być ustawiane przez odpowiednie konfigurowanie wyprowadzeń układu pamięci, dzięki czemu do wspólnej magistrali można dołączyć aż 8 takich układów. Transmisja danych rozpoczyna się od najbardziej znaczącego bitu. Dla każdego przesyłanego bitu jest generowany 1 impuls zegarowy.
Dane na linii SDA muszą być stabilne w czasie, gdy zegar SCL ma stan wysoki (rys. 2). Każde słowo transmitowane szyną SDA musi mieć 8 bitów, liczba bajtów jest nieograniczona. Po bajcie adresowym, podczas dziewiątego taktu na szynie zegarowej SCL, jest generowany bit potwierdzenia. Prawidłowo zaadresowany odbiornik "ściąga" w tym takcie zegara wysoki poziom
Elektronika Praktyczna 3/9S
85
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 3.
szyny SDA, ustawiony przez urządzenie nadrzędne (rys. 3) do poziomu niskiego. Adresowany odbiornik jest zobowiązany do wygenerowania potwierdzenia po odebraniu każdego bajtu. Po bajcie adresowym magistralą przesyłane są kolejne bajty danych. Jeżeli najmniej znaczący bit bajtu adresowego miał wartość "1", to jak zostało już powiedziane, trans-
SGL
SDA
Rys. 4.
misja odbywa się w kierunku do urządzenia nadrzędnego. Przykładowo, może to być odczytywanie zawartości pamięci EEPROM. Każdy kolejny poziom wysoki zegara próbkuje szynę SDA, odbiornik kolejno wystawia bity przesyłanego bajtu, poczynając od najbardziej znaczącego. Gdy cały bajt zostanie przesłany, w dziewiątym takcie zegara następuje potwierdzenie. Jest ono generowane tym razem przez urządzenie nadrzędne, które pełni funkcję nadrzędnego odbiornika. Zakończenie transferu podczas nadawania, jak i odbioru, generuje urządzenie nadrzędne. Jest nim sygnał stopu (rys. 4). Urządzenie nadrzędne zwal-
vcc
nia szynę SCL (poziom wysoki), przy niskim stanie szyny SDA, a następnie na szynie SDA jest ustawiany także poziom wysoki. Częstotliwość sygnału zegarowego na szynie SCL w typowych aplikacjach nie przekracza 100 kHz, choć są układy szybsze.
Opis układu
Schemat elektryczny urządzenia przedstawiono na rys. 5. Sercem układu jest mikrosterownik AT89C2051 z wewnętrzną pamięcią programu o pojemności 2kB. Zapewnia on programowy odczyt klawiatury, sterowanie modułem wyświetlacza alfanumerycznego oraz, po dołączeniu do magistrali PC, pełni rolę urządzenia nadrzędnego. Oprogramowanie sterownika umożliwia generowanie sygnału startu, bitów potwierdzenia, sygnału stopu, w każdym z 16 bajtów,
które mogą być konfiguro-wane jako nadawcze lub odbiorcze. Rezonator kwarcowy 12MHz w układzie zegarowym sterownika zapewnia szybkość transmisji danych magistralą na poziomie lOkb/s, co jest wartością optymalną. Porty P3.5 (szyna SCL) i P3.4 (szyna SDA) zostały dołączone do plusa zasilania przez rezystory podciągające Rl i R2, co powoduje zwiększenie ich obciążalności prądowej w stanie wysokim.
Dołączając opisywany sterownik do magistrali należy zwracać szczególną uwagę na prawidłowość podłączenia, gdyż porty SCL i SDA nie są zabezpieczone przed przepięciami. Pojawienie się na tych wyprowadzeniach napięć wyższych niż zasilające spowoduje nieodwracalne uszkodzenie mikroprocesora.
Obwód złożony z elementów R3 i Cl służy do wygenerowania impulsu zerującego podczas załączania
R3 3.3k
O 10 10 10 10 10 10 o Ip Ip Ip Ip Ip lo
Rys. 5.
vcc
p
ACO-
M1 US3 7805
1 VI m s V0 2 ,
i---- + C8 ^-lOOtyF ~ 10V -C7 IMnF 3 C8-100nF-
86
Elektronika Praktyczna 3/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
A1,A2,A3-"0"
,,__3_
A1
A2
A3
GND
AT24C02
VCC
TEST
SCL
SDA
+5V
Rys. 6.
napięcia zasilającego mikroprocesor. Do portu P3.2 został dołączony przetwornik piezoceramiczny. Mikroprocesor potwierdza wykonanie zadanej funkcji przez generowanie krótkich dźwięków. Port Pl jest szyną danych. Mikrosterownik przesyła nią instrukcje i dane do modułu LCD oraz odczytuje stan klawiatury. Drgania mechaniczne klawiatury, które mogłyby spowodować wadliwe działanie sterownika, są eliminowane na drodze programowej. Naciśnięcie klawisza wymusza stan niski na odpowiedniej linii portu Pl. Stan ten odczytuje mikroprocesor i realizuje odpowiadającą mu funkcję. Układ scalony 74LS541 pełni rolę bufora klawiatury. Należy pamiętać, że tą samą szyną danych są przesyłane sygnały sterujące do modułu LCD. Naciśnięcie klawisza podczas obsługi LCD mogłoby wywołać przekłamanie w transmisji danych. Aby temu zapobiec zastosowano układ buforujący, który blokuje podawanie poziomu niskiego na styki klawiatury. Wyprowadzenie G2 (19) układu 74LS541 o aktywnym poziomie niskim jest połączone z wyprowadze-
SCL
SDA
GND
1
BAJT
1. P 10100000 p NAD. -adres AT24C02
2. 00000000 p NAD. -adres kom. pam.
3. 01011010 p K NAD. -dane do zapisu
Rys. 7.
BAJT
1. P 10100000 p NAD. -adres 24C02
2. 00000000 p K NAD. -adres kom. pam.
3. P 10100001 p NAD. -adres 24C02
4. 01011010 p K ODB. -odczytane dane
Rys. 8.
BAJT
1. P 10100000 P NAD. -adres 24C02
2. 00000000 P K NAD. -adres kom. pam.
3. P 10100001 P NAD. -adres 24C02
RESET STEROWNIKA
1. 01011010 P ODB. -odczytane dane
Rys. 9.
niem strobującym E (6) modułu LCD. Wysoki poziom uaktywnia LCD i blokuje klawiaturę, niski natomiast powoduje ustawienie wyprowadzeń LCD w stan wysokiej impedancji i uaktywnia klawiaturę. Nad prawidłowym działaniem tego procesu czuwa mikrosterownik. Wyświetlacz alfanumeryczny wraz z wbudowanym sterownikiem HD44780 zawiera 2 linie po 16 znaków. W przypadku zastosowania wyświetlacza z podświetlaniem LED, należy dobrać rezystor R4 ograniczający prąd tak, aby jego wartość nie przekraczała wartości podanej przez producenta (typowo od 20 do 80mA). Należy też zwracać uwagę na wyprowadzenia zasilania modułu. Można spotkać moduły LCD z zamienionymi biegunami zasilania. Układ zasilający jest typowy. Pobór prądu zależy przede wszystkim od modułu LCD. Jeżeli zastosowano LCD bez podświetlania, to można zasilać układ ba-teryjnie, gdyż pobiera on tylko 15mA.
Opis funkcji sterownika
Do układu mikroprocesora została dołączona klawiatura 7-przyciskowa. Dzięki modułowi wyświetlacza alfanumerycznego LCD, liczba przycisków została zredukowana do minimum, zapewniając duży komfort obsługi. Klawisze oznaczone poziomymi strzałkami służą do przesuwania kursora w lewo lub prawo. Wybieramy w ten sposób parametry bajtu, które będziemy modyfikowali. Możemy indywidualnie dla każdego bajtu ustawiać sygnał startu, bit potwierdzenia, sygnał stopu oraz konfigurować go jako nadawczy lub odbiorczy. Uaktywnienie sygnału startu, stopu i bitu potwierdzenia przeprowadza się przez przeniesienie kursora do 1 linii wyświetlacza i wybranie odpowiedniej pozycji.
Gdy wszystkie te ustawienia są nieak-
tywne, na wyświetlaczu zaobserwujemy 3 symbole (gwiazdki). Pierwsza z nich od lewej strony kryje wyłączony sygnał startu. Gdy ustawimy na jej pozycji kursor i naciśniemy którykolwiek z dwóch klawiszy oznaczonych pionowymi strzałkami, to uaktywnimy sygnał startu, na wyświetlaczu pojawi się w miejscu gwiazdki litera P (war. początkowy). Przez kolejne przyciśnięcie klawisza oznaczonego pionową lub poziomą strzałką uzyskamy wyłączenie tego parametru. Druga gwiazdka od lewej strony wyświetlacza, za wyświetloną na 8 pozycjach wartością bajtu, to nieaktywny bit potwierdzenia. Aby go uaktywnić, należy wykonać czynności opisane przy sygnale startu. Na wyświetlaczu pojawi się w tym miejscu litera P. Ostatnia gwiazdka to nieaktywny sygnał stopu.
Wszystko, co zostało już powiedziane, odnosi się również do sygnału stopu. Na wyświetlaczu pojawi się litera K (sygnał końca). Aby wpisać wartość bajtu, który ma zostać nadany, należy kursor ustawić na jedną z 8 pozycji (po załączeniu napięcia zasilania zostaje uruchomiona procedura re-setu i wszystkie bajty mają wartość zerową ) w pierwszej linii. Strzałkami pionową górną lub dolną wybieramy wartości kolejnych bitów w bajcie. Bit najbardziej znaczący znajduje się na pozycji najbardziej wysuniętej w lewo. W dolnej linii wyświetlacza znajduje się numer bajtu, który jest aktualnie modyfikowany oraz parametr decydujący, czy dany bajt zostanie nadany, czy też odebrany.
Aby zmienić numer bajtu należy kursor ustawić w pozycji "bajt". Klawiszami oznaczonymi pionowymi strzałkami możemy zwiększać i zmniejszać numer bajtu. Zapewnia to swobodne poruszanie się po wszystkich dostępnych 16 bajtach. Ustawiając kursor w pozycji "nad." możemy ustalić, czy dany bajt zostanie nadany, czy też odebrany (na wyświetlaczu "odb."). Czynność tę wykonujemy za pomocą pionowych strzałek. W przypadku wybrania opcji odbiór, wartość bajtu jest nieistotna.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 3,3kQ R3: 8,2kQ R4: dobierany PR1: 10ka Kondensatory Cl: 10jiF/16V C2, C3: 33pF C4, C5, Có, C7: lOOnF C8: 1000^F/16V Półprzewodniki US1: AT89C2051 US2: 74LS541 US3: 7805
Ml: mostek prostowniczy o obcigżalności 1A MODUŁ LCD: PC1602AR-I lub podobny z wbudowanym sterownikiem HD44780 o organizacji 2 linie po 16 znaków Różne
Pl: dowolny przetwornik piezoceramiczny
Przybierze ona nową, odczytaną z magistrali PC wartość po uruchomieniu procedury transmisji. Przechodzimy teraz do omówienia klawiszy oznaczonych: "TX", "TEST", "RAM RESET". Przycisk "TX" służy do nadania magistralą ustawionych wcześniej bajtów. Jak zostało już powiedziane, maksymalnie może ich być 16. Należy pamiętać, aby pierwszy bajt przeznaczony do nadania był umieszczony na pierwszej pozycji (pod numerem 1 na LDC), gdyż od niego właśnie rozpocznie się transmisja. Będzie ona kontynuowana przez pobieranie kolejno bajtów aż do bajtu 16. Stanie się tak, gdy wszystkie 16 bajtów było wcześniej przygotowanych do nadania lub odbioru. Bajt, który ma wszystkie ustawienia nieaktywne (na LCD 3 symbole gwiazdek) oraz bity na wszystkich pozycjach są zerami i ustawioną opcję "nad." nie zostanie nadany. W ten sposób jest wykrywany przypadek, gdy ciąg bajtów do nadania ma długość mniejszą niż 16. W większości zastosowań tak właśnie jest. Więc za ostatnim bajtem przeznaczonym do transmisji musi znajdować się taki właśnie "pusty bajt". Mikroprocesor wykryje go i przerwie transmisję. Jest oczywiste, że gdyby taki bajt znalazł się pośród całego ich ciągu, przeznaczonego do
Elektronika Praktyczna 3/98
87
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
wysłania, to nadawanie zostanie zakończone właśnie na tym bajcie. Pusty bajt nie może być również umieszczony na pierwszej pozycji (pod numerem 1 na LCD), gdyż taka transmisja nie zostanie przeprowadzona. Gdy transmisja przebiegnie prawidłowo, to na LCD przez krótki czas zostanie wyświetlony napis "TX". Jeżeli wystąpi błąd (brak potwierdzenia od urządzenia adresowanego),to wygenerowany zostanie napis "BRAK POTW. BAJT NR...". W miejscu 3 kropek będzie numer bajtu, po którego nadaniu mikroprocesor nie otrzymał potwierdzenia. Na LCD zostanie wyświetlony ten bajt, w którym należy dokonać korekty. Jeżeli wystąpił błąd, przed przeprowadzeniem następnej transmisji można wykonać zerowanie urządzenia PC przez chwilowe odcięcie jego zasilania. Nie zawsze jest to jednak konieczne.
Pod przyciskiem "TEST" kryje się funkcja wykrywania adresów urządzeń dołączonych do magistrali PC. Jak wiadomo, każdy prawidłowo zaadresowany odbiornik ma obowiązek potwierdzić ten fakt urządzeniu nadrzędnemu (mikroprocesorowi). Na tej zasadzie opiera się działanie procedury wykrywania adresów. Dzięki niej można bardzo szybko stwierdzić pod jakim adresem widoczny jest badany układ scalony. Jest to pierwsza czynność jaką należy wykonać podczas uruchamiania aplikacji zawierającej układy PC.
W ten sposób sprawdzimy poprawność konfiguracji pinów adresowych układu scalonego. W przypadku usterki związanej z szyną PC, w sprzęcie RTV można wykryć uszkodzony układ. Przed uruchomieniem tej procedury należy upewnić się, czy szyna zegarowa i szyna danych są "wolne". Adresy układów wraz z całymi procedurami sterowania można odnaleźć w literaturze. Podczas funkcji "TEST" są nadawane magistralą bajty adresowe, po-
cząwszy od 0 do wszystkich 127 adresów. Jej uruchomienie powoduje wyświetlenie "TEST PC". Jeżeli adres układu będzie zgodny z nadawanym, to na LCD zostanie wygenerowany napis "ADRES UKŁADU" i zostanie podana jego wartość w postaci binarnej i dziesiętnej. Informacja ta będzie tak długo wyświetlana, aż nie zostanie naciśnięty dowolny klawisz. Adres ten zostaje zapisany w przeznaczonym do tego rejestrze i kolejne uaktywnienie omawianej funkcji rozpocznie się od adresu o 1 większego. Ten zabieg umożliwia wykrycie wszystkich układów dołączonych do magistrali. W przypadku, gdy zostanie przeszukany cały obszar 127 adresów i nie wystąpi wykrycie układu (świadczy to o jego uszkodzeniu) na LCD pojawi się napis "BRAK WYKRYCIA", do rejestru przechowującego wykryte adresy zostanie wpisana wartość "0".
Ostatnią funkcją do omówienia jest "RAM RE-SET". Krótkie naciśnięcie tego klawisza powoduje wyzerowanie aktualnie wybranego bajtu. Wszystkie ustawienia stają się nieaktywne, bajt przyjmuje postać "pustego", w tej postaci nie zostanie nadany. Dłuższe przyciśnięcie, aż do wygenerowania sygnału akustycznego, spowoduje wywołanie drugiej funkcji. Jest nią zerowanie wszystkich 16 bajtów oraz wpisanie wartości "0" do rejestru adresowego procedury testu PC. Na wyświetlaczu na krótko pojawi się napis "RAM RESET".
Przykłady zastosowania sterownika PC
Jednym z wielu zastosowań komunikacji magistralą PC jest odczyt i zapis pamięci nieulotnej EEPROM. Układ AT24C02 (rys. 6) jest pamięcią tego typu o pojemności 256 bajtów.
Zapis według swobodnego adresu polega na przesłaniu 3 bajtów magistralą (rys. 7). Są nimi kolejno: bajt
adresowy (1 0 1 0 A2 Al A0 0), bajt zawierający adres programowanej komórki pamięci, bajt danych do zapisu. Bity A2, Al, A0 w bajcie adresowym muszą być zgodne z poziomami logicznymi wyprowadzeń układu o tych samych oznaczeniach. Wpis przesłanych danych do matrycy nieulotnej pamięci rozpoczyna się po wystąpieniu sygnału stopu w 3 bajcie.
Proces trwa kilka milisekund. Odczyt według swobodnego adresu (rys. 8) polega na przesłaniu czterech bajtów: bajtu adresowego (1 0 1 0 A2 Al A0 0), bajtu zawierającego adres komórki pamięci, bajtu adresowego (1 0 1 0 A2 Al A0 1), bajtu odczytanych danych. Ostatni bajt musi mieć ustawioną opcję "odb.".
Odczytanie w ten sposób całej zawartości pamięci jest bardzo uciążliwe. Aby uprościć tę operację należy przesłać do pamięci najpierw 3 pierwsze bajty (rys. 9). W bajcie 2 należy ustawić adres komórki, od której rozpoczniemy odczyt. Następnie wykonać zerowanie sterownika i pierwszy bajt ustawić z parametrem "odb." oraz aktywnym bitem potwierdzenia. Teraz każde naciśnięcie "TX" spowoduje odczyt i wyświetlenie kolejnych komórek pamięci. Jest to możliwe dlatego, że bit potwierdzenia automatycznie zwiększa o 1, po każdej transmisji, rejestr zawierający adres odczytywanej komórki pamięci. Operacja ta nosi nazwę autoinkrementa-cji.
Montaż i uruchomienie
Układ sterownika jest prosty w montażu. Najlepiej zmontować go na 2 płytkach. Pierwsza z nich zawiera układ zasilający, mikroste-rownik, przetwornik piezoce-ramiczny. Na drugiej proponuję umieszczenie klawiatury, układu buforującego i modułu LCD. Obydwie płytki można połączyć 14 przewodową taśmą z zaciskanymi wtyczkami typu FC14.
Uruchomienie sprowadza się do skontrolowania napię-
cia +5V przed włożeniem mikrosterownika w podstawkę oraz podłączeniem modułu LCD. Moduł wyposażony w podświetlanie LED wymaga dobrania rezystora ograniczającego prąd zgodnie z podanymi już zasadami. Ostatnią czynnością jest regulacja kontrastu wyświetlacza LCD. Dokonujemy jej przez odpowiednie ustawienie ślizgacza potencjometru PR1. Maciej Zaremski SP2QVX
LITERATURA
1. Elektronika Praktyczna 10/94 - "Złącze PC
w praktyce"
2. Praktyczny Elektronik 8/ 94, 9/94, 11/94, 12/94 -"Opis magistrali PC"
3. USKA 6/93 - "Kontroler magistrali PC", "Przetwornik A/C, C/A PC", "Port I/O 8-bitowy PC"
4. USKA 10/93 - "Pamięć nieulotna PC", "Syntezer częstotliwości radiowych PC"
5. Elektor Elektronik 1/94 - "EEPROM PC", "Wyłącznik mocy PC"
6. Serwis Elektroniki 2/96, 3/96 - "Pamięci EEPROM PC"
7. Serwis Elektroniki 1/96, 2/96, 6/96 - "Wykaz układów scalonych sterowanych szyną PC"
88
Elektronika Praktyczna 3/98
FORUM
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania i uwagi Czytelników FP, w której chcemy pomagać w rozwiązywaniu problemów powstałych podczas uruchamiania oferowanych przez nas kitów, a także innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum "jest korekta błędów, które pojawiłysięwpubiikowanychprzeznasariykułach,Pytaniado"Forum"możnazgłaszaćiistownie na adres redakcji lub poprzez internetową listę dyskusyjną Elektroniki Praktycznej, Szczegółowe informacje na temat tej listy można znaleźć pod adresem:
http://wwwjm. com.pl/klub-ep
&jBJB*ąLISTA DYSKUSYJNA
Oprogramowanie do miniaturowego przetwornika A/C kitAVT-1085
W sierpniowym numerze Elektroniki Praktycznej z 1996 roku został opisany prosty przetwornik A/C, dołączany do portu drukarkowego (kit AVTlO35). Duże zainteresowanie, z jakim spotkał się ten projekt, skłoniło nas do przybliżenia oprogramowania tego przetwornika oraz przedstawienia kilku porad, jak samodzielnie napisać oprogramowanie sterujące przetwornikiem .
W celu minimalizacji kosztów zrezygnowano z budowy przetwornika na karcie prototypowej. W ofercie AVT znajdują się przetworniki A/ C zbudowane na karcie prototypowej i ich ceny znacznie się różnią. W omawianym projekcie jednym z podstawo-
wych założeń było zastosowanie prostego (taniego) przetwornika, o możliwościach wystarczających do podstawowych zastosowań. Projekt wysokiej klasy przetwornika A/C, zbudowanego na karcie montowanej w komputerze klasy PC, o znacznie większych możliwościach, zostanie wkrótce opublikowany. Oprogramowanie, które będzie dołączane do kitu umożliwi pracę przetwornika jako oscyloskopu o dosyć ciekawych możliwościach.
W każdym komputerze osobistym znajduje się przynajmniej jeden port równoległy i nie zawsze jest do niego dołączana drukarka. Zdecydowano się więc na podłączenie przetwornika A/C do tego portu, zarówno ze względu na jego dostępność, jak i łatwość obsługi od strony programowej. Komunikacja pomiędzy komputerem, a przetwornikiem odbywa się poprzez port drukarkowy, tak więc decydujące znaczenie w zrozumieniu zasady działania przetwornika ma poznanie zasady pracy portów równoległych.
danych np.37Mi V Mt m fefi Mt S JJ -!>
wy/w* wy/w* wy/w* wy/wa* prota pfOfM protfa prorfa Ś iwyfcto lyifco wyt*cl* - pcfrztrtfł wy/w* wy/m* wy/wa* wy/wa*
njMk ifcmi np.STfh V Ś1 Mt Mt ^>
**zm- w* gowaw pro IN w* w* prBto w* bazzna-pnri* cz*nla błzzna-canla bfczno-
raj** darujący np.37Ah btt Mt M% Mt ŚJ
8/96
Porty równolegle w komputerze PC
Standardowo w komputerze PC rnośna zainstalować maksymalnie trzy porty drukarkowe (LPT1...LPT3). Niektóre karty 1/0 mają możliwość ustawienia portu drukarkowego LPT4, lecz nie wszystkie płyty główne muszą z tym rozwiązaniem pracować fw starszych wersj ach E IOS-u często są ignorowane również ustawienia dotyczące portu LPT3). Porty drukarkowe są wykrywane na etapie kontroli konfiguracji, przez procedury POST (Power On Self Test) EIOS-u, przy uruchamianiu komputera. Procedury inicjalizacyjne znajdując port równoległy zapisują jego adres bazowy w obszarze EDA (BIOS Data Area), zgodnie z tabelą 1. Jeżeli port nie zostanie wykryty, zamiast adresu bazowego jest wpisywana wartość 0. Standardowe adresy bazowe portów drukarkowych w przestrzeni we/wy komputera są zawarte w tabeli 2. Dodatkowo, informacja o liczbie portów równoległych
jest przechowywana w bitach 7 i 6 bajtu o adresie 0040:0011h w EDA.
Tak więc, dla komputera z kartą VGA, adres bazowy portu LPTl to zazwyczaj 378h
ftaka wartość będzie wpisana pod adres 0040:0008h przez BIOS po uruchomieniu komputera). Jeżeli jakikolwiek program użytkowy zmieni zapisaną pod adresem 0040:0008h wartość na np. 300h, to odwołania do LPTl będą kierowane do portu o adresie 300h. Takie niebezpieczeństwo dotyczy wszystkich portów zainstalowanych w komputerze - z tego
bwzno- bwm- bwmo- wy w*/wy wa/wy wa/wy wł/wy
CMBB CSHifc) CZWBO pfOfn KSM0O" PP0m# HMflO* BM0O*
Rys. 1. Bity rejestrów portu równoległego.
Listing 1.
#def me adre?_LPTl (un^igned int far Ś #def me adre?_LPT2 (un^igned int far Ś #def me adre?_LPT3 (un^igned int far Ś #def me adre?_LPT4 (un^igned int far Ś
0x00400006
# mc ludę -
int itfiin(
I
printf ( printf ( printf( printf( printf( printf( printf (
r et urn
void )
"\n\nProgram wypisuje adresy wykrytych portów LPTx\n"
"\nport adre?" ) -
"\nLPTl = %Xh", 'adre?_LPTl ) -
"\nLPT2 = %Xh", 'adre?_LPT2 ) -
"\nLPT3 = %Xh", 'adre?_LPT3 ) -
"\nLPT4 = %Xh", 'adre?_LPT4 ) -
0 I - oznacza brak portu n i\n\n" ) ,-
Elektronika Praktyczna 3/9S
FORUM
S1ART
da portu wptoft 0 ŁxJt-0
Inputa na Dl
1-7
dana = Bl; outportbt port, dana >;
dana - 0; outportbt port, dana);
h-npub na Dl portu
ACK=błtó z (poit+1)
<^ACk Takn r Nie
ŚŚ*Ś
r
i = i-i
Rys. 2. Algorytm procedury pomiarowej.
względu, jeżeli chcemy korzystać z portów równoległych bez odwoływania się do przerwań EIOS-u, warto upewnić sie., pod jakimi adresami we/wy znajdują sie. interesujące nas porty. Na listingu 1 przedstawiono prosty program sprawdzający, jakie porty równoleg-
łe są zainstalowane w komputerze.
Z każdym portem równoległym są związane trzy rejestry, odpowiednio o ofsecie 0, 1 i 2 względem adresu bazowego. Wykorzystanie poszczególnych bitów tych rejestrów nie jest naturalne -nie do
wszys tki ch bitów jest możliwy dostęp, a część z nich jest zanegowana, tak jak pokazano na rys. 1. Oczywiście, poszczególnym bitom w rejestrach obsługujących drukarkę przypisano konkretne znaczenie (sygnały EUSY, PAP, ONOF i inne), jednak w naszym zastosowaniu nie będzie to miało znaczenia, więc opis tych sygnałów zostanie pominięty.
Rejestr danych to dwukierunkowy port umieszczony pod adresem o ofsecie 0 (standardowo dla LPTl - 378h). Dwukierunkowość tego portu jest iluzoryczna, gdyż większość starszych kart we/wy nie umożliwia dwukierunkowej transmisji poprzez ten port ze względu na zatrzaskiwanie danych wyjściowych. Próba odczytu tego portu, np. sekwencją rozkazów asemblera
mov dx,37Sh
in al,dx
zakończy się odczytaniem tych samych danych, które były tam uprzednio zapisane. Nowsze rozwiązania umożliwiają odczyt danych poprzez ten port, jednak pisząc program nie należy liczyć na taką możliwość.
Pod ofsetem Olh (dla LPTl - 3 79h) znajduje się rejestr stanu portu drukarkowego. Jest to rejestr tylko do odczytu, przy czym są wykorzystane tylko bity E3..E7 (bity E0..E2 zwykle są ustawione na logiczne "0"). Bity E3..E6 są wejściami o logice dodatniej, bit E7 jest zanegowany.
Rejestr sterujący (rejestr kontrolny) jest ostatnim rejestrem związanym z obsługą portu równoległego. Rejestr ten znajduje się pod ofsetem 02h (dla LPTl - 37Ah). Z tego rejestru jest dostępnych tylko pięć mniej znaczących bitów (E0..E4), przy czym bity E0..E3 umożliwiają transmisję dwukierunkową, a bit E4 jest tylko do zapisu. Bity Bo, Bl i B3 są zanegowane.
Procedura pomiarowa
Przed uruchomieniem procedury pomiarowej należy dokonać kilku czynności wstępnych (zwykle nie ma sensu uruchamianie pomiaru, gdy przetwornik nie jest podłączony). Zawsze należy sprawdzić:
1. Czy w komputerze jest zainstalowany port równoległy.
2. Do którego portu jest podłączony przetwornik.
Pierwszy krok został omówiony wcześniej. Aby sprawdzić do którego portu został podłączony przetwornik, należy wywoływać fragment programu z listingu 2, przy czym:
- ADCJest - zmienna typu int;
ADCJest = 1 - przetwornik został znaleziony; ADCJest = 0 - przetwornik nie został znaleziony;
- port - zmienna typu int; do tej zmiennej należy, w kolejnych iteracjach, wpisywać wartość równą wszystkim znalezionym portom równoległym, czyli 3 78h, 278h itd.
Po odnalezieniu przetwornika można rozpocząć procedurę pomiarową. Składa się ona z kilku kroków, które zostały przedstawione na rys. 2. Aby zapewnić poprawną pracę przetwornika w każdym komputerze, zrezygnowano z możliwości wykorzystania rejestru danych, jako 8-bitowego wejścia danych z przetwornika. Z tego powodu jako przetwornik A/C wykorzystano układ ADC0831 z szeregowym wyjściem danych, co znacznie uprościło konstrukcję układu. Do komunikacji komputera z przetwornikiem zostały wybrane:
- bit 1 rejestru port, jako wyjście;
- bit 6 rejestru poit+1, jako wejście danych;
przy czym port oznacza adres portu równoległego, do którego jest dołączony przetwornik. Dla zwiększenia pewności
Wyświetlacz
analogowy
wskazówkowy
Listing 2.
ttdsfins Tak 1 #dsf ins NIE 0
ADC_DeLt = NIE; outcortbt port. OxOff ) -lf ( (x=inLortb(port+l)
& E5) i= 01 ) I
outportbt port. 0x00 ) -lf ( (x=mportb (port+1)
& E5) == 0) AEC_:ieLt = TAK,-I
transmisji, każda operacja we/ wy jest potwierdzana wygenerowaniem impulsu na bicie 1 rejestru o adresie port (funkcja impuls_Dl() z listingu 3). W przetworniku nie zastosowano układu gromadzącego wyniki pomiarów, tak więc zmierzone wartości należy odczytywać na bieżąco. Początek odczytywania pojedynczego bajtu z przetwornika jest sygnalizowany wysłaniem do portu wartości OOh. Następnie należy wygenerować impuls na bicie 1 portu. Po tej wstępnej fazie następuje odczyt wartości zmierzonej przez przetwornik, od bitu najbardziej znaczącego do bitu najmniej znaczącego, w następujący sposób:
- na 1 bicie portu (np. 278h) jest generowany impuls;
- bit 6 poriu+1 (np. 279h) jest odczytywany; jest to jeden z ośmiu bitów wartości zmierzonej przez przetwornik;
- po odczytaniu ośmiu bitów procedura jest zakończona.
Na tym można zakończyć omówienie procedury pomiarowej . Sposób prezentacji zmierzonych danych zależy od zastosowania przetwornika A/ C. Dane te można zapisywać w pliku na dysku lub wyświetlać jako wykres na ekranie. W zależności od potrzeb, procedurę tę można wywoływać ciągle (liczba pomiarów na sekundę będzie zależała od szybkości przetwornika i portu) lub periodycznie (np. raz na sekundę czy minutę) w celu monitorowania np. temperatury
Wyświetlacz cyfrowy LCD
Unia statusu
Rys. 3. Podział ekranu programu na okna.
Wyświetlacz analogowy wykres
90
Elektronika Praktyczna 3/9S
FORUM
Listing 3.
int dana.-
void Lojriiar( void ) I int i;
lllt fc^]t;
mt ACK,-char ?tr[5 ] -ba]t = 0;
dana = 0;
outportb( port. dana ) -
iitj>uls_Dl () ,-// pomiar
for(1=7; l>0; 1-)
I
lJtLpul?_Dl () ;
ACK = (inportb(port+l)&B6) , lf ( ACK )
bajt = bajt + pow ( 2, i I ) -I
] //----------------------pomiar
void impul?_Dl( void )
// pomocnicze dla pomiar ()
I
dana = Bl;
outportb( port. dana ) -
dana = 0;
outportb( port. dana ) -] //---------------------impul?_Dl
pieca. Możliwości zastosowania jest nieskończenie wiele, zależy to tylko od inwencji programisty.
Obsługa programu
Dołączany do płytki (wersja AVTlO85A) i kompletnego kitu (wersja AVTlO85B) program pracuje jako uniwersalny rejestrator, umożliwiający obserwacje, na monitorze komputera przebiegów napięć "wejściowych.
Program jest dostarczany w wersji wykonywalnej (plik
avtlO85.exe) i pracuje pod kontrolą MS-DOS (możliwa jest również praca w oknie MS-DOS pod kontrolą Windows 95). Do pracy jest wymagana standardowa karta graficzna VGA pracująca w trybie graficznym VGA 640x480/16 kolorów.
Po uruchomieniu programu jest wyświetlany główny ekran, podzielony na pięć okien (rys. 3):
- 4-cyfrowy wyświetlacz LCD;
- analogowy wskaźnik wskazówkowy;
- analogowy wskaźnik wykre-sowy (symulacja ekranu oscyloskopu);
- linia menu;
- linia statusu (aktualnie nastawione parametry programu port, pod który jest podłączony przetwornik, typ wyświetlania danych pomiarowych, mnożnik, szybkość dokonywania pomiarów).
W danym momencie tylko jeden z wyświetlaczy (LCD, wskazówkowy lub oscyloskopowy) obrazuje dane pomiarowe z przetwornika.
Na rys. 4 przedstawiono hierarchiczną budowę menu programu, z krótkim opisem poszczególnych funkcji. Zastosowanie poszczególnych funkcji jest intuicyjne, nie wymaga więc szerszego opisania. Jedną z ciekawszych możliwości programu jest rejestracja przebiegu z możliwością nagrania na plik i późniejszego odtworzenia. Dla przykładu, po podłączeniu przetwornika temperatura/napięcie można rejestro-
wać temperaturę panującą np. w szklarni.
W programie nie zaimple-mentowano żadnych procedur czasowych, więc liczba pomiarów zależna jest od szybkości komputera. Dla ułatwienia obsługi wprowadzono możliwość przeprowadzania pomiarów z trzema prędkościami, oznaczonymi w programie:
- szybko - ciągły pomiar;
- wolno - jest rejestrowany co 900 pomiar (na komputerze z procesorem Pentium 100 MHz pomiar jest dokonywany co około 1 sekundę);
- rejestrator - jest rejestrowany co 9000 pomiar.
Uwagi końcowe
Należy podkreślić, że dołączany do kitu program to tylko jedno z wielu możliwych zastosowań przetwornika.
Przykładowe listingi pochodzą z działającego programu, zastosowanie języka C wynika tylko i wyłącznie z upodobań autora programu. Z równie dobrym skutkiem można zastosować język Pascal lub Basic. Średnio zaawansowani programiści nie powinni mieć kłopotów z przekodowaniem procedury pomiarowej na swój ulubiony język programowania.
Podane wyżej wiadomości są wystarczające do tego, aby samodzielnie stworzyć jakieś
Tabela 2. Standardowe adresy portów dr (karkowych w przestrzeli irządzei we/wy w kompiterze PC.
Port adres bazowy adres bazowy dla kartMGC*
LPT1 378h 3BCh
LPT2 278h 378h
LPT3 3bch 278h
LPT4 2bch 2BCh
* dotyczy to tylko kart z wbudowanym portem drukarkowym
ciekawe zastosowanie dla przetwornika - gorąco zachęcamy do samodzielnego eksperymentowania.
Wersja demonstracyjna oprogramowania dołączanego do kitu AVT-1035 jest dostępna w witrynie inierneiowej AVT pod adresem;
http :ffwww.avt. com ,pl! a vtfepfdo wnlo ad.htm
Literatura:
1. Technical Reference IBM PC/XT, IBM
2. System BIOS dla programujących
w językach C i C+ + , Billy Taylor
3. Anatomia PC, Piotr Metzger
4. Interfejs Centronics, Elektor Elektronik 7/96
Drukowanie
n n ta
vyks pusktoiiy vyks liniowy Analogowy
ri otar
TA F4
v/v v
pi pa n
Rajutntor wolno Biybko
Rys. 4. Budowo menu progromu ovtl085.exe.
Nagranie zarejestrowanych
pomiarów I (mąka, 10000)
Wyfwtetlerie
zarejestrowanych
danych
Wczytanie
z dysku
zarejestrowanych pomiarów
Ładowarka akumulatorów NiCd z procesorem U2400 kitAVT-1036
Ładowarka AVT-1036 jest jednym z najpopularniejszych kitów znajdujących sie. w ofercie hand-
lowej AVT. Ponieważ nieustannie dostajemy listy z pytaniami dotyczącymi sposobu uruchomię-
EP6/95
nia i regulacji tego urządzenia, postanowiliśmy wrócić do tematu na łamach "Forum".
Elektronika Praktyczna 3/9S
91
FORUM
Kondensatora nla należy montować W mlejtcu rezystora należy wlutować zwora (dla P1 -2Jk) lub razyMor o rezystancji ok, 1k,
Rys. 5.
Wszystkim Czytelnikom, którym zależy na dogłębnym poznaniu możliwości układu U2400B polecamy zeszyt serii USKA 3/95-UA, który zawiera kompletną kartę katalogową tego układu w języku polskim.
W artykule opublikowanym w EP6/95 wystąpiły błędy, które w pewnym stopniu utrudniają montaż ładowarki. Są to:
- błędne oznaczenie na schemacie układu U2400B jako US2 (powinno być USl),
- podwójne oznaczenie - jako Sw2 i Sw4 przełącznika Sw2 (schemat elektryczny i wykaz elementów),
- pozostawienie na płytce drukowanej nieoznaczonych miejsc na dwa elementy -kondensator i rezystor (rys. 5). Kondensatora nie należy montować, a w miejscu re-
zystora montujemy zworkę (rezystancja potencjometru Pl musi mieć wtedy wartość 2,2kH) lub rezystor ok. lkn (dla Pl o wartości lkn). W celu ułatwienia analizy na rys. 6 został przedstawiony schemat elektryczny ładowarki. Jak wynika z listów nadsyłanych do ,,Forum" najwięcej trudności sprawia naszym Czytelnikom poprawne wyregulowanie układu. Jedynym elementem wymagającym regulacji po zmontowaniu układu jest potencjometr montażowy Pl. Potencjometr ten został włączony w taki sposób, że jednocześnie wpływa na:
- wartość napięcia na wejściu Vmax układu USl (w wykazie elementów błędnie oznaczono go jako US2). Wzrost napięcia na tym wejściu powyżej 525mV powoduje zatrzymanie procesu ładowania;
- wartość napięcia na wejściu Vmin (pin 6 USl), które po obniżeniu się poniżej 525mV powoduje rozpoczęcie ładowania dołączonych akumulatorów. Optymalne położenie suwaka potencjometru jest takie, że sumaryczna re-
zystancja widziana od strony masy powinna wynosić ok. l,5kn. Od takiej wartości można rozpocząć próby, niezbędne jednak będzie doświadczalne dobranie tej rezystancji, w zależności od parametrów zastosowanych elementów.
Na rys. 7 przedstawiono uproszczony schemat obwodów wejściowych układu USl, które decydują o przełączeniu jednostki sterującej USl w jeden z podstawowych trybów pracy. Rysunek ten ułatwi analizę sposobu dobierania wartości elementów w dzielnikach pomiarowych.
Sporo pytań związanych jest także z funkcją przełącznika Swl. Służy on do ustalenia czasu ładowania akumulatorów (zadany czas jest odmierzany przez wewnętrzny timer USl). Jeżeli wejście TIME pozostawimy nie podłączone USl będzie ładował akumulatory w trybie ultra szybkim - 0,5h. Jeżeli wejście TIME podłączymy do masy zasilania ustalony zostanie szybki tryb ładowania (trwa lh), a po podłączeniu napięcia +8V USl rozpocznie ładowanie 12h.
R16
Koniec rozładowywanie
U2400B
Rys. 7.
Na koniec dość istotna uwaga - podczas prób i testowania ładowarki należy pamiętać, że układ U2400B ma wbudowany timer zintegrowany z modułem likwidującym zakłócenia o czasie reakcji ok. 2 sekund. Moduł ten powoduje, że podczas dołączania i odłączania akumulatorów do ładowarki trzeba odczekać minimum 2..5s, aby układ USl nie potraktował zmiany obciążenia jako zakłócenia blokującego jego pracę.
Rezystancja R18 ustala wartość prądu rozładowania ms
Potencjometr P2 służy do ustalania wartości prądu ładowania. Regulacja polega na zmianie współczynnika wypełnienia przebiegu sterującego bazą tranzystora T1.
Pizetącznik SW1 służy do ustalania czasu lądowania akumulat. (patrz tekst).
Przełącznik SW2 służy do wybrania ilości ładowanych akumulatorów (od1do4szt.)
Przy pomocy P1 ustala się wartość napięć:
- końca ładowania,
- rozładowania dołączonych ogniw.
Rys. 6.
Elektronika Praktyczna 3/98
Efekt dyskotekowy sterowany muzykq
Dla większości rasowych elektroników urzqdzenie to może się nazbyt skomplikowane... ponieważ podsta-wq jego konstrukcji jest niezwykle precyzyjny układ mechaniczny. Wbudowana elektronika spełnia rolę pomocniczq, sterujqc pracq silników elektrycznych, które poruszajq elementami mechanizmu. Str. 64.
Przetwornica napięcia do wzmacniaczy samochodowych
Pomimo niezwykłej prostoty Ą konstrukcji urzqdzenie to zapewni doskonałe warunki zasilania wzmacniaczom samochodowym o dużej mocy wyjściowej, str. 57.
Próbnik
stanów logicznych _
z woltomierzem ~~
Jest to urzqdzenie niemal niezbędne w cyfrowym laboratorium elektronicznym, spełnia bowiem funkcję wskaźnika stanów logicznych oraz prostego miernika napięcia - czyli potrafi zastqpić dwa podstawowe przyrzqdy stosowane zazwyczaj podczas uruchamiania układów cyfrowych, str. 53.
Sezam na cztery sposoby >
Niezbędnym składnikiem każdego systemu alarmowego jest urzqdzenie umożliwia-jqce jego bezpieczne włqczenie i wyłqczenie. Konstrukcja przedstawiona w artykule przybliża cztery najbardziej popularne metody sterowania centralkq alarmowq. To wszystko na dwóch niewielkich płytkach drukowanych! Str. 41.
Mikroprocesorowy sterownik magistrali I2C
Podobnie jak w większości opracowań mikroprocesorowych "sercem" tego urzqdzenia jest program sterujqcy pracq mikrokontrolera. Urzqdzenie pozwala na monitorowanie i transfer danych przez szynę I2C, str. &b. fc
Oświetlacz noktowizyjny do kamery wideo
Przy pomocy tego urzqdzenia można nakręcać czarno-białe filmy wideo w całkowitej ciemności! Str. 73.
Termometr do pomiaru temperatury procesora
Użytkownicy PC-tów doskonale znajq problemy wywoływane przegrzewajqcym się procesorem. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji, kiedy uszkodzeniu ulega wentylator wspo-magajqcy chłodzenie radiatora. Opracowany w naszym laboratorium cyfrowy termometr pozwala na bieżqco śledzić stopień nagrzania radiatora chłodzqcego procesor i niejako przy okazji umożliwia sensowne wykorzystanie wyświetlaczy LED montowanych w obudowach. Str. 47.
Przyrzqd jakiego nie było A
Wydawać by się mogło, że tytuł artykułu wyolbrzymia możliwości nowego przyrzqdu firmy Hewlett-Packard. Uważni Czytelnicy chyba nie podzielq tego poglqdu. Zapraszamy na str. 31.
- A Bezstykowa
\ kontrola dostępu
W artykule przedstawiamy nowoczesne urzqdzenie polskiej produkcji, które spełnia rolę inteligentnego zamka szyfrowego, otwieranego bezstykowym transponde-rem. Str. 26.
Internet dla elektroników ^
Przedstawiamy kolejne interesujqce narzędzie projektowe dla konstruktorów stosujqcych w swoich opracowaniach układy programowalne. Naszym zdaniem warto jest wykorzystać szansę danq przez jednego z liderów rynku PLD - amerykah-skq firmę Altera. Szczegóły na str. 27.
Elektronika Praktyczna 3/9S
F Projekty zagraniczne
Uniwersalny przedwzmacniacz audio, Alarm walizkowy....................................
I Internet dla elektroników^!
f Projekty
Zasilacz do CB, część
Sezam na cztery sposoby..............................
Termometr do pomiaru temperatury
procesora w komputerze PC.........................
Próbnik stanów logicznych z woltomierzem Przetwornica napięcia do
wzmacniaczy samochodowych...................
Efekt dyskotekowy sterowany muzykq.........
Echo cyfrowe z pamięciq DRAM..................
! Miniprojekty
Oświetlacz noktowizyjny do kamery wideo.........
Regulator oświetlenia z czujnikiem dotykowym,,
Układy zerujqce do urzqdzeń cyfrowych, część Nowe podzespoły,
47 53
57 ól 05
73 75
Ś
23 77
System kontroli dostępu.......................................................26
Pizyrzqd jakiego nie było - HP 34970A................................31
Sieci o inteligencji rozproszonej - LonWorks, część 4........81
Wyświetlacze ciekłokrystaliczne na zamówienie..............83
Mikroprocesorowy sterownik magistrali PC.......................85
Info Świat.........................................................................93
Info Kraj............................................................................94
Forum................................................................................89
Listy...................................................................................96
Kramik+Rynek................................................................97 I
Dealerzy AVT................................................................104 |
Wykaz reklamodawcow............................................110
informator Elektroniczny.....................1]1|
Wyniki konkursów.
..............................30
g Międzynarodowy magazyn elektroników hobbistów i profesjonalistów
4/98 kwiecień 5 zł 90 gr
EMULATOR ODBIORNIKA DCF77 ADAPTERY DO PROGRAMOWANIA PROCESORÓW ST62T60/65
MINIATUROWY ANALIZATOR STANÓW LOGICZNYM!
PROGRAMATOR UKŁADÓW \Bj
-WOLTOMIE
DS1
TEST:
LUTOWNICZYCH
SPRZĘT:
ZESTAW URUCHOMIENI
DLA PROCESORÓW Z8%
ORAZ ZESTAW URUCHOMIENIOWY DLA UKŁADÓW COOL RUNNER FIJJ
PHILIP
Indaks 357Ł77 * ISSN 1E3D-35EŁ
9 771230 352986 04>
Germany 4.5DM France 16FF
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Immobilizer samochodowy
Wobec wzrastającej liczby
kradzieży samochodów,
o której wciąż słyszymy
i czytamy (a wśród naszych
znajomych jest z pewnością
wielu okradzionych), autor
podjął decyzję
o zaprojektowaniu urządzenia
zabezpieczającego samochód
przed kradzieżą nie chcąc
być jej kolejn ą ofiarą.
Immobilizer nie jest urządzeniem odstraszającym. Po zaparkowaniu i włączeniu samochodu, po pewnym czasie unieruchamia go odcinając dopływ energii elektrycznej do istotnych fragmentów instalacji i urządzeń, utrudniając w znacznym stopniu kradzież samochodu.
Urządzenie zaprojektowano w taki sposób, aby nie można było uruchomić samochodu pchając go lub nawet używając stacyjki, o ile do specjalnego gniazda w desce rozdzielczej nie zostanie wcześniej włożony odpowiedni klucz.
Autor uznał, że żadne dalsze utrudnienia związane z uruchamianiem samochodu nie powinny zostać wprowadzone, ponieważ immobilizer stałby się przez to niepraktyczny z punktu widzenia użyt-kownika-posiadacza. Tak więc jedyna, niezbędna przed uruchomieniem silnika czynność, to włożenie w gniazdo znajdujące się w desce rozdzielczej wtyku jack 6mm, a następnie jego wyjęcie. Poczynając od tego momentu samochód może być uruchomiony i prowadzony tak, jakby w ogóle nie był wyposażony w immobilizer.
Po wyłączeniu stacyjki następuje automatyczne uruchomienie immobilizera i bez jakiejkolwiek
Sprzężony z SK1 a
_____ 6 SKib """Ś
interwencji ze strony użytkownika samochód zostaje zabezpieczony. Opracowany przez autora model działa doskonale i nie utrudnia użytkowania samochodu. Daje dostatecznie dużo czasu, by ponownie uruchomić silnik po wyłączeniu i zapewnia poczucie bezpieczeństwa - po zakończeniu każdej jazdy immobilizer zostaje przecież automatycznie włączony.
Opis układu
Jak wynika ze schematów przedstawionych na rys. 1 i 2, podstawowy element układu stanowi układ scalony ICl - poczwórny wzmacniacz operacyjny LM3 24, którego poszczególne wzmacniacze pracują jako komparatory. Porównują stałe napięcie 6V, ustalone przez dzielnik rezys-tancyjny R6, R7 i R8, z napięciem wejściowym ustalanym przez rezystory R4 i R5, znajdujący się we wtyku jack. Rezystancje R4 i R5 mogą mieć dowolne wartości z przedziału od lkL2 do 100kL2, które jednak muszą być jednakowe. Ze względów bezpieczeństwa nie podano w wykazie elementów żadnej konkretnej wartości.
Aby potencjalny złodziej nie mógł łatwo sprawdzić, jaka powinna być rezystancja R5 (jeśli znane jest mu rozwiązanie z wty-
-oign
-O0V
Rys. 1. Schemat ideowy układu sterowania immobilizera.
Elektronika Praktyczna 4/98
13
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Rys. 2. Sposób umieszczenia i podłqczenia przekaźników immobilizera w instalacji elektrycznej samochodu. Rysunek ten należy oczywiście porównać zinstalacjq elektrycznq konkretnego samochodu.
kiem z rezystorem), zastosowano specjalne gniazdo SKl, zawierające styk rozwierny, rozłączany przez włożenie wtyku. Po włożeniu wtyku rezystor R5 znajduje się w obwodzie pomiędzy rezystorem R4 i tranzystorem TRl. Włożeniu wtyku towarzyszy zwarcie kontaktU SKlb i włączenie na krótki czas tranzystora TRl.
Wzmacniacze ICla i IClb porównują napięcia podane na ich wejścia. Jeśli rezystancje R4 i R5 są równe (użyto właściwego "klucza") , na wyjściu wzmacniacza IClc pojawi się stan wysoki. Napięcie to, przez diodę Dl, szybko ładuje kondensator C2, co powoduje wprowadzenie tranzystorów TR2 i TR3 w stan przewodzenia, to zaś oznacza wzbudzenie trzech przekaźników RLA, RLB i RLC.
Elementy Rll i C2 wprowadzają około 30-sekundowe opóźnienie podtrzymując przekaźniki w stanie wzbudzenia, co umożliwia uruchomienie silnika. Opóźnienie to można zmienić zmieniając wartości elementów Rll i C2, przy czym wzrost rezystancji lub pojemności zwiększa opóźnienie.
Kontakty przekaźnika RLAl zapewniają przewodzenie tranzystorów TR2 i TR3 doprowadzając napięcie do układu zapłonowego. Drugi zespół zestyków przekaźnika RLA2 włącza znajdującą się w desce rozdzielczej samochodu diodę LED D6, która sygnalizuje fakt włączenia immobilizera. RLB i RLC są j ednobie glinowymi dwu-kontaktowymi przekaźnikami
o prądzie 10A, wykorzystywanymi do odcięcia zasilania wybranych układów elektrycznych samochodu, np. cewki zapłonowej, rozrusznika lub pompy paliwa.
Dodanie rezystora R7 między R6 i R8 umożliwia skompensowanie wpływu, wynikających z tolerancji, różnic wartości rezystorów R4 i R5. Dzięki temu układ zadziała, gdy podane przez dzielnik R4-R5 napięcie znajdzie się w przedziale 5,8V i 6,2V. Gdyby w układzie zabrakło rezystora R7, napięcie z dzielnika musiałoby wynosić dokładnie 6V.
Ponieważ tranzystor TRl przewodzi jedynie przez ułamek sekundy po włożeniu klucza w gniazdo, złodziej nie dysponuje dostateczną ilością czasu, by móc stwierdzić, jaka jest rezystancja klucza. Kondensator Cl zostaje rozładowany przez rezystor R2, a R3 utrzymuje bazę tranzystora TRl na poziomie 0V, zapobiega-j ąc pr zy p a dko wy m wł ąc z eni om układu.
Urządzenie jest bardzo proste w użyciu - wkłada się tylko i wyjmuje klucz z gniazda znajdującego się w desce rozdzielczej, co powoduje zadziałanie przekaźni-
Rys. 3. Mozaika ścieżek płytki drukowanej oraz schemat rozmieszczenia elementów immobilizera.
14
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
ków i zgaśniecie diody LED D6, po czym można już uruchamiać silnik.
Po wyłączeniu stacyjki (układu zapłonowego) immobilizer zadziała po upływie około 30 sekund, czyli po całkowitym rozładowaniu kondensatora C2 przez Rll, TR2, R12 i TR3. Urządzenie pobiera prąd o natężeniu 18mA, gdy blokuje samochód, oraz 130mA podczas pracy silnika.
Wykonanie
Druk płytki i schemat rozmieszczenia elementów widnieją na rys. 3. Kolejność montażu jest następująca: zworka (uwaga: biegnie pod rezystorem RIO), rezystory, diody i podstawka, a następnie kondensatory i tranzystory (uwaga na prawidłowość montażu), na zakończenie zaś lutowane są przekaźniki oraz przewody łączące z diodą LED. Rezystor R6 należy zamontować we wtyku jack zgodnie z rys. 4 - dobrze jest zrobić kilka zapasowych egzemplarzy.
Następnie należy przetestować urządzenie i upewnić się, że całość funkcjonuje zgodnie z podanym wyżej opisem. Kolejnym krokiem jest hermetyzowanie płytki. Należy najpierw owinąć taśmą izolacyjną przewody od miejsca, w którym dotykają druku, do wysokości około lOOmm, a następnie umieścić w pudełku z ABS i zalać żywicą. Zalewamy również wtyki, po czym ustawiamy je pionowo aż do momentu zastygnięcia żywicy. Po zastygnięciu żywicy, a przed zainstalowaniem immobi-lizera w samochodzie, należy przeprowadzić kolejny test.
Instalacja
Podczas instalacji przydatny będzie schemat z rys. 2 oraz schemat instalacji elektrycznej samochodu. Schemat z rys. 2 ukazuje
Pierścień Końcówka
Rys. 4. Sposób wykonania wtyku (klucza).
w uproszczony sposób modyfikację instalacji elektrycznej samochodu, w tym obwodu rozrusznika i pompy, a przede wszystkim dołączenie przekaźników RLB i RLC w tej instalacji.
Przy instalowaniu urządzenia w samochodzie należy zachowywać jak najdalej posuniętą ostrożność - niewłaściwe (słabe) połączenie może spowodować przerwanie pracy silnika podczas jazdy, co grozi wypadkiem. Użyte przewody muszą być dostosowane do występujących w instalacji natężeń prądów.
Należy więc użyć dwóch dobrych połączeń masy oraz izolować wszystkie lutowane połączenia przy pomocy taśmy izolacyjnej lub koszulki termokurczliwej.
Podłączenie do układu zapłonowego przewodu prowadzącego napięcie oraz masy instalacji nie powinno sprawiać trudności. Poprowadzenie pozostałych połączeń wymaga szczególnej uwagi, ponieważ błędy mogą spowodować uszkodzenie urządzenia.
Pierwszym krokiem jest znalezienie takich dwóch przewodów w instalacji, przecięcie których spowoduje unieruchomienie samochodu. Po ich przecięciu należy stwierdzić, na którym z końców jest, bądź po włączeniu zapłonu pojawi się, dodatnie napięcie. Koniec ten należy połączyć z punktem oznaczonym na rys. 2 "A+" lub "B+", drugi natomiast koniec - z punktem "A" lub "B".
Istotne jest, by przy podłączaniu układu rozrusznika podłączyć jego elektromagnes, a nie sam silnik, ponieważ przez silnik ten w momencie rozruchu płynie prąd
0 bardzo dużym natężeniu, natomiast natężenie prądu elektromagnesu jest stosunkowo małe (jest to zazwyczaj przekaźnik dużej mocy).
Dalsze zalecenia
Najlepiej jest ukryć miejsce przecięcia przewodów instalacji
1 dodatkowe okablowanie, ponieważ stanowić to będzie kolejne utrudnienie dla złodzieja. Instrukcja obsługi samochodu pomoże znaleźć właściwe przewody i odpowiednie miejsca. W razie wątpliwości należy przejrzeć instalację elektryczną od cewki
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(0,25W, 5%, węglowe warstwowe) Rl: 100O
R2, R3, R9, Rll: 100kQ R4, R5: patrz tekst Ró, R8, RIO: 10kO R7, R12: lka Kondensatory
Cl, C2: 10jiF/25V/ wyprowadzenia jednostronne Półprzewodniki DL D3, D4, D5: 1N4148 D2: 1N4001
D6: czerwona pulsująca dioda LED, o niskim poborze prądu TRI, TR2, TR3: BC337 IC1: LM324 Różne
RLA: przekaźnik jednobiegunowy dwupozycyjny 12V 1A RLB, RLC: przekaźnik dwubiegunowy jedn opozycyjny 12V 10A SK1: gniazdo jack stereo ze stykiem rozwiernym ómm (Maplin BW680B)
płytka drukowana, obudowa z tworzywa sztucznego 105mm x 72mm x 32mm, wtyk jack stereo ómm (patrz tekst), gniazdo do diody LED, przewód jednożyłowy (patrz tekst), przewód dwużyłowy, przewód czterożyłowy, żywica, taśmy z tworzywa do wiązania kabli, taśma izolacyjna, cyna itp.
zapłonowej, elektromagnesu rozrusznika lub pompy paliwa poczynając.
Przy sprawdzaniu, na którym z końców przeciętego przewodu pojawia się dodatnie napięcie należy obracać kluczyk w stacyjce do oporu zgodnie z ruchem wskazówek zegara (do położenia rozruchowego).
Dioda LED powinna zostać zamontowana w desce rozdzielczej na widocznym miejscu, natomiast gniazdo wtyku jack (klucza) powinno znaleźć się w pobliżu stacyjki.
Płytkę wraz z przewodami należy umieścić za deską rozdzielczą, mocując taśmą z tworzywa -instalacja będzie miała porządny, profesjonalny charakter. Paul Brigham, EPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
Elektronika Praktyczna 4/98
15
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Automatyczny ściemniacz lampki nocnej
Przedstawiony w artykule
układ ogranicza po upływie
nastawionego czasu jasność
świecenia nocnej lampki.
W ten sposób przez całą noc
m ożemy mieć bardzo
dyskretn e, a przy tym tan ie
oświetlenie. Automatyczny
ściemniacz lampki nocnej
zapewne przyda się dzieciom,
osobom starszym, chorym
oraz wszystkim innym
m a ją cym kłop oty ze
spokojnym sn em.
Delikatna poświata
Zakres jasności świecenia może być dowolnie dobrany: od pełnej jasności po całkowite wyłączenie. Jeśli urządzenie zostanie ustawione na przykład tak, aby w nocy była widoczna tylko delikatna poświata, zapewni to poczucie bezpieczeństwa dziecku, które obawia się ciemności. Ustawione na świecenie trochę jaśniej pozwoli wstać z łóżka i bez trudu dotrzeć do drzwi lub poruszać się po pokoju. Dzięki temu łatwo będzie znaleźć włącznik światła, uniknie się potrącania mebli i ewentualnego upadku w ciemności.
Czas pracy lampki z pełną jasnością świecenia, tj. do rozpoczęcia ograniczania jasności świecenia, może być wybrany z przedziału od 5 minut do 1,5 godziny. Czas ten można łatwo wydłużyć - sposób, w jaki można to osiągnąć jest opisany w dalszej części artykułu.
Automatyczny ściemniacz ustawiony na np. godzinę pracy z pełną jasnością, pozwala na czytanie książki i zaśnięcie bez zwracania uwagi na konieczność wyłączenia lampy. Rozwiązanie takie zapewnia nie tylko oszczędność energii, ale także ogranicza prawdopodobieństwo obudzenia śpiącego w środku nocy. Są także osoby, które po zgaszeniu światła po prostu nie mogą zasnąć. Automatyczny ściemniacz może pomóc w takiej sytuacji.
Im mniejsza intensywność świecenia po zadziałaniu ściem-niacza i krótszy czas świecenia z pełną intensywnością, tym mniejszy jest pobór energii. Jeśli żarówka znajdująca się w lampce jest małej mocy (60W), to koszty eksploatacji urządzenia będą znikome. Nawet 15-watowa żarówka da oświetlenie zapewniające dziecku poczucie bezpieczeństwa. Należy pamiętać, że można użyć żarówki (z włóknem żarowym) dowolnego rodzaju o mocy do 150W, nie można natomiast zastosować żadnej świetlówki, w tym o niskim poborze mocy.
Układ automatycznego ściem-niacza lampki nocnej jest umieszczony w metalowej obudowie wyposażonej w przełącznik znajdujący się na płycie czołowej. Posiada wejściowe i wyjściowe gniazda sieciowe, do których odpowiednio jest doprowadzone napięcie sieciowe oraz podłączony przewód lampki nocnej (patrz zdjęcia). Pracą lampki sterować będzie przełącznik ściemniać za, a więc przełącznik lampki można pozostawić na stałe włączony.
Zasada działania
Schemat ideowy automatycznego ściemniacza lampki nocnej przedstawiono na rys. 1. Po włączeniu przełącznikiem Sl żarówka LPl świeci z pełną jasnością. Jednakże, aby to nastąpiło, musi
230YAC
EO-
NO-
Ś 22QmF -i- 470nF
,C3
Ś1O0nF
Rys. 1. Schemat ideowy automatycznego ściemniacza lampki (RLA jest kontaktronem wyposażonym w diodę zabezpieczającą).
Elektronika Praktyczna 4/98
17
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
nastąpić seria dosyć złożonych operacji.
Transformator Tl ma uzwojenie pierwotne 230V oraz uzwojenie wtórne 12V. Po zamknięciu przełącznika Sl, na uzwojeniu pierwotnym pojawia się napięcie sieciowe, a na uzwojeniu wtórnym niskie napięcie zmienne. Napięcie to jest prostowane przez mostek prostowniczy RECl i wygładzane przez kondensator Cl. Kondensator Cl ładuje się do wartości szczytowej przebiegu zmiennego obniżonej o spadek napięcia około 1,4V, występujący na mostku prostowniczym. Napięcie stałe na kondensatorze wynosi więc około 15V.
Użyty typ transformatora zapewnia napięcie wtórne 12V przy pełnym obciążeniu, a ponieważ obciążenie transformatora jest małe, napięcie to jest wyższe i w prototypie wynosiło 19V. Nie jest to bardzo istotne, ponieważ poprawną pracę układu zapewnia każde napięcie o wartości od 12V do 20V.
Scalony timer IC2 jest zasilany przez rezystor R2. Rezystor ten jest niezbędny dla zapewnienia poprawnej pracy wewnętrznego stabilizatora napięcia (5V) tego układu. Na rezystorze R2 odkłada się różnica napięć między napięciem na kondensatorze Cl i napięciem 5 V. Wyprowadzenia 1 i 7 układu IC2 są zwarte i połączone z niskim potencjałem. Układ jest skonfigurowany do pracy samowzbudnej i jego włączenie (odliczanie czasu) rozpo-
OSTRZEŻENIE
Ponieważ podczas montażu należy wykonać podłączenie napięcia sieciowego, jest bardzo ważne, by wykonujący umiał to właściwie zrobić. W przypadku wątpliwości należy zasięgnąć opinii osoby posiadającej odpowiednie kwalifikacje.
Urządzenie bezwzględnie musi być umieszczone w uziemionej metalowej obudowie i wolno go używać wyłącznie w suchych pomieszczeniach zamkniętych.
Jeśli ściemniacz ma być używany w pokoju dziecinnym, urządzenie i lampa powinny być umieszczone tak, aby dziecko nie miało do nich dostępu.
czyna się w momencie podania napięcia zasilania. Towarzyszy temu wysoki potencjał na wyprowadzeniu 3 układu. Kondensator odsprzęgający C3 zapewnia stabilną pracę układu IC2.
Nastawianie czasu
Po upływie pewnego czasu układ C2 zakończy odmierzanie czasu i na jego wyprowadzeniu 3 pojawi się stan niski. Czas ten zależy od wartości rezystancji Rl, VR2 oraz pojemności C2. W przypadku wykorzystania elementów
0 wartościach jak na schemacie, można ustawić czas od 5 minut (zerowa wartość VRl) do ponad półtorej godziny (maksymalna wartość VRl). Czas ten można zwiększyć zwiększając pojemność kondensatora C2.
Układ scalony IC2 jest ciekawym elementem - zapewnia odmierzanie długich czasów przy stosunkowo małych wartościach pojemności i rezystancji elementów zewnętrznych. Wewnętrzny licznik układu rejestruje kolejne ładowania przez rezystory Rl
1 VRl i rozładowania kondensatora C2. Podczas zliczania przez licznik 4059 cykli ładowania i rozładowywania C2, na wyprowadzeniu 3 występuje stan wysoki (około 4V). Oznacza to, że tranzystor TRI jest wysterowany i przez cewkę kontaktronu RLAl przepływa prąd.
W układzie nie ma diody zabezpieczającej cewkę, ponieważ jest ona wbudowana w przekaźnik. Dioda taka jest niezbędna dla ograniczenia skoku napięcia, który pojawia się w momencie przerwania przepływu prądu przez cewkę.
Sterowanie mocą
Przy przepływie prądu przez cewkę przekaźnika, jego normalnie rozwarte zestyki zostają zwarte i łączą wyprowadzenia 1 i 2 układu ICl. Jest to regulator mocy i jego zadaniem jest regulacja wartości średniej natężenia prądu przepływającego od wyprowadzenia 3 do 2, zależna od wartości rezystancji znajdującej się między wyprowadzeniami 1 i 2. W przypadku zerowej rezystancji płynie prąd o maksymalnym natężeniu - tak, jakby wyprowadzenie 2 było połączone bezpośrednio z linią 220V.
Wczesne wyzwalanie - prawie
(a) całe fragmenty przebiegu sieciowego
podawane są na obciążenie.
Późne wyzwalanie - tylko niewielkie (b) fragmenty przebiegu napięcia są podawane na obciążenie.
Rys. 2. Konsekwencje wczesnego i późnego włączania układu ICl. Zakreskowane obszary odpowiadają okresom przekazywania energii do lampki.
(a) Włączanie ICl w początkowej fazie połówki napięcia sieciowego
- niemal przez cały czas trwania połówki okresu energia przekazywana jest do żarówki.
(b) Włączanie ICl w końcowej fazie połówki napięcia sieciowego
- energia przekazywana jest do żarówki przez niewielką część połówki okresu.
Między wyprowadzeniami
2 i 3 układu ICl występuje mały spadek napięcia (od IV do 5V), który nie ma znaczenia z punktu widzenia działania żarówki, będzie natomiast powodować pewne straty mocy w układzie ICl, który w przypadku żarówki o mocy 60W może się nagrzewać.
Przełącznik Sl może być otwarty w dowolnym momencie, a jego zamknięcie spowoduje rozpoczęcie zliczania od zera.
Zakładając, że układ pozostaje włączony, żarówka LPl świeci z pełną jasnością do momentu zakończenia zliczania przez timer IC2. Na wyprowadzeniu
3 układu pojawi się stan niski, tranzystor TRI zostanie zatkany i przez cewkę przekaźnika przestanie płynąć prąd. Zestyki RLAl zostaną rozwarte i zniknie bezpośrednie połączenie wyprowadzeń 1 i 2 układu ICl. Między tymi wyprowadzeniami znajduje się teraz potencjometr VRl, którego rezystancja określa poziom mocy doprowadzanej do żarówki. Tak
18
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
więc przy zerowej wartości rezystancji VRl żarówka będzie nadal świecić z pełną jasnością (rozwiązanie takie oczywiście nie ma sensu). Jeśli VRl ustawiony jest na maksymalną wartość rezystancji, żarówka zgaśnie, choć przez jej włókno przepływać będzie niewielki prąd. W praktyce potencjometr VRl zostanie ustawiony w pewnym położeniu pośrednim, przy którym lampa świeci z wymaganym poziomem jasności.
Cykle
Regulator mocy ICl działa na zasadzie zmiany kąta przepływu prądu zmiennego. Układ przestaje przewodzić prąd w momencie spadku do zera napięcia sieciowego, a w kolejnym cyklu zostaje ponownie włączony itd.
Jak wynika z przebiegu przedstawionego na rys. 2a, dla zerowej rezystancji między wyprowadzeniami 1 i 2 układu ICl, układ
Uifc
przewodzi poczynając od momentu oznaczonego literką "t". Przewodzi więc przez przeważającą część cyklu i lampa pracuje z mocą bliską nominalnej.
Jeśli między wyprowadzeniami 1 i 2 układu ICl pojawi się duża rezystancja, moment rozpoczęcia przewodzenia jest w znacznym stopniu opóźniony w stosunku do początku cyklu (rys. 2b). W efekcie tylko niewielka część dostępnej mocy zostanie doprowadzona do żarówki, która świeci przyciemnionym światłem. Pamiętajmy, że płacimy wyłącznie za wykorzystaną energię elektryczną, a więc prąd, który przepływa przez układ ICl. W części cyklu, w której ICl nie przewodzi, energia nie jest zużywana.
Wykonanie
Należy zastosować przekaźnik (kontaktion) taki, jak w wykazie elementów - powinien przełączać napięcie sieciowe i posiadać
Rys. 3. Schemat rozmieszczenia elementów oraz mozaika ścieżek na płytce ściemniacza.
wbudowaną diodę zabezpieczającą, połączoną równolegle z cew-ką.
Sposób ustawienia przekaźnika na płytce zapewnia właściwe ulokowanie diody w układzie.
Prawie wszystkie elementy automatycznego ściemniacza są montowane na płytce drukowanej . Wyjątek stanowią: włącznik urządzenia oraz końcówka lutownicza do podłączenia przewodu zerowania (uziemienia), znajdujące się na obudowie. Mozaika ścieżek druku oraz schemat rozmieszczenia elementów przedstawia rys. 3.
Montaż rozpoczynamy od wlu-towania transformatora sieciowego. Podany w wykazie elementów transformator ma dwa uzwojenia wtórne 6V. Połączenie szeregowe tych uzwojeń (połączone wyprowadzeń na druku) daje napięcie 12V. Transformator ma moc 3VA, w związku z czym nawet podczas dłuższej eksploatacji nie będzie się nagrzewał.
Ponieważ transformator jest dość ciężki, wymaga odpowiedniego podparcia. Jego niewykorzystywane wyprowadzenia są przylutowane do płytki, a otwory służące do zamocowania płytki znajdują się w takich miejscach, by ograniczyć występujące w płytce naprężenia. Kolejne montowane elementy to złączki przewodowe TBl i TB2, podstawka pod bezpiecznik FSl, podstawka pod układ scalony i kontaktion RLA. Asymetria wyprowadzeń przekaźnika uniem o żli wi a pop ełni eni e błędu przy wstawianiu tego elementu w otwory w płytce. Przy lutowaniu należy unikać niepotrzebnego przegrzewania przekaźnika.
Następnie należy zamontować mostek prostowniczy RECl. Lepiej byłoby użyć w tym celu podstawki, można jednak także przylutować go do płytki, unikając przegrzewania. Wyprowadzenia oznaczone "~" powinny znaleźć się od strony transformatora. Mostek ma cztery wyprowadzenia, ale trudno jest znaleźć gotową podstawkę pod ten element. Najprościej jest użyć podstawki 6-nóżkowej i wykorzystać jej skrajne otwory, ewentualnie odpowiednio przyciąć podstawkę 8-nóżkową.
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
S1
230VAC
Oczko' lutownicze przymocowane do punktu uziemiającego obudowy regulatora.
Zasilanie lampy
Rys. 4. Zewnętrzne połączenia płytki ściemniacza.
W dalszej kolejności montujemy rezystory, kondensatory i oba potencjometry, zwracając uwagę na właściwy montaż kondensatora elektrolitycznego Cl.
Montaż płytki kończy wluto-wanie tranzystora oraz regulatora mocy ICl. W przypadku tego ostatniego należy zwracać uwagę na sposób wstawienia elementu -nierówna powierzchnia powinna znaleźć się od strony górnej krawędzi płytki (na płaskiej powierzchni znajduje się także oznaczenie wyprowadzenia 1). Płaska powierzchnia obudowy tranzystora TRI zwrócona jest także w stronę górnej krawędzi płytki.
W tylnej ściance obudowy należy wykonać dwa otwory pod odgiętki obu przewodów sieciowych. W płycie czołowej należy wykonać otwór pod włącznik, a w podstawie - pod końcówkę lutowniczą.
Płytką drukowaną można posłużyć się jako szablonem w celu zaznaczenia otworów pod śruby mocujące ją. Płytkę montujemy używając nylonowych kołków dystansowych 12mm. Jest bardzo ważne, by kołki i nakrętki były
z materiału nieprzewodzącego, co pozwoli uniknąć zwarć. Ze względów bezpieczeństwa należy bezwzględnie zachować odstęp lOmm między obudową a ścieżkami i połączeniami płytki.
W kolejnym etapie wstawiamy układ IC2 w podstawkę. Ponieważ jest to układ CMOS, należy wcześniej dotknąć uziemionego przedmiotu, co zapobiegnie ewentualnemu zniszczeniu układu przez ładunki elektrostatyczne.
Następnie wstawiamy mostek prostowniczy RECl w podstawkę (o ile nie został już wlutowany), zwracając uwagę na jego ułożenie, wkładamy ceramiczny (nie szklany) bezpiecznik 1A w podstawkę i nakładamy osłonę.
Na płycie czołowej montujemy włącznik urządzenia. Dołączamy trzy żyło wy przewód sieciowy (o prądzie min. 3A), zakończony wtyczką. Wolny koniec przewodu sieciowego wprowadzamy przez otwór do obudowy i zabezpieczamy przy pomocy odgiętki. Podobny kabel wykonujemy do połączenia z lampą. W obu przypadkach należy pozostawić wewnątrz obudowy pewien nadmiar kabla, tak
aby nie mogły one być wyrwane. Rysunek 4 ułatwi dokończenie okablowania. Do połączeń należy użyć kabla o odpowiednim przekroju (3A). Połączenia z przełącznikiem należy izolować taśmą termokurczliwą lub użyć nasadzanych, izolowanych łączówek.
Skręcić ze sobą odsłonięte przewody zerowania
(uziemienia) obu kabli, przeprowadzić je przez otwór łączówki przymocowanej do podstawy obudowy i przylutować. Uwaga: prawidłowość wykonania tego lutowania ma zasadniczy wpływ
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(0,ÓW, 1%, metalizowane)
Rl: 220kO
R2: 470O
R3: 4,7kQ
VR1: 220kQ, montażowy, pionowy
VR2: 7,7MQ, montażowy, pionowy
Kondensatory
Cl: 220^F/25V
C2: 470nF, poliestrowy, raster
5mm
C3: lOOnF, poliestrowy, raster
5mm
Półprzewodniki
RECl: DF005M 5OV/1A, obudowa
DIL
TRI: Zl"X300
ICl: PC1R (regulator mocy 1A)
IC2: ZN1034E
Różne
Tl: transformator sieciowy do
montażu na płytce, 230V/12V
(2x6V), 3VA
RLA: kontaktron, zestyki 220V,
cewka 12V/100W
FS1: bezpiecznik ceramiczny 1A
z gniazdem 20mm i osłoną,
montowany do chassis
Sl: przełącznik jedn obiegu nowy
jednopozycyjny, kontakt 22OV/1A,
obudowa z aluminium (ok. 127mm
x Ó3mm x57mm), podstawka 6-
nóżkowa (pod mostek
prostowniczy - ewentualnie -
patrz tekst), podstawka 14-
nóżkowa, złączka przewodowa
podwójna 2szt., gniazdo
sieciowe, przewód sieciowy
trzyżyłowy, końcówka lutownicza,
kołki dystansowe ószt., śruby
i nakrętki z tworzywa sztucznego
ószt., koszulka termokurczliwa lub
końcówki połączeniowe jak
w instalacji samochodowej, nóżki
samoprzylepne z tworzywa 4 szt.
cyna itp.
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
na bezpieczeństwo użytkowania urządzenia.
Ustawić potencjometr VR2 w lewym skrajnym położeniu (przeciwny do kierunku obrotu wskazówek zegara - widziane od strony prawej krawędzi płytki). W ten sposób zostanie ustawiony minimalny czas zadziałania ściem-niacza. Potencjometr VRl należy ustawić w położeniu środkowym, odpowiadającym średniemu spadkowi jasności świecenia żarówki. Zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara obrót VRl powoduje wzrost intensywności świecenia żarówki, a taki sam obrót VR2 - wydłużenie czasu między włączeniem ściemniacza, a jego zadziałaniem (widziane od strony prawej krawędzi płytki).
Przykleić nóżki do dolnej części obudowy.
Uwaga: ze względów bezpieczeństwa urządzenie może być podłączane do sieci tylko przy zamkniętej obudowie. Regulacje
potencjometrów należy przeprowadzać etapami, odłączając ściemniacz od sieci przed każdym zdjęciem pokrywy obudowy.
Eksploatacja
Włączyć kabel lampy do gniazda sieciowego podłączonego do ściemniacza. Podłączyć ściemniacz do sieci i włączyć. Żarówka lampy powinna świecić z pełną jasnością. Po upływie około pięciu minut powinien zadziałać ściemniacz.
W ciągu kilku kolejnych dni, zmieniając nastawy potencjometrów, można dobrać wymagany czas opóźnienia zadziałania ściemniacza oraz intensywność świecenia po jego zadziałaniu. W przypadku długotrwałej eksploatacji obudowa urządzenia nagrzewa się, co jest w pełni naturalne.
Jeśli żarówka ulega przepaleniu, może się zdarzyć, że przepalony zostanie także bezpiecznik
znajdujący się na płytce. Dobrze jest więc wyposażyć się w zapasowe bezpieczniki. Nie powinny one mieć większego prądu nominalnego niż zalecany (1 A), ponieważ w przypadku awarii przez regulator mocy ICl popłynie wtedy prąd o zbyt dużym natężeniu, co grozi zniszczeniem ICl.
Ponieważ żarówka lampy przez większą część czasu pracuje z obniżonym poziomem mocy, można oczekiwać, że będzie bardzo trwała - jej czas eksploatacji będzie kilkakrotnie dłuższy niż w przypadku obciążeń nominalnych.
Przy wymianie bezpiecznika nie wolno zapomnieć o wyjęciu przewodu z gniazdka sieciowego.
Dobrej nocy!
Terry de Vaux-Balbirne, EPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
Elektronika Praktyczna 4/98
21
iS P R Z Ę T
System identyfikacji bezstykowej z układami PCF7930
Opisany w artykule system
pozwala zabezpieczyć dostęp do
dowolnej ilości pomieszczeń
i urządzeń. Może on być
montowany przy bramach,
drzwiach, domofonach,
maszynach, komputerach
i w samochodach.
Rys, 1 Schemat blokowy układu PCF7930,
Dostęp do wszystkich urządzeń i pomieszczeń, do których uprawniona jest dana osoba, możliwy jest za pomocą jednego klucza. Jednocześnie klucz ten nie otworzy zamków, do których jego posiadacz nie jest uprawniony. Zamek pozwala na stosowanie l,8xlO19 kodów, co sprawia, że praktycznie nie jest możliwe ich złamanie. W razie zagubienia klucza można go zastąpić nowym i tak skonfigurować zamki, aby zagubiony klucz nie otworzył żadnego z nich.
Do otwarcia zamka wystarczy zbliżenie klucza do anteny na odległość kilku centymetrów. Ewentualne zanieczyszczenia nie stanowią żadnej przeszkody. Antena może być umieszczona np. w przycisku dzwonkowym lub schowana pod tynkiem, czy pod deską rozdzielczą samochodu. Każdy zamek może pracować z jedną lub dwoma antenami (np. po dwóch stronach drzwi). Klucz elektroniczny schowany w miniaturowym breloczku nie wymaga baterii zasilającej. Kluczem spełniającym w systemie rolę identyfikatora jest układ PCF7930 firmy Philips (rys. 1).
Transmisja danych do i z identyfikatora odbywa się za pośrednictwem wbudowanego układu nadawczo-odbiorczego. Zasilanie identyfikatora dostarczane jest ze współpracującego czytnika, drogą sprzężenia elektromagnetycznego.
Identyfikator posiada wewnętrzną pamięć EEPROM o pojemności 1024 bity. Pamięć ta podzielona jest na 8 bloków. Pierwsze dwa bloki (256 bitów) wykorzystane są do konfiguracji pracy identyfikatora. Następne 6 bloków (768 bitów) może być dowolnie wykorzystane przez użytkownika. Nie zawsze potrzebna jest taka ilość danych do pewnej identyfikacji. Zapomocą odpowiedniej konfiguracji ilość wysyłanych danych możemy ograniczyć np. do jednego bloku (2138 kodów) Uzyskujemy w ten sposób skrócenie transmisji danych.
Do współpracy z układami PCF7930 potrzebna jest stacja bazowa. Powinna ona zapewnić zasilanie oraz wymianę danych między identyfikatorem i komputerem PC. Stosując stację bazową oraz odpowiednie oprogramowanie komputera PC możemy programować układy PCF7930. Te same stacje można wykorzystać w sieci rejestracji czasu pracy lub kontroli dostępu. Tak zorganizowany system kontroli dostępu wymaga ciągłej pracy komputeraPC nadzorującego sieć. Rezygnacja z komputera nadzorującego jest możliwa, gdy nie jest potrzebna rejestracja czasu pracy. Możemy wtedy wykorzystać autonomiczne bramki kontroli dostępu. Oczywista jest redukcja kosztów instalacji jak i eksploatacji systemu.
Przy okazji uzyskujemy zmniejszenie czasu reakcji urządzeń na zbliżanie identyfikatorów.
Na rys. 2 przedstawiono schemat blokowy autonomicznej bramki kontroli dostępu. Najważniejsze funkcje są wykonywane wewnątrz mikroprocesora jednoukładowego. Generuje on falę nośną do zasilania identyfikatora, kluczuje ją, oraz dekoduje dane odczytane z identyfikatora. Zewnętrzna pamięć EEPROM służy do zapamiętania uprawnionych identyfikatorów oraz aktualnej konfiguracji. Bramka pozwala na zapamiętanie 250 różnych identyfikatorów. Dostępne są dwa tryby pracy: mo-
Rys,2 Autonomiczna bramka kontroli dostępu,
nostabilny z regulowanym czasem otwarcia od ls do 32s i bistabilny. Do wpisywania i kasowania kluczy oraz określenia trybu pracy nie są potrzebne żadne dodatkowe urządzenia. Ten sam identyfikator może być zapamiętany przez dowolną ilość bramek, co pozwala na stworzenie rozbudowanego systemu kontroli dostępu.
Po rozpoznaniu uprawnionego identyfikatora następuje przełączenie przekaźnika! jednocześnie 64 bity kodu odczytane z identyfikatora zostają poprzez optoizolator wysłane na zewnątrz. Można je wykorzystać do ewentualnej rejestracji zdarzeń. Grzegorz Piotrówski
Elektronika Praktyczna 4/98
23
ŚSPRZĘT
Sposób na "małe" Atmele
W styczniowej rubryce "Info
Kraj" opublikowaliśmy notatkę
o nowej propozycji firmy WG-
Electronics dla konstruktorów
używających mikrokontrolerów
firmy Atmel - niewielkiej
przystawce do emulatora pamięci
ROM, która umożliwia emulację
mikrokontrolerów ATS9CX051.
Otrzymaliśmy wiele listów
z prośbami o przybliżenie
możliwości tego urządzenia, co
n iniejszym czyn imy.
Adapter AD2051 umożliwia wykorzystanie typowych R OM-e mulat o rów i emulatorów układowych procesorów rodziny S051 (ang. In-Circuit Ernulators) do uruchamiania urządzeń bazujących na popularnych mi krokont roi erach ATS9C1051 iATS9C2051 firmy ATMEL.
Tab. 1 Zestawienie róiiic programowych pomiędzy mikrohoitrolerami
Cecha 39C1051 39C2051 30C31 Ochrona przed błędem typu "działa tylko z adapterem"
Pamięć RAM 64 123 123 hnkować program z dyrektywą ograniczającą pamięć DATA
Timer 1 brak jest jest jest usunąć nazwy TH1, TL1 z plików * H, * i ni dla 39C1051
UART brak jest jest usunąć nazwy SBUF, SCON z plików * h. * im dla 89C1051
Przestrzeń Code 1kB 2kB 64kB linkować program z dyrektywą ograniczającą pamięć CODE, kontrolować skoki JMP A + DPTR
Instrukcje M0VX brak brak są kontrolować program pod kątem wykluczenia zmiennych w przestrzeni PDATA, XDATA oraz instrukcji M0VX
ROM-*mulator
pocWnita
Schemat funkcjonalny adaptera AD2051.
wtyk
Adapter ten powstał w wyniku poszukiwań możliwości opracowania taniego narzędzia do uruchamiania systemów mikroprocesorowych opartych o AT89CxO51. Konstruktorzy postawili sobie za cel maksymalne usprawnienie pracy inżyniera podczas uruchamiania oprogramowania, pizy minimalnym zaangażowaniu środków. Dzięki przemyślane] konstrukcji uzyskano radykalne skrócenie czasu tworzenia i testowania prototypu. Udało się zlikwidować znany wielu konstruktorom cykl operacji: wyjęcie |xC z podstawki - przeprogramowanie -włożenie |xC do podstawki, powtarzany wielokrotnie przy uruchamianiu oprogramowania metodą "prób i błędów".
Adapter AD205 1 zapewnia sprzętowe wspomaganie cyklu projektowego, uwalniając projektanta od wielu zbędnych czynności. W efekcie program uruchamiany jest wielokrotnie szybciej, a my unikamy wielu przykrych niespodzianek, np. odwrotnego włożenia układu, braku kontaktu w podstawce po kilkudziesięciu wymianach |xC, szybszego wyeksploatowania samych procesorów, itp.
Adapter AD205 1 nie jest urządzeniem samodzielnym. Musi współpracować z emulatorem pamięci
ROM luh procesora 805 1. Każdy, kto posiada emulator pamięci EPROM typu 27C512 (64 kB), stosując adapter jako układ pośredniczący między wtykiem ROM-emulatom, a podstawką procesora w układzie docelowym, może uruchamiać swój układ aplikacyjny bez konieczności wielokrotnego przeprogramowania procesora. Każdy posiadacz emulatora układowego procesora 80C31/51, stosując do sondy konwerter DIP40-DIP2 0, będący integralną częścią urządzenia, uzyskuje emulator procesora AT89CxO51.
Konstrukcja adaptera została oparta na spostrzeżeniu, że procesory AT89C105 1/2051, to nic innego jak sprzętowy "podzbiór" typowego |xC8051. Inspiracją do powstania adaptera były specjalne wersje mikrokontrolerów, tzw. "piggy-back". Idea tych procesorów polega na tym, że wewnętrzna pamięć programu jest zastąpiona przez standardową pamięć EPROM włożoną w podstawkę na "grzbiecie" układu, co pozwala zastosować do uruchamiania ROM-emulatory.
Adapter AD2051 to nic innego, jak właśnie procesor w wersji "piggy back". Wykorzystano fakt, że AT89CxO51 nie posiada portów PO i P2 i zastąpiono go typowym, 40-nóżko-wym procesorem 80C31, pracującym z zewnętrzną pamięcią programu. Wyjątek i jedyny problem, z którym należało się uporać, to wewnętrzny komparator analogowy zaimple-mentowany w AT89CxO51. Niezbędne było zastosowanie bloku zewnętrznych komparatorów, które umożliwiają wierne odtworzenie mechanizmów mi kro kontrolera.
Brak ograniczeń funkcjonalnych nie oznacza pełnej zgodności elektrycznej i programowej z oryginałem. Użycie mikro kont roi era 80C31 w celu emulacji AT89CxO51 pociąga za sobą pewne konsekwencje:
- Adapter AD2051 pobiera kilkakrotnie więcej prądu (max. 25mAj.
- Napięcie zasilania i częstotliwość pracy zależą od użytego w adapterze typu rnikro-kontrolera. Rozwiązaniem standardowym jest tu procesor 80C31 - 12MHz, zasilany napięciem 5V. Dzięki modułowej konstrukcji użytkownik może we własnym zakresie procesor ten wymienić na inny, np. na 3-woltowy, lub na pracujący z częstotliwością do 24MHz.
- Odstępstwem od oryginału cechują się również piny portu P1.0..1 w cyfrowym trybie pracy: posiadają one aktywny "pull-up", którego brak wAT89CxO51.
Na koniec kilka uwag na temat kompatybilności programowej. Mi kro kont roi ery AT89CxO5 1 charakteryzują pewne uproszczenia w stosunku do typowego przedstawiciela rodziny '51. Istotne z punktu widzenia emulacji różnice zostały zebrane w tab. 1. Jeśli o nich zapomnimy, może okazać się, że program działa z adapterem, a nie działa z AT89CxO51.
Cezary Subda
Elektronika Praktyczna 4/98
ŚSPRZĘT
Emulator sprzętowy dla procesorów rodziny Z8 firmy
Znana dość dobrze w naszym
kraju firma Zilog jest
producentem tanich
mikrokontrolerów z pamięcią OTP
- Z8. Duże możliwości,
elastyczność i wydajność tych
układów powodują, że są one
bardzo atrakcyjną alternatywą dla
dobrze "osadzonych" na naszym
rynku procesorów '51, ST62, czy
też układów rodziny PIC.
Wymagania oprogramowania wchodzącego w skład zestawu:
/ program ICE BOX(debugger/programator) -konfiguracja zalecana:
D PC436DX lub lepszy, D minimum 8MB RAM, D Wmdows95/3 1/3 11. D jeden wolny port szeregowy RS232, D ok 2MB wolnego rnie|sca na dysku twardym, D kolorowy monitor i karta SVGA / makroasembler:
D dowolny kornputerz systemem operacyjnym
DOS lub Windows 95, D 590kB wolnej pamięci RAM
W skład zestawu Z8CCP00ZEM wchodzą:
/ płyta ernulatora/prograrnatora (zpodstawka_ZIF18),
/ kabelemulacyjnyDIP18/DIP18,
/ dyskietki z oprogramowaniem GUI (v 3 11)
i makroasemblerem, / płytaCD-ROMz kompletem materiałów
dotyczących procesorów rodziny Z8 oraz innych
układów firmy Zilog
Możliwości zestawu Z8CCP00ZEM:
/ emulacja procesorów Z86C0 2/0 3/04/06/0 8/1 6 Z86C30/31/32/33/34/233,Z86C4 0/43/243,
/ programator umożliwia programowanie układów Z86E02/03/04/08, Z86E30/31/33/34/733 (niezbędna dodatkowa podstawka ZIF) oraz Z36E40 (niezbędna dodatkowa podstawka ZIF),
/ częstotliwość taktowania ernulowanego procesora 1 12MHz (standardowo 8MHz)
Rys. 1.
Atrakcyjno&C rodziny ZS podnosi także fakt że Zilog zadbał oto, aby dostarczyć projektantom doskonale narzędzia uruchomieniowe, w równie "doskonałych" cenach!
Urządzenie przedstawione w artykule jest podstawowym sprzętem wspomagającym projektowanie systemów bazujących na procesorach rodziny ZS.
Zazwyczaj popularność rodzin mikrokontrolerów, procesorów i układów programowalnych zależy od dostępności tanich, a przy tym funkcjonalnych narzędzi wspomagających proces projektowania. Zestaw przedstawiony w artykule jest podstawowym narzędziem wspomagającym projektowanie dla układów rodziny ZS firmy Zilog. Pomimo jego stosunkowo niskiego ulokowania w hierachii narzędzi oferowanych przez Ziloga, jest to jeden z najdoskonalszych zestawów dostępnych na rynku dla procesorów S-bitowych.
Na czym polega jego doskonałość? W skład zestawu wchodzi emulator sprzętowy, który pozwala emulować większość procesorów rodziny ZS, pracujących z częstotliwością zegarową do 12MHz. Oprogramowanie sterujące jego pracą pozwala zastawiać różnego rodzaju pułapki, co wydatnie poprawia efektywność analizy uruchamianego programu. Emulator pracuje w czasie rzeczywistym, co pozwala testować konstrukcje sterowników w stosunku do których występują ostre wymagania czasowe. Nie jest to jednak emulacja w czasie rzeczywistym w pełnym tego określenia znaczeniu - stan emulowanego procesora (zawartość rejestrów, akumulatora, licznika adresów, tirnera, itp.J jest odczytywany na żądanie osoby obsługującej emulator. Jak pokazuje praktyka, nie ma to większego znaczenia, ponieważ bogate możliwości programu sterującego niwelują niedoskonałości śledzenia na bieżąco stanu procesora. Na rys. 1 przedstawiono widok ekranu z działającym programem do obsługi emulatora.
Zestaw ZSCCPOOZEM jest wyposażony w jeden kabel, który pozwala emulować wszystkie procesory ZS montowane w obudowach DIP1S. Kable umożliwiające emulację procesorów w większych obudowach można dokupić osobno.
Płytka emulacyjna może spełniać także rolę programatora procesorów. Standardowo znajduje się na niej jedna podstawka ZIF (DIPlSj. Na podstawki o większej liczbie wyprowadzeń przewidziano miejsce na płytce drukowanej. Jedna z opcji programu obsługującego emulator umożliwia programowanie procesorów. Na rys. 2 przedstawiono widok okna obsługi programatora procesorów OTP.
Współpraca pomiędzy komputerem PC, a płytką emulatora odbywa się poprzez łącze szeregowe RS232. Połączenia należy dokonać kablem 9/25 lub 25/25 (w zależności od złącza w PCJ, który niestety nie wchodzi w skład zestawu. Także zasilacz, który jest niezbędny do uruchomienia emulatora, należy wykonać samodzielnie lub kupić. Oszczędności poczynione przez producenta powodują, że rozpoczęcie pracy
z emulatorem nie należy do łatwych, zwłaszcza, że zaciski zasilające na płytce drukowanej nie są typowe.
Pewne kłopoty wywołane zostały dokumentacją wchodzącą w skład zestawu. Przedstawiono w niej nieco starszą wersję oprogramowania, niż znalazła się w zestawie. Kłopoty zostały wywołane zupełnie innym rozwiązaniem układu menu sterującego, co wymagało poświęcenia dużej ilości czasu na "zsynchronizowanie" opisu z rzeczywistością.
Informacje katalogowe, wykaz narzędzi wspomagających projektowanie, oprogramowanie dla procesorów Zilog oraz noty aplikacyjne dotyczące rodziny ZS i innych wyrobów firmy Zilog (procesory DSP, komunikacyjne, procesory do zdalnego sterowania, kontrolery do myszek, procesory ZSO/lSO/ 380, itp.J znajdują się na płycie CD-ROM. Wszystkie dokumenty przygotowano w postaci plików PDF (ang. Portable Document Format J, które są w chwili obecnej "katalogowym" standardem. Na płycie zamieszczono także przeglądarkę Acrobat Reader, która umożliwia wygodne przeglądanie zawartości
yy
Podsumowując należy stwierdzić, że pomimo niedogodności wywołanych brakiem kabla i zasilacza, prezentowany zestaw spełnia wymagania każdego konstruktora, który zamierza budować np. sterowniki w oparciu o procesory rodziny ZS. Piotr Zbysiński, AVT
Zestaw udostępniła redakcji prma Eurodis-Microdis.
Elektronika Praktyczna 4/98
27
SPRZĘT
Starter Kit dla układów CoolRunner
Czyli jak wycisnąć pieniądze z grapefruita?
Przez długi czas wydawało się,
że Philips wycofuje się z rynku
układów programowalnych.
Najnowsze opracowanie tej firmy -
układy CoolRunner są
zaprzeczeniem tego twierdzenia. Po
raz kolejny Philips przełamał
bariery, z którymi dotychczas
boryka się wiele innych firm, które
są liderami na rynku układów PLD.
W artykule przedstawiamy Starter
Kit dla układów CoolRunner
i oprogramowanie narzędziowe
XPLA Designer, dzięki którym
można szybko poznać zalety nowej
rodziny układów.
1 k , , i- 1-
_. r_ -i . _ . i---r i
p Ś 1 1
Rys. 3.
Rys. 4.
28
-MiHT^an*
I *Ł I
Rys. 1.
Najbardziej reklamowaną przez producenta cechą układów serii CooSRunner jest niezwykle mały pobór mocy. Dla małych (do kilkuset kHzJ częstotliwości taktowania struktury pobór prądu nie przekracza kilkudziesięciu..kilkuset mikroamper, a jego wartość jest liniowo zależna od częstotliwości sygnałów wejściowych. W odróżnieniu od układów oferowanych przez innych producentów, niski pobór mocy nie powoduje jednoczesnego obniżenia maksymalnej częstotliwości taktowania. Stąd też wywodzi się druga nazwa tej rodziny układów - FZP (ang. Fast Zero Power}, co oznacza szybkie układy o bardzo małym poborze mocy.
Philips wykorzystał w kampanii reklamowej serii CooSRunner możliwość zasilania układów z mało wydajnych źródeł, w związku z czym zastosowano baterię połączonych szeregowo... grapefruitów! W redakcyjnym laboratorium sprawdziliśmy, że takie ogniwo rzeczywiście doskonale nadaje się do zasilania także układu PZ512S! Rodowód podtytułu jest już chyba jasny...
Kolejną zaletą układów CooSRunner jest nietypowa, bardzo elastyczna, architektura. W standardowych strukturach PLD programowane są tylko połączenia AND lub OR. W układach XPLA (ang. eXtended Pro gram rnable Logic ArrayJ Philipsa można programować obydwie matryce, co ułatwia logiczną implementację bardziej skomplikowanych struktur korn-binacyjnych. Dwa globalne sygnały zegarowe, możliwość asynchronicznego taktowania każdej makroceli, S (w układzie PZ5O32J do 32 (w układzie PZ512SJ sygnałów sterowania buforami trój sta nowy mi oraz dynamiczna alokacja iloczynów, zapewniają niespotykaną w innych układach łatwość konfigurowania układu, także w rozbudowanych aplikacjach wykorzystujących wiele sygnałów zegarowych.
Praktyczne zweryfikowanie możliwości układów CooSRunner umożliwił nam Starter Kit z układem PZ512S (128 makrocelj. Jest to jedyny układ rodziny CooSRunner wyposażony w interfejs JTAG (o JTAGu pisaliśmy w EPl i 2/9SJ. Zastosowanie tego interfejsu pozwala wykorzystać tech-nikę progra-
mowania ISP (ang. In System ProgrammableJ - można więc uniknąć konieczności stosowania specjalnego programatora, do programowania układu wystarczy prosty kabel podłączany do złącza drukarkowego.
Konstrukcja Starter Kitu opracowanego przez Philipsa oparta jest na największym produkowanym dotychczas układzie CooSRunner PZ512S. Układ ten jest wyposażony w złącze JTAG. Na płytce drukowanej znajdują się ponadto: dwucyfrowy wyświetlacz LCD oraz generator zegarowy (NE555J, który wykorzystano jako układ taktujący blok wyświetlania. Programowanie układu PZ512 S umożliwia prosty interfejs Centronics /JTAG, który jest obsługiwany przez program ISP Progjammer. Program ten nie wchodzi w skład zestawu, należy go ściągnąć ze strony internetowej www.coolpld.com.
Integralnym elementem Starter Kitu jest oprogramowanie XPLA Designer, które umożliwia tworzenie projektów dla układów CooSRunner. Podstawowym elementem Designera jest program zarządzający projektem (rys. lj. Z poziomu tego programu możliwe jest uruchomienie edytora tekstowego (rys. 2j. Programy opisujące architekturę układu tworzone są w języku Philips HDL, który jest bardzo zbliżony do popularnego ABELa. XPLA Designer nie pozwala na tworzenie klasycznych projektów hierachicznych - jedyną możliwością jest zagnieżdżanie programów w PHDL, z czym są związane dość istotne ograniczenia. Designer umożliwia symulację funkcjonalną projektu. Do tego celu opracowano bardzo prosty w obsłudze edytor przebiegów (rys. 3). Możliwe jest niezależne testowanie poszczególnych bloków projektu, co ma duże znaczenie dla większych konstrukcji. Ostatnim etapem realizacji projektu jest rozmieszczenie wejść i wyjść zaprojektowanego układu do wyprowadzeń. Wykonanie tego zadania umożliwia graficzny edytor FSoorpSan-ner (rys. 4j. Tak więc, pomimo prostoty i mocno ograniczonych możliwości XPLA Designera, Philips opracował łatwe w obsłudze i bardzo funkcjonalne narzędzie do projektowania. Nie bez znaczenia jest także fakt, że można je otrzymać praktycznie za darmo!
Ponieważ układy programowalne cieszą się zainteresowaniem bardzo szerokiej rzeszy Czytelników EP w jednym z najbliższych numerów EP przedstawimy bardziej szczegółowy opis architektury układów serii CooSRunner. Piotr Zbysiński, AVT
Prezentowany w artykule Starter Kit udostępniła redakcji firma Philips Polska - dział Semico nductors.
Więcej informacji o układach CooSRunner można znaleźć w Intemecie, pod adresem: www. co olpl d.com.
Oprogramowanie XPLA Designer, jego odpowiednik opracowany przez Synario oraz inne materiały dotyczące układów CoolRunner [zgromadzone na płycie CD-ROM) można zdobyć wypełniając prosty formularz na stronie www.cooSpld.com.
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
Elektroniczny modulator głos
kit AVT-373
Prezentowane w artykule
urządzenie z pewnością
wyróżnia się spośród
zdobiących w ostatnich
miesiącach okładkę Elektroniki
Praktycznej.
Dlaczego? Jest ono bardzo
proste układowo, składa się
z niewielkiej liczby elementów
i nie wymaga zaawansowanej
wiedzy elektronicznej od
osoby pragnącej go
samodzielnie wykonać.
Dlatego właśnie ten projekt
postanowiliśmy wyróżnić
mianem "Projektu z okładki".
Uznaliśmy ponadto, że warto
rozpocząć kolejną 5-łatkę EP
projektem nieco żartobliwym,
bo przecież nawet najbardziej
profesjonalni elektronicy lubią
się pośmiać, a prezentowane
urządzenie gwarantuje
doskonałą zabawę.
PROJEKT Z OKŁADKĘ
Wielu Czytelników EP zgłaszało zapotrzebowanie na prosty, tani, a przy tym charakteryzujący się dobrymi parametrami układ umożliwiający modyfikację brzmienia ludzkiego głosu. Modyfikacje mogą polegać np. na obniżeniu lub podwyższeniu skali głosu (dzięki czemu np. 4-letnie dziecko może mówić głosem tak głębokim, jak Arnold Schwarze-negger), zmianie kształtu obwied-ni odtwarzanego głosu (co daje efekt drżenia głosu ze strachu lub
}|T8950
efekt metalicznego brzmienia, jak głos robota, często słyszany w filmach SF).
Wykonanie projektu takiego urządzenia nigdy nie leżało poza granicami naszych możliwości, lecz konieczność zastosowania stosunkowo dużej liczby elementów dyskretnych (także o dużym stopniu scalenia) powodowała, że cena, złożoność i wynikające z niej gabaryty urządzenia uniemożliwiały stworzenie interesującego dla użytkowników rozwiązania.
TGU TGD VIB ROB
AUDIO
TS LAMP
Rys. 1. Budowa układu HTS950.
34
Elektronika Praktyczna 1/98
Elektroniczny modulator głosu
Podstawowe parametry i właściwości modulatora głosu:
/ częstotliwość próbkowania
przetworników A/C i C/A: 8kHz;
/ rozdzielczość przetworników
A/C i C/A: 8 bitów;
/ urządzenie umożliwia uzyskanie
dwóch podstawowych efektów: vibrato, głos robota; / liczba nastaw czasowych
(przyspieszanie i opóźnianie): 7;
/ częstotliwość modulacji częstotliwości
w trybie vibrato: 8Hz;
/ napięcie zasilania: 5..9VDC;
/ urządzenie umożliwia oszacowanie natężenia
sygnału wejściowego, przy pomocy
wskaźnika z diodą LED; / pobór prądu: 30mA (z głośnikiem 40n); / sposób programowania trybu pracy układu:
trzy jumpery lub klawiatura 4-przyciskowa;
Sytuacja uległa radykalnej zmianie w chwili pojawienia się na naszym rynku układów firmy Holtek. Jest to firma produkująca szeroką gamę specjalizowanych układów scalonych dla różnych aplikacji, w tym także wielu układów ułatwiających modyfikację brzmienia mowy ludzkiej. Jednym z najciekawszych opracowań konstruktorów firmy Holtek, zrobionym specjalnie dla tego typu aplikacji, jest układ noszący oznaczenie HT8950. Jest to prawdziwy "procesor" dźwięku, integrujący w jednej strukturze 8-bitowe przetworniki A/C i C/A, statyczną pamięć RAM, rejestry buforowe, wzmacniacze analogowe, układy taktowania i jednostkę sterującą. Schemat blokowy wnętrza układu HT8950 przedstawiono na rys. 1.
Układ HT8950 występuje w dwóch wersjach obudów, przy czym struktura wewnętrzna układów jest identyczna. Różnica pomiędzy układem HT8950 (obudowa DIP18 - rys. 2), a układem HT8950A (obudowa DIP16) polega na rezygnacji z wyprowadzenia na zewnątrz wejść oznaczonych
swo E
SW1 E SW2 E VSS E
VDD E LAMP AUDIO E
H ROB
H TGD
H TGU
VIB
H OSC1 H OSC2 H Fvlb H TS H Vref
SWO..2. Ich znaczenie omówimy w dalszej części artykułu. W zestawach do montażu oferowanych przez AVT dostarczane będą układy w obudowie DIP18.
Opis działania układu
Schemat elektryczny modulatora przedstawiono na rys. 3. Jak łatwo zauważyć, dzięki zintegrowaniu we wnętrzu układu HT8950 (USl) wszystkich niezbędnych elementów umożliwiających obróbkę sygnału akustycznego, konstrukcja urządzenia jest niezwykle prosta. Ze względu na wielość funkcji spełnianych przez USl omówimy je w kilku krokach.
Sygnał akustyczny z mikrofonu pojemnościowego MIC jest podawany na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego, który jest wbudowany w strukturę układu HT8950. Poziom wzmocnienia ustala stosunek rezystancji rezystorów R3/R4 oraz reaktancja kondensatora Cl, który jest włączony szeregowo z R4. Ponieważ reaktancja kondensatora jest zależna od częstotliwości sygnału wejścio-
liwością powstania sprzężeń z głośnikiem.
Rezystory R5 i R6 zapewniają odpowiednią stałoprądową polaryzację mikrofonu pojemnościowego, a kondensator C2 zapobiega możliwości przedostania się przebiegów zmiennoprądowych do obwodów zasilania. Kondensator C4 filtruje napięcie na wejściu nie-odwracającym wzmacniacza wejściowego.
Dioda świecąca D2 spełnia rolę sygnalizatora poziomu sygnału wejściowego. Im jaśniej świeci, tym wyższe jest jego natężenie. Nie ma to dużego znaczenia praktycznego, ale można wykorzystać diodę jako orientacyjny wskaźnik umożliwiający kontrolę zniekształceń w sygnale wyjściowym, jeżeli głośnik znajduje się w innym pomieszczeniu i nie ma możliwości oceny jakości sygnału "na słuch".
Poziomy logiczne na wejściach SWO..2 są ustalane przy pomocy trzech jumperów oznaczonych A0..A2. Wejścia te są wewnętrznie "podwieszone" do plusa zasilania. W zależności od kombinacji sta-
Rys. 2. Wyprowadzenia układu w wersji 18-pinowej.
Rys. 3. Schemat elektryczny modulatora.
wego, to współczynnik wzmocnienia wzmacniacza wejściowego także się zmienia - dla częstotliwości z dolnego zakresu pasma akustycznego jest on najmniejszy. Dzięki temu ogranicza się w pewnym stopniu możliwość przesterowania stopnia wejściowego podczas głośnego mówienia z niewielkiej odległości od mikrofonu. Nie należy przez to rozumieć, że układ jest odporny na przesterowanie - aby osiągnąć dobry efekt końcowy bardzo ważne jest odpowiednie wytłumienie mikrofonu i zabezpieczenie urządzenia przed moż-
Tabela 1
A2 A1 AO Nazwa trybu Współczynnik pracy prędkości odtwarzania
1 1 0 UP3 2
1 0 1 UP2 8/5
1 0 0 UP1 4/3
0 1 1 NORMAL 1
0 1 0 DN1 8/9
0 0 1 DN2 4/5
0 0 0 DN3 2/3
1 1 1 Wyboru prędkości dokonuje się przy pomocy przycisków Sw2 i Sw3 Zgodnie z rys. 4
Elektronika Praktyczna 1/98
35
Elektroniczny modulator głosu
TGU
p*------ROBOT TGU TGU TGU TGU TGU TGU TGU TGU
* DN3 ^ * DN2 ^ * DN1 NORMAL ^ * UP1 ^ * UP2 ^ * UP3 ^ TGD
TGD TGD TGD TGD TGD TGD TGD
TGD
Rys. 4. Tryby pracy układu HT8950 i sposób ich programowania.
nów logicznych na tych wejściach układ USl pracuje w jednym z wybranych trybów (co wiąże się z wybraniem ściśle określonego czasu opóźnienia lub przyspieszenia odtwarzania sygnału). Zależności pomiędzy stanami wejściowymi A0..2, a trybem pracy układu przedstawiono w tab. 1.
Bardzo istotną rolę w procesie ustawiania trybu pracy układu USl spełniają także przełączniki Swl..4. Przy pomocy Swl i Sw4 można wybrać sposób zniekształcania dźwięku przez układ HT8950. Przy pomocy Swl włączany jest tryb "głos robota", a przy pomocy Sw4 włączany jest efekt vibrato. Zawsze po włączeniu zasilania aktywny jest efekt "głos robota", niezależnie od nastaw dokonanych poprzednio. Przyciski Sw2 i Sw3 są aktywne tylko wtedy, gdy na wejściach SW0..2 układu USl będą stany wysokie. Przy pomocy tych przycisków można zmieniać tryb pracy w sposób sekwencyjny, zgodnie z rys. 4.
Szybkość przetwarzania sygnału jest ustalana przy pomocy rezystora Rl. Rezystor R2 wpływa na szybkość zmiany obwiedni sygnału wyjściowego w trybie vibrato. Poprzez zmianę rezystancji tego rezystora można modyfikować otrzymany efekt w zależności od indywidualnych upodobań.
Sygnał akustyczny, po obróbce
we wnętrzu układu USl, pojawia się na wyjściu oznaczonym Audio (pin 9). Rezystor R7 wraz z kondensatorem C3 spełniają rolę filtru dolnoprzepustowego, który likwiduje w pewnym stopniu zniekształcenia sygnału akustycznego powstające w wyniku przetwarzania A/C i C/A. Potencjometr Pl umożliwia regulację poziomu sygnału (głośności) podawanego na wejście wzmacniacza mocy US2. Kondensator C5 separuje składową stałą z wyjścia Audio od wejścia wzmacniacza US2.
Wzmacniacz mocy z układem scalonym LM386 jest wykonana w sposób standardowy, charakterystyczny dla większości aplikacji tego układu. Elementy R9 i C6 powodują dociążenie skompensowanie obciążenia stopnia wyjściowego dla sygnałów o wyższych częstotliwościach. Kondensator C7 separuje składową stałą z wyjścia US2 (napięcie wyjściowe jest równe ok. 0,5 napięcia zasilania) od cewki głośnika.
Układ HT8950 może być zasilany napięciem z zakresu 2,4..4,0V (tab. 2). Elementy RIO i Dl spełniają rolę prostego, parametrycznego stabilizatora napięcia, który ogranicza napięcie zasilania układu USl do wartości 3,6V, pod warunkiem, że napięcie zasilające Vcc mieści się w przedziale 5..9V.
Tabela 2.
Parametr Warunki Min. Typ. Jednostka
Napięcie zasilania - 2,4 3,0 V
Pobór prądu VZ=3V 10,0 mA
Napięcie wejściowe VZ=3V 580 mV
Prąd diody LED VZ=3V 10 mA
Częstotliwość wzorcowa VZ=3V 512 kHz
Wzmocnienie wzmacniacza wejściowego (otwarta pętla) VZ=3V 2000 V/V
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 47kQ
R2: lOOkO
R3: 33kQ
R4, R5: 4,7kQ
Ró, RIO: 470O
R7: 330O
R8: 2/lkO
R9: 2Q
Pl: 200O miniaturowy
potencjometr montażowy
Kondensatory
CL C3, C5, Có, C8: lOOnF
C2: 22|iF/10V
C4: 4,
C7:
C9:
Półprzewodniki
USl: HT8950 (DIP18)
US2: LM386
Dl: 3,ÓV dioda Zenera
D2: LED czerwona
Różne
Swl, Sw2, Sw3, Sw4: mikroprze-
łącznik
AO, Al, A2: gold-pin 2x3
zjumperami
MIC: dwukońcówkowy mikrofon
pojemnościowy
Gł: dowolny głośnik o impedancji
cewki 4..40O (nie wchodzi
w skład kitu)
Montaż i uruchomienie
Prostota układu pozwoliła zmontować go na jednostronnej płytce drukowanej, której widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Sposób rozmieszczenia elementów przedstawia rys. 5.
Montaż przeprowadzamy w sposób standardowy, rozpoczynając od elementów montowanych najbliżej powierzchni płytki drukowanej (rezystory i diody Dl). W dalszej kolejności montujemy kondensatory, układy scalone, potencjometr, mikroprzełączniki i gold-piny A0..2. Układ US2 (wzmacniacz mocy) należy zamontować bezpośrednio na płytce drukowanej, bez pośrednictwa podstawki. Taki montaż jest nieco bardziej kłopotliwy, zwłaszcza dla mniej wprawnych elektroników, ale zmniejsza ilość ciepła wydzielanego w strukturze wzmacniacza. Niezbędna jest za to podstawka dla układu USl. W egzemplarzu modelowym
36
Elektronika Praktyczna 1/98
Elektroniczny modulator głosu
mikrofon pojemnościowy przy-lutowano do dwóch kawałków grubej srebrzanki, przylutowa-nych uprzednio do punktów oznaczonych na płytce drukowanej MIC. Głośnik należy przy-lutować do dwóch kawałków przewodu, których długość należy dobrać w taki sposób, aby nie powstawało sprzężenie akustyczne pomiędzy mikrofonem i głośnikiem. Podczas dobierania głośnika do układu należy zwrócić uwagę, aby jego impe-dancja nie była mniejsza niż 8Q. Warto także zastosować głośnik o średnicy membrany większej niż 10 cm. Urządzenie będzie oczywiście pracowało z głośnikami o mniejszej średnicy membrany, lecz jakość odtwarzanego dźwięku nie będzie zadowalająca.
Uruchomienie układu jest niezwykle proste, pod warunkiem poprawnego i starannego
zamontowania wszystkich elementów. Jak już wcześniej wspomniano, należy pamiętać o odsunięciu głośnika od mikrofonu na taką odległość, aby uniknąć groźby powstania sprzężenia zwrotnego.
Jako źródło zasilania modulatora można zastosować baterię (lub kilka baterii połączonych razem), stabilizowany zasilacz sieciowy z dobrym układem filtrującym tętnienia lub miniaturowe akumulatory.
Uruchomienie urządzenia sprowadza się do podłączenia zasilania i sprawdzeniu "na słuch" czy układ działa. Przy pomocy potencjometru Pl należy dobrać poziom sygnału wyjściowego tak, aby uzyskać zadowalającą głośność i mały poziom zniekształceń. Poprzez zmianę położenia jumpe-rów A0..2 oraz naciskanie przełączników Swl..4 można kolejno sprawdzić czy wszystkie deklaro-
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
wane przez producenta układu efekty dają słyszalne efekty.
Życzymy więc dobrej zabawy, a Czytelników zainteresowanych innymi zastosowaniami układów firmy Holtek zapraszamy do kolejnych numerów EP. RR
Elektronika Praktyczna 1/98
37
Przegląd narzędzi lutowniczych, część 1
Ś roników. Jak się jednak jest
. 'y s!ę działania znajduje najczęś- raźnie
1 ofertę rynku . . ,, . . ' ,,' ' , ,
zł, bez ktoVych ^^^^Ztrnk runku
:hnologia gań. sp
a często Nie h
Ssu (to tyl- także _____, ,.._,____,,
ida). z kolei z wymogów noi
u- ISO9000) budowania 1_ -_, y- townic wykonanych całko- ci lia- wicie z materiałów prze-szych wodzących prąd... Jest to r lko pozornie dziwne - st .. szyscy praktycy do=k""'- m ioś- le wiedzą jak wiele ej powstaje z powodu la
pecyflkacji ISO praktycz-
Lutownice gazowe
nny gr
. Moc
Ś
Portasol Hobby
pznaczona do prostych prac grot (dostępne są trzy typy), podgrzew ltiy wynosi ok. 35W. Maksyma łii
rzem. Moc lutownicy wynosi ok. 35 400C. Średni czas pracy po napeł
w każdym kiosku).
Nakajima Auto-Mini
iuchu gorącego powietrza, gaz Ror dodatkową dysze, do gorącego poi-
my grota. Moc lutownicy ok. 60W. Maksym
peratura grota wyn<
400C. Źródło zasi
w każdym kiosku). W skład zesta
podstawka pod luto~v
yietrza, gorący noz, precyzyjny pło topnik, gąbka do czyszczenia grota,
z precyzyjnym pło
icy jako dmuchawy gorącegi
r
E S T
Gwarancja: 1 rok
Cena lutownicy: 174 zł
Cena lutownicy w zestawie: 271 zł
Gwarancja: 1 rok Cena: 400 zł
Portasol SuperPro
Profesjonalna lutownica o bardzo solidnej konstrukcji, przystosowana do dużych obciążeń. Jednorazowe napełnienie zbiornika wystarczy na 120 minut ciągłej pracy. Duża moc lutownicy: 125 W. Maksymalna temperatura grota 5 80C. Możliwość wykorzystania lutownicy jako: dmuchawy gorącego powietrza, gorącego noża, palnika. Opcjonalnie jest dostępna szeroka gama grotów (11 typów). W lutownicę jest wbudowana zapalarka piezoelektryczna. Lutownica posiada regulator temeperatury (strumienia gazu). Przy zakładaniu kaptura ochronnego na lutownicę, następuje automatyczne odłączenie dopływu gazu. Źródło zasilania: gaz stosowany do zapalniczek. W skład zestawu wchodzą: lutownica z kapturem ochronnym, pięć końcówek (dwa groty do lutowania o różnych rozmiarach, dysza do wydmuchu gorącego powietrza, gorący nóż, ekran do koszulek termokurczliwych), metalowy pojemnik na topnik, gąbka do czyszczenia grotów, gaz Ronson 250 ml, trwałe pudełko transportowe.
Weller Pyropen Piezo
Duża lutownica do prac montażowych, przystosowana do dużych obciążeń. Jednorazowe napełnienie zbiornika wystarcza na 3 godziny pracy. W lutownicę jest wbudowana zapalarka piezoelektryczna. Grot ogrzewany gorącym powietrzem, możliwość wykorzystania lutownicy jako miniaturowej dmuchawy gorącego powietrza. Strumień gazu jest regulowany. Groty są łatwo wymienne (jeden grot, dwie dodatkowe dysze i specjalny klucz wchodzą w skład zestawu). Standardowo wraz z lutownicą dostarczane są: pojemnik z gazem, pudełko transportowe z gąbką i podstawką.
Lutownice standardowe
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa Cena: 33 zł
Weller Mini2000 WM20
Prosta lutownica o mocy grzałki 20W, zasilana bezpośrednio z sieci energetycznej 22OV. Zastosowano grot wewnętrzny (instalowany wewnątrz obudowy grzałki) mocowany śrubą.
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 85 zł
Weller SPI27B
Lutownica o mocy grzałki 25W (zasilanie 22OV). Grot LongLife, wewnętrzny mocowany śrubą. Opcjonalnie dostępna szeroka gama grotów. Lutownica występuje w kilku odmianach: SPI16 -o mocy 15W, SPI41 - o mocy 40W, SPI81 - o mocy 75W. Dostępne są także wersje zasilane napięciami bezpiecznymi: SPI15 - 15W/ 12V, SPI15 - 15W/24V. Prosta podstawka jest standardowym wyposażeniem lutownicy.
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 200 zł 0
Weller W61B
Lutownica ze stabilizacją temperatury (system Magnastat) o mocy grzałki 60W (zasilanie 22OV). Opcjonalnie moc grzałki może wynosić 100 lub 200W. Temperatura grota wynosi ok. 370C i jest regulowana poprze dobór typu grota. Zastosowano grot wewnętrzny mocowany nakrętką. Opcjonalnie dostępna szeroka gama grotów. Prosta podstawka jest standardowym wyposażeniem lutownicy.
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 31 zł
Elwik L24-18
Prosta lutownica zasilana napięciem 24V, o mocy grzałki 18W. Wymienny grot zewnętrzny mocowany sprężyną dociągającą. Producent oferuje do tej lutownicy dodatkowo zasilacz z izolacją 220V/24V. Opcjonalnie dostępna szeroka gama grotów.
Elektronika Praktyczna 4/98 --J
Elwik L12-25
Prosta lutownica o mocy grzałki 25W, zasilana napięciem 12V. Może być zasilana napięciem stałym z akumulatora samo-
;o. Wymienny grot zewnętrzny mocowany sprężyną dociąga-jącą. Opcjonalnie dostępna szeroka gama grotów.
Lutownica o m
rączkę elektron
1OO..4OOC. Sygnalizacja
pomocy diody LED. Wy
d d
Elwik LERT-24
cy 60W (zasilanie
V)
glatorem o zakresi pracy regulatora odby
y grot zewnętrzny
f d l
budowanym i gulacji ię przy y sprę k
py y yy g y y p
żyną dociągającą. Producent oferuje do tej lutownicy dodatkowo zasilacz 220V/24V. Opcjonalnie dostępna szeroka gama grotów.
Lutownica o mocy 30W zasilana napięciem zmiennym 24V z zewnętrznego sieciowego zasilacza ,,wtyczkowego". Jest wyposażona w regulator temperatury, o zakresie regulacji 1OO..4OOC. Lutownica połączona jest z zasilaczem kablem o długości ok. 2 metrów, bez możliwości rozłączenia. Stan pracy regulatora syi nalizowany jest przy pomocy diody świecącej wbudowanej siłacz. Wymienny grot zewnętrzny mocowany sprężyną dociąga^ i jącą. Opcjonalnie dostępna szeroka gama grotów.
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 31 zł \
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B I Cena: 79 zł
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 93 zł
Goot KYP-GO/7O
Jedyna w zestawieniu lutownica ,,pistoletowa" o mocy 30/ 60W grzałki (KYP-60). Zasilana bezpośrednio z sieci. Wymienny wewnętrzny grot, mocowany śrubą. Dostępna szeroka gama grotów o różnych kształtach i dużej trwałości. Jest wyposażona w nakręcaną osłonę grota.
DEN-ON SS-82OO
Lutownica z wbudowanym regulatorem temperatury (regulacja w zakresie 200..450C). Wskaźnik stanu regulatora wbudowany w suwak potencjometru (górna część obudowy lutownicy). Obudowa lutownicy antyelektrostatyczna. Przewód zasilający trzy-żyłowy, silikonowy (odporny na wysoką temperaturę). Grzałka ceramiczna 80W, zasilana bezpośrednio z sieci. Specjalna konstrukcja grzałki umożliwia jej szybki demontaż i wymianę, bez
wnętrzne, mocowane nakrętką. Opcjonalnie dostępna podstaw-i ka i groty o różnych kształtach i żywotności.
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 70 zł
Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 385 zł
-ai Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
8-bitowy przetwornik A/C C/A do PC, część 1
i
kit AVT-444
Urządzenia wejścia-wyjścia
dla komputerów PC cieszą się
ogromnym powodzeniem wśród
Czytelników EP. Ze względu
na największą użyteczność
w codziennym życiu i nasze
naturalne przystosowanie,
najbardziej atrakcyjne są
przystawki umożliwiające
realizację pomiarów i obróbki
sygnałów analogowych.
W ańykule przedstawiamy
konstrukcję 8-bitowego
zintegrowanego przetwornika Al
C i CIA, wykonanego
w oparciu o najnowocześniejsze
elementy półprzewodnikowe.
Przetwornik A/C
100 300kHz (zależy od szybkości PC i
),
0 +0 125V 0 + 0 2,5V, 0 25V,
npę | -0,125V +0,125V,--12 5V +12 5V -0 -2,5V.+2,5V,-25V
przetwornika 100 300kHz ((zależy od szybkości
PC i wersu Windows 95),
0 +1,25V, 0 +2,5V, -1,25V +1,25V,-2,5V +2,5V, ' obciążalność wyjścia (max) 10OmA, 2500V/ns.
Uwaga!
ny w EP5/9S. kej) komputs-
Piezentowana konstrukcja po- Dwa W jednym, czyli
mimo znacznej złożoności funk- AD7569
cjonalnej nie wygląda na pierwszy Układ AD7569 jest dość nie-izut oka imponująco - pięć ukła- zwykłą konstrukcją, integruje bodów scalonych, przekaźnik i kilka wiem w jednej obudowie następu-elementów biernych... Czy rzeczy- jące bloki funkcjonalne (rys. 1): wiście jest to prawdziwy prze- - Kompletny 8-bitowy przetwór -twoinik A/C i C/A? nik A/C z układem śledząco-
Okazuje się, że tak! Jest to pamiętającym (ang. Tiack &
możliwe dzięki zastosowaniu no- Hołd), który znacznie poprawia
AD7569 firmy Analog Devices zastosowania przetwarzania me-
i prostego układu programował- todą SAR (ang. Su
nego XC9536 firmy Xilinx. Za- pRoximation) pr
i jdi d i k j d bki
y
przejdziemy d stiukcji karty, skrót my te dwa układy, ułatwi "zrozumienie stiukcji.
opisu kon-
omówi-
znacznie
ałej kon-
p
jest dos izania wyjściu i j
ve Ap-
) pk A/C ybki - czas pizetwa- ie przekracza 2fis. Na przetwornika znajduje str zatrzaskowy z wy- trój stanowym. Na we-
AGND... AOND...
Elektronika Praktyczna 4/98
8-bitowy przetwornik A/C i C/A do PC
O..+2,5V
lub -1,25V..+1,25V
AGND
Rys. 2. Schemat przedstawiający budowę wejścia analogowego AD7569.
jściu przetwornika A/C znajduje się prosty (rys. 2) układ dopasowania napięcia wejściowego do wybranego przez użytkownika zakresu przetwarzania (jednego z czterech). - Przetwornik C/A z wyjściem napięciowym i buforem separującym matrycę rezystorową od obciążenia dołączanego do wyjścia. Wzmacniacz separujący ma włączoną w pętlę sprzężenia zwrotnego przełączaną matrycę rezystorową, dzięki której zapewnione jest osiągnięcie odpowiedniego zakresu zmian napięcia na wyjściu. Sterowanie wzmocnieniem tego wzmacniacza oraz współczynnika podziału napięcia w obwodzie wejściowym przetwornika A/C (z rys. 2) odbywa się jednocześnie, dzięki czemu zakresy przetwarzania napięcia są jednakowe dla obydwu przetworników. Przetwornik C/A w zależności od zakresu przetwarzania jest sterowany danymi w formacie NKB (dla unipolarnych zakre-sów przetwarzania, tzn. O..+1,25V oraz O..+2,5V) oraz U2 (dla bipolarnych zakresów przetwarzania, tzn. -1,25V..+1,25V oraz -2,5V..+2,5V). Przełączanie sposobu kodowania odbywa się w sposób automatyczny, przez wbudowany w strukturę AD7569 komparator napięcia na końcówce zasilającej Vss (rys. 3). Dla zakresów bipolarnych najstarszy bit D7 spełnia rolę bitu znaku napięcia wyjściowego. Na rys. 4 przedstawiono przebiegi charak-
Tabela 1. Konfiguracje zakresów przetwarzania US1.
D50 D40 Zakres A/C
Zakres C/A
O O O..+1,25V O..+1,25V(wy. NKB)
0 1 O..+2,5V O..+2,5V(wy. NKB)
1 O -1,25V..+1,25V -1,25V..+1,25V(wy.U2 1 1 -2,5V..+2,5V -2,5V..+2,5V(wy. U2)
tery styczne podczas zapisywania danych do rejestru wejściowego przetwornika C/A.
- Źródło napięcia odniesienia, którego rolę spełnia skompensowana termicznie, bardzo dokładna i stabilna dioda referencyjna. Napięcie odniesienia ma wartość 1,25V. Konstrukcję układu opracowano w taki sposób, że zmiany parametrów elementów decydujących o napięciu wyjściowym i wyniku przetwarzania napięcia wejściowego mają przeciwny kierunek niż zmiany napięcia odniesienia, co dodatkowo zwiększa stabilność termiczną przetwarzania.
- Układ zegarowy, który generuje wszystkie sygnały zegarowe niezbędne do zapewnienia poprawnej pracy przetworników. Możliwe jest sterowanie tego modułu sygnałem doprowadzonym z zewnątrz, możliwe jest także wykorzystanie możliwości zalecanej przez producenta, czyli taktowanie układu sygnałem generowanym po dołączeniu elementów RC do wejścia CLK.
- Blok kontrolno-sterujący, którego zadaniem jest współpraca z szyną sterującą, układem wyzwalania pomiaru ST, generacja sygnału przerwania INT, zaję-tości BUSY i sterowanie elektronicznymi przełącznikami kon-figurującymi zakresy przetwarzania (sygnał RANGĘ).
Z tego krótkiego opisu widać wyraźnie, że pomimo niepozornych wymiarów układ AD 75 69 jest prawdziwym "kombajnem" i nie wymaga do pracy zbyt dużego wsparcia sprzętowego z zewnątrz.
Kolejne dwa w jednym, czyli XC9536
Kolejnym układem, który pozwolił znacznie uprościć konstrukcję karty jest układ programowalny XC9536 produkowany przez firmę Xiii nx. Układy rodziny XC9500 są strukturami programowanymi w systemie ISP (ang. In System Pro-grammable), a ich architektura jest rozwinięciem popularnych układów GAL.
W prezentowanym projekcie zastosowano najmniejszy układ z serii XC9500.
Tabela 2. Wzmocnienie US5 w zależności od stanu wyjść D30, D20.
D30 D20 Wzmocnienie US5 [V/V]
U u
0 1
1 0
1 1
X1
x10
x100
zabronione
We wnętrzu tego układu znajduje się 36 makrocel, z których wykorzystano tylko 9. Wybór układu został podyktowany ilością dostępnych pinów - do zintegrowana w jednej strukturze kompletnego interfejsu niezbędne okazało się aż 30 linii I/O, co nie jest możliwe do osiągnięcia w układach mniejszej skali integracji. Atrakcyjność układów XC9500 podnosi niska cena, porównywalna z szybszymi wersjami GAL22Vl0.
Projekt dla układu XC95 3 6 przygotowany został przy pomocy pakietu projektowego Xilinx Foudation Series, który umożliwia budowanie projektów hierarchicznych, opisanych przy pomocy języka Abel, schematów logicznych lub grafów przejść. Oprogramowanie to opisaliśmy w EP12/97.
W strukturze układu XC9536 wykorzystywanego w przetworniku zawarto dwa podstawowe bloki logiczne:
- Dekoder adresowy, który deko-duje trzy rejestry w obszarze 1/ O komputera PC dla zapisu lub odczytu (wyjścia LD_O, START, BRD) i jeden rejestr dwukierunkowo (wyjście !CS). Na rys. 5 przedstawiono schemat blokowy dekodera adresowego i listing programu w języku ABEL, który opisuje działanie tej części układu. Łatwo jest zauważyć, że dzięki zastosowaniu opisu struktury dekodera w języku wysokiego poziomu, jest on bardzo
Q Położenie zależne odUM
DBO DB6 DB7
Dane wejściowe
Rys. 3. Sposób przełączania kodów sterujących przetwornikiem C/A.
Elektronika Praktyczna 4/98
35
8-bitowy przetwornik A/C i C/A do PC
Szyna 1/0 AD7569 w stanie DATA wysokiej Impedancjl
Dane ważne
Rys. 4. Przebiegi sterujące podczas zapisywania rejestru C/A.
///, jak i popularnego wśród konstruk-
___________ torów używających
układów FPGA xCheckera.
feyn.U07.*nli Ponieważ Wy-
wysokie|impedan4 magania czasowe dla układu XC9536
przejrzysty i łatwy w analizie. - Blok rejestrów i bufor trójstano-wy (rys. 6). Ta część układu zapewnia poprawną współpracę pomiędzy szyną ISA w komputerze, a układami znajdującymi się na płytce przetwornika.
Na rys. 7 przedstawione zostało rozmieszczenie wyprowadzeń zaprojektowanego układu. Wyprowadzenia oznaczone PGND nie są wykorzystywane w projekcie i są połączone z masą przez wewnętrzne źródło prądowe (emuluje rezystancję ok. 10kQ). Wyprowadzenia TDI, TDO, TCK i TMS są wykorzystywane przez interfejs JTAG (opisany w EPl i 2/98). Przy pomocy tych pinów możliwe jest programowanie układu XC9536 bez konieczności wyjmowania go z podstawki. Niezbędny jest do tego celu interfejs, który wchodzi w większość zestawów CAD firmy Xilinx (począwszy od xABELa). Możliwe jest stosowanie zarówno taniego interfejsu dołączanego do portu równoległego Parallel Cable
Declsradans
AD PIH;
Al PIH;
AZ PIH;
A3 PIH;
A* PIH;
A5 PIH;
A6 PIH;
A7 PIH;
AB PIH;
A9 PIH;
AEK PIH;
Ml PIH;
BD PIH;
CS PIH lstype ' ran' ;
LOAD PIH latype 'cm1:
BUSV_RD PIH istype 'cnm':
START PIN latype W;
address = [AS, A8, A7. A6, AS. A4. A3, A2. Al, AO];
Emiations
LOAD = (uddi-ess = *h31f) * IAEH ft JUR;
START = (address = *h31d) ł IAHJ k IHR;
ICS = (addi-eas = "h31e) i IAEN t ] (HR & HD);
IBUSY_RD = (addresa == "h31fl & IAEH * !ED:
end dekode1
Rys. 5. Sposób realizacji dekodera adresowego.
nie są zbyt rygorystyczne (najwolniejszy z dostępnych spełnia wszelkie wymagania z dużym zapasem) nie ma większego sensu stosowanie struktur szybszych niż XC9536-15.
Inne ciekawostki
Do tej pory omówiliśmy dwa układy scalone z pięciu zastosowanych w urządzeniu. Nie oznacza to, że pozostałe są na tyle banalne, że nie warto jest im poświęcić odrobiny miejsca w artykule.
Układ DS1813 (Dallas) jest specjalizowanym układem zerującym, który dba o to, aby po włączeniu zasilania komputera ustalić powtarzalne warunki pracy przetwornika (opis tych i innych układów zerujących znalazł się w EP3/98).
Układ PGA103 (Burr-Brown) jest wzmacniaczem operacyjnym o programowanym wzmocnieniu. Współczynnik wzmocnienia (xl, xlO lub xlOO) ustalany jest przy pomocy dwóch wejść cyfrowych sterowanych poziomami TTL.
Ostatni z układów OPA633 (także Burr-Brown) jest bardzo szybkim wtórnikiem napięciowym (wzmocnienie bardzo bliskie 1V/V) o dużym dopuszczalnym prądzie wyjściowym (do ą100mA).
Opis układu
Schemat elektryczny przetwornika przedstawiono na rys. 8. Urządzenie, które opisujemy w artykule, jest minimalnie zmodyfikowane w stosunku do modelu przedstawionego na zdjęciach. Modyfikacje polegały na: - uproszczeniu sposobu sterowania rejestrami karty, co spowodowało zajęcie kolejnego adresu w przestrzeni 1/0 komputera;
- dodaniu dzielnika napięcia na analogowym wejściu karty, co poprawiło pozwoliło poszerzyć zakresy pomiarowe.
Układ USl jest przetwornikiem A/C i C/A. Transfer danych do i z tego układu jest możliwy dzięki 8-bitowej szynie danych. Ponieważ układ AD7569 jest wyposażony w wyjściowe bufory trójstanowe nie ma konieczności stosowania dodatkowych buforów, separujących ten układ od szyny danych PC. Wejścia sterujące kierunkiem przesyłu informacji [!WR i !RD) dołączone są bezpośrednio do sygnałów IIOWR i HORD szyny ISA. Sygnał wyboru układu USl !CS generowany jest przez dekoder adresowy znajdujący się w układzie US2. Sygnał !CS staje się aktywny zarówno dla operacji zapisu, jak i odczyt portu o adresie 3lEh. Odczyt rejestru znajdującego się pod tym adresem powoduje pojawienie się na szynie danych zawartości rejestru wyjściowego przetwornika A/C. Zapis pod ten adres powoduje modyfikację rejestru danych przetwornika C/A.
Rys. 6. Część rejestrowa układu US2.
36
Elektronika Praktyczna 4/98
8-bitowy przetwornik A/C i C/A do PC
P L L P T
GDDGARDDDVD N _ _ N R E 3 54C6 DIODTSOOOCO
/6 5 4 3 2 1 44 43 42 41 40 \
EUSY_TRI 7 39 EUSY_
PGWD 8 38 D5
E RD 9 37 D6
GWD 10 36 D4
CS 11 XC9 536-15-PC44 35 D3
EUSY I 12 34 WR
A0 13 33 RD
Al 14 32 VCC
TDI 15 31 GWD
TMS 16 30 TDO
TCK 17 29 AEW
Do wejścia zegarowego CLK na wejściu BUSY_TRI, podawany
USl dołączone zostały elemen- z wyjścia dekodera BRD. Jest on
ty Rl, Cl o typowych wartoś- uaktywniany, jeżeli następuje od-
ciach zalecanych przez produ- czyt adresu 3lFh.
centa. Czas przetwarzania mie- Układ AD7569 można skonfi-
rzonego sygnału wynosi ok. gurować do pomiarów w jednym
2|is, co daje w przybliżeniu z czterech zakresów napięciowych
maksymalną częstotliwość (dwa unipolarne i dwa bipolarne),
próbkowania rzędu 500kHz. O wyborze zakresu decyduje stan
Podczas przetwarzania układ logiczny na wejściu RANGĘ i na-
USl informuje otoczenie o za- pięcie zasilające końcówkę Vss.
jętości przy pomocy sygnału W tab. 1 przedstawiono zależnoś-
IBUSY. Sygnał ten jest poda- ci pomiędzy stanami logicznymi
wany na wejście bufora trójsta- na wyjściach D4O i D5O układu
nowego [BUSYJ), który zna- US2 i przetwarzanymi zakresami.
Wejścia zerujące układów USl jduje się w US2. Wyjście bufora O ile w przypadku przetworni-
i US2 połączone są ze sobą i ste- BUSY_O połączone jest bitem D5 ka C/A zakresy przetwarzania są
rowane z wyjścia układu US3 szyny danych (wyprowadzone bez- stałe, to konfiguracja przetworni-
(DS1813). Jest to, jak wcześniej pośrednio na szynę ISA). O uak- ka A/C jest nieco bardziej zło-
wspomnieliśmy, specjalizowany tywnieniu bufora decyduje sygnał żona. Wynika to z faktu zastoso-
19 20 21 22 23 24 25 26 27
AAAVAGAAAPA 324C5W67 8G9
Rys. 7. Wyprowadzenia układu US2.
układ zerujący, który powoduje, że rejestr wejściowy przetwornika C/ A USl jest wyzerowany (napięcie wyjściowe jest równe 0V). Zerowane są także cztery przerzutniki spełniające rolę rejestru konfiguracji, które znajdują się w US2. Dzięki temu wzmocnienie układu US5 wynosi 1V/V, styki przekaźnika Przl? doprowadzają do końcówki Vss USl napięcie^ 0V, a na wejściu RANGĘ USl jest logiczne "0". Należy pamiętać, że zerowanie karty następuje tylko po włączeniu zasilania. Nie jest możliwe wyzerowanie karty przy pomocy przycisku zerującego komputer lub przy pomocy procedury "gorącego" restartu. Dołączenie kondensatora Cli blisko wyprowadzeń US3 ma na celu maksymalne wydłużenie impulsu zerującego, przez wydłużenie czasu narastania napięcia zasilającego. Przekaźnik Przl ma wbudowaną diodę zabezpieczającą wyjście sterujące przed możliwością uszkodzenia z powodu przepięcia indukowanego po odłączeniu napięcia zasilającego od cewki. Nie ma więc konieczności stosowania dodatkowej diody.
wania na wejściu przetwornika wzmacniacza o programowanym wzmocnieniu i dzielnika napięciowego.
Wzmocnienie układu US5 można ustalić w zakresie xl, xl0 lub xl00, przy pomocy kombinacji bitów D2O i D3O. W tab. 2 przedstawiono zależność pomię-
Rys. 8. Schemat elektryczny przetwornika.
Elektronika Praktyczna 4/98
37
8-bitowy przetwornik A/C i C/A do PC
dzy stanami logicznymi na tych wyjściach i wzmocnieniem układu. Rezystory R3 i R4 dzielą napięcie podawane na wejście US5, rezystor R2 ogranicza prąd wejściowy tego układu. Diody Dl i D2 spełniają rolę ogranicznika napięcia, nie pozwalając, aby napięcie na wejściu US5 było większe niż 5,7V i mniejsze niż -0,7V. Układ US5 jest zasilany napięciem symetrycznym ą5V, co z dużym zapasem wystarcza do uzyskania maksymalnej wymaganej amplitudy sygnału na wej ściu przetwornika.
Jak wcześniej wspomniano układ AD 75 69 ma na wyjściu przetwornika C/A wbudowany bufor separujący. Jego wydajność prądowa nie jest zbyt duża -producent układu zaleca nie przekraczanie wartości l,25mA, co w wielu wypadkach może nie być wystarczające. Z tego powodu zastosowany został bardzo szybki układ buforujący US4. Jego wzmocnienie wynosi ok. 0,95..0,99V/V, maksymalna wydajność prądowa lOOmA, rezystancja wyjściowa poniżej 5Q, a szybkość narastania sygnału na wyjściu ok. 2600V/|is. Według informacji producenta możliwe jest na jego wyjściu uzyskanie sygnału o amplitudzie 2,5V przy częstotliwości 15MHz i rezystancji obciążenia 100Q (prąd wyjściowy 25mA). Jest to więc doskonały bufor prądowy, którego parametry z dużym zapasem spełniają wymagania aplikacji.
Ponieważ układ OPA633 nie ma wbudowanych żadnych zabezpieczeń przed przeciążeniem należy zwracać uwagę w czasie eksploatacji, aby nie zewrzeć jego
wyjścia z masą lub którymś z biegunów zasilania.
Na schemacie elektrycznym z rys. 8 nie narysowano połączeń wyprowadzeń szyny JTAG, która służy do programowania układu US2. Wszystkie sygnały tego złącza wyprowadzono na zewnątrz do punktów lutowniczych. Złącze to nie będzie w większości wypadków wykorzystywane, ponieważ układy XC9536 będą dostarczane w zestawach zaprogramowane.
Montaż i uruchomienie
Widok ścieżek na płytce drukowanej przetwornika przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów widać na rys. 9. Płytka jest wykonana w technologii dwustronnej z metalizacją otworów. Ponieważ złącze krawędziowe jest kryte złotem należy zachować dużą ostrożność podczas montażu, aby przypadkowo nie kapnąć na nie cyną, co może uszkodzić złącze w sposób nieodwracalny.
Ponieważ całe urządzenie składa się ze stosunkowo niewielkiej ilości łatwych w montażu elementów, nie będziemy szczegółowo omawiać całego procesu montażu. Należy pamiętać o zastosowaniu podstawek dla wszystkich układów scalonych (z wyjątkiem US3). Montaż US2 w podstawce nie jest zbyt trudny, lecz warto jest poświęcić jemu nieco uwagi, ponieważ wy-
8 HT MII/* _CONVERTER
W
- r/w Oi__Esł
- u v __
0 OOOOO
0 0 0 0 D 0 O_Q
00 oo
0 0 "Ś -
0 0
0 0
00 OOOOO
o OOOOO
VCC
TBD]
DGOO o
JTM ftrtarfau
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 6,2kQ
R2: 100O
R3: 9kO-l%
R4: lkii-1%
Kondensatory
Cl: 68pF
C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8: lOOnF
C9, CIO, C12, Cli, C13: 10^F/10V
Półprzewodniki
US1: AD7569JN
US2: XC9536PC44
zaprogramowany
US3: DS1813
US4: OPA633KP
US5: PGA103P
DL D2: 1N4148
Różne
Gnl,Gn2: gniazda BNC
Przl: TQ2-5V (NAIS Matsushita)
goldpin 1x5
dyskietka z oprogramowaniem
sterującym (Windows 95) oraz
programem PTEST.EXE
prowadzenia układu w obudowie PLCC są dość delikatne.
W egzemplarzu modelowym gniazda BNC były przykręcone do śledzia mocującego kartę w obudowie PC. Górne gniazdo wykorzystano jako wejściowe dla przetwornika A/C, dolne zaś jako wyjściowe przetwornika C/A. Sygnał z punktu lutowniczego położonego w pobliżu US4 należy podłączyć do gniazda BNC kablem ekranowanym.
Do wstępnego uruchomienia urządzenia będzie potrzebny program PTEST.EXE, który znajduje się na dyskietce wchodzącej w skład kitu. Niezbędne będą także diody LED dołączone anodami do wyjść D2O..D5O US2. Pomiędzy katody i masę zasilania należy włączyć cztery rezystory ok. 300Q. Następnie przy PTESTa należy dokonać kolejno modyfikacji bitów D2..5 rejestru o adresie 3lFh. Po wpisaniu na D2O..3O "1" logicznej na dany bit dioda powinna się zaświecić, po wpisaniu "O" zgasnąć. Odwrotnie jest w przypadku bitu D50, ponieważ wyjście rejestru jest zanegowane.
Resztę procedury uruchomienia opiszemy w drugiej części artykułu, w której przedstawione będzie oprogramowanie sterujące kartą (jest tam moduł wspomagający przetestowanie karty). Piotr Zbysiński, AVT
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
Mi li woltomierz z bargrafem
kit AVT-430
Multimetry cyfrowe są
coraz częściej wyposażane
w proste wskaźniki
analogowe, zwane bargrafami.
Przedstawiony w ańykule
projekt nie jest zwykłym
naśladownictwem trendów
obowiązujących na świecie -
opracowany w naszym
laboratorium przyrząd jest
wyposażony aż w cztery
wskaźniki analogowe, które
pozwalają w bardzo
precyzyjny sposób oszacować
kierunek zmian mierzonego
sygnału.
W Elektronice Praktycznej opisaliśmy już kilka konstrukcji woltomierzy i z zasady były to przyrządy z cyfrową prezentacją wyniku pomiaru. Fakt, cyfrowe przyrządy pomiarowe dominują obecnie na rynku, a wskazówkowe mierniki, popularne jeszcze kilka lat temu, w zasadzie wylądowały na śmietnikach lub w muzeach.
Czy jednak pomiar napięcia lub innych wartości elektrycznych za pomocą miernika cyfrowego jest zawsze wygodny? Wyobraźmy sobie, źe musimy dokonać pomiaru napięcia wolnozmiennego, zmieniającego swoją wartość z częstotliwością, powiedzmy ok. lHz. Konia z rzędem temu, kto potrafi cokolwiek odczytać z ustawicznie migających cyferek. Natomiast wskazówka miernika analogowego może nie zawsze umożliwi dokładny pomiar takiego napięcia, ale w każdym przypadku wskaże nam kierunek jego zmian.
Najlepszym dowodem, że obrazowanie analogowe może być niekiedy użyteczne, jest wyposażanie bardziej rozbudowanych i kosztownych mierników uniwersalnych w tzw. bargraf, czyli wyświetlacz słupkowy (termome-tiyczny). Tak więc wydaje się, że
budowa miernika wyposażonego w czytelny wyświetlacz analogowy (właściwie pseudoanalogowy) może mieć sens praktyczny.
Proponowany układ jest w zasadzie przeznaczony do dalszej rozbudowy. Jak zobaczycie, na płytce drukowanej miernika pozostawiono wolne miejsce zapełnione ścieżkami i punktami lutowniczymi. Jest to jakby płytka uniwersalna, na której można zmontować jakiś prosty układ wejściowy współpracujący z naszym przyrządem.
Pewną nowością jest natomiast rodzaj zastosowanego wyświetlacza analogowego. Nie jest to jedna linijka świetlna, jak w większości tego rodzaju mierników. Wyświetlacz został podzielony na cztery segmenty, z których każdy zawiera po 10 diod LED. W wersji podstawowej nasz miernik jest woltomierzem o zakresie pomiarowym O..1,9999V. Pierwszy segment linijki świetlnej obrazuje w postaci analogowej dziesiąte części wolta, drugi setne i tak dalej. Ponieważ nasz przyrząd wyposażony jest także w wyświetlacz cyfrowy, świadomie pominięto wyświetlanie pojedynczych woltów. Tę wartość z łatwością można odczytać z wy-
Elektronika Praktyczna 4/98
41
Miliwoltomierz z bargrafem
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
8*5
42
Elektronika Praktyczna 4/98
Miliwoltomierz z bargrafem
świetlacza cyfrowego, nawet przy dość szybko zmieniającym się napięciu wejściowym.
Nie bez znaczenia jest fakt, że do budowy miernika użyto wyłącznie tanich i bardzo łatwo dostępnych elementów. Także jego wykonanie nie sprawi kłopotu nawet średnio doświadczonemu konstruktorowi.
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego miernika przedstawiony został na rys. 1. Jak widać, sercem układu jest scalony przetwornik analogowo-cyfrowy ICl - ICL7135. Jest to układ woltomierza 4,5 cyfry produkowany przez firmę Harris.
Czym kierowano się wybierając ten właśnie układ? Decydującym czynnikiem była pewna jego wada, niejednokrotnie uprzykrzająca życie konstruktorom, która jednak w naszym przypadku okazała się wielką zaletą. Otóż, w odróżnieniu od popularnego ICL7107, układ ICL7135 nie jest w stanie bezpośrednio sterować segmentami wyświetlacza LED. Konieczne jest stosowanie dekodera kodu BGD na kod wyświetlacza siedmiosegmen-towego i driverów poszczególnych cyfr, co powoduje rozbudowanie układu miernika. Dla nas ta cecha układu ICL7135 okazała się największą zaletą: wyświetlanie pseu-doanalogowe na diodach LED można zrealizować dodając do typowej aplikacji jedynie jeden element: dekoder BCD na 1 z 10!
Układ ICL7135 pracuje w trybie wyświetlania multipleksowe-go, co oznacza, że w danym momencie jest włączony tylko jeden wyświetlacz, który możemy obserwować dokładnie przez 1/5 czasu trwania całego cyklu wyświetlania. Tu nie ma miejsca na wyświetlacze firmy "Krzak" czy podobną tandetę. Konieczne jest zastosowanie wyświetlaczy bardzo dobrej jakości (o dużej luminan-cji), produkowanych przez renomowane firmy. Zastosowanie byle jakich wyświetlaczy z pewnością doprowadzi do zmniejszenia czytelności, a nawet całkowitego uniemożliwienia odczytu prezentowanych wyników pomiarów. Na szczęście wyświetlacze o potrzebnych parametrach znajdują się w ofercie AVT, a także będą dostarczane w kicie.
Układ ICL7135 został bardzo wyczerpująco opisany w biuletynie USKA UA 5/1995, dostępnym w ofercie AVT (także jako kserokopia potrzebnych stron). Tam konstruktorzy pragnący wykorzystać tę kostkę we własnych projektach znajdą absolutnie wyczerpujące informacje na jej temat (ok. 10 stron A4). My natomiast omówimy jedynie w skrócie jej parametry, dostarczając Czytelnikom tylko tyle informacji, ile jest potrzebne do zrozumienia zasady działania i możliwości wykorzystania opisywanego modułu.
Układ ICL7135 jest przetwornikiem analogowo-cyfrowym wyposażonym w multipleksowane wyjścia BCD, przeznaczonym do stosowania we wszelkiego rodzaju elektronicznej aparaturze pomiarowej. Wszystkie niezbędne do pracy miliwoltomierza elementy zostały umieszczone w jednym układzie CMOS, który do działania potrzebuje tylko kilku elementów zewnętrznych: źródła napięcia odniesienia, układu generującego sygnał zegarowy i sterownika wyświetlaczy siedmiosegmentowych.
Cechuje go duża dokładność przetwarzania, zapewniająca kompensację zera lepszą niż 10|iV, dryft termiczny zera mniejszy od l|iV/C, maksymalny wejściowy prąd polaryzacji lOpA i błąd symetrii mniejszy niż jedna jednostka. Uniwersalność układu zwiększa kilka dodatkowych wejść i wyjść, umożliwiających pracę w bardziej złożonych systemach, w tym w mikroprocesorowych. Odnosi się to do linii sygnałowych ISTROBE, OVERRANGE, UNDERRANGE, RUN/IHOLD i BU-SY, umożliwiających sprzęganie z układami mikroprocesorowymi lub UART.
Podstawowe dane techniczne układu ICL7135 zostały przedstawione w tab. 1.
W naszym układzie kostka ICL713 5 została wykorzystana w najbardziej typowej aplikacji. Opis części analogowej układu na razie pominiemy, ponieważ zająłby on zbyt wiele miejsca, niewiele wnosząc do zrozumienia zasady działania woltomierza. Przyjmijmy, że producent opracowując aplikację fabryczną wiedział co robi, a wyjątkowo dociekliwych Czytelników odsyłamy do wspo-
Tabela 1.
Parametr Min Typ Max
Dodatnie napięcie zasilania +4V +5V +6V
Ujemne napięcie zasilania -3V -5V -8V
Prąd zasilania +5V 1,1 mA 3mA
Prąd zasilania -5V 0,8mA 3,0mA
mnianego już biuletynu USKA. Zajmijmy się natomiast częścią cyfrową, której opis może zainspirować wielu Czytelników do wykonania interesujących modyfikacji i rozbudowy układu miliwoltomierza. A więc po kolei:
Wyjścia D1..D5 są wyjściami sterującymi pracą wyświetlaczy LED. Na tych wyjściach pojawia się cyklicznie stan wysoki, uaktywniający kolejne wyświetlacze (na katodę danego wyświetlacza jest podawany stan niski). Każda z cyfr jest sterowana impulsem (poziom wysoki na wyjściu D1..D5), trwającym 2 00 okresów zegara. Wybieranie poszczególnych cyfr powtarza się, o ile nie nastąpiło przekroczenie zakresu pomiarowego. W takim przypadku układ przechodzi w tryb wyświetlania impulsowego sygnalizującego przekroczenie zakresu.
Wyjścia B1..B8 są wyjściami sterującymi dekoder BCD - kod wyświetlacza siedmiosegmentowe-go. Kod przeznaczony dla poszczególnych wyświetlaczy pojawia się na tych wyjściach w momencie uaktywnienia odpowiedniego wyświetlacza za pomocą jednego z wyjść D1..D5.
Wejście R/!H (RUN/IHOLD) odpowiada za wybór jednego z trybów - pomiaru lub podtrzymania wyniku pomiaru. Gdy poziom logiczny na tym wejściu jest wysoki (lub "wisi ono w powietrzu") układ pracuje normalnie, zmieniając stan wyświetlaczy zgodnie ze zmianami napięcia na wejściu pomiarowym. Podanie na to wejście stanu niskiego powoduje zapamiętanie na wyświetlaczach ostatniego wyniku pomiaru. Jest to bardzo użyteczna funkcja pozwalająca na łatwe odczytanie pomiaru przy szybko zmieniającym się napięciu wejściowym.
Wyjścia UNDRNG (UNDERAN-GE) i OVRNG (OVERANGE) realizują jedną z bardziej użytecznych cech układu ICL7135: sygnalizację przekroczenia zakresu pomiarowe-
Elektronika Praktyczna 4/98
43
Miliwoltomierz z bargrafem
go oraz sytuację, w której pełny zakres pomiarowy układu jest wykorzystywany tylko częściowo. Wyjścia te umożliwiają łatwą budowę mierników z automatycznym przełączaniem zakresów pomiarowych. Stan wyjścia OVRNG zmienia się na wysoki w momencie przyłożenia na wejście woltomierza napięcia większego niż 1,9999V. Natomiast pojawienie się logicznej jedynki na wyjściu UN-DRNG sygnalizuje, że napięcie wejściowe stanowi 9% lub mniej zakresu pomiarowego.
Wyjście POL (POLARITY) przyjmuje stan niski w momencie doprowadzenia na wejście pomiarowe IN+ napięcia mniejszego niż występujące na wejściu IN-.
Wyjścia BUSY i STROBE są wyspecjalizowanymi wyjściami przeznaczonymi do realizacji współpracy układu ICL7135 z systemami mikroprocesorowymi i układami UART.
Wiemy już o układzie ICL7135 wystarczająco dużo, aby móc powrócić do schematu naszego mi-liwoltomierza.
Jak już wiemy, na wyjścia B1..B4 układu ICL7135 jest wysyłany kod BCD, kolejno dla wszystkich pięciu cyfr wyświetlacza. Do tych wyjść został dołączony scalony dekoder BCD - kod wyświetlacza siedmio-segmentowego IC2. Jest to typowy element, stosowany już wielokrotnie w naszych konstrukcjach i nie wymagający szerszego opisu. Wystarczy jedynie wspomnieć, że jego wejście PH zostało dołączone do masy, ustawiając układ w tryb pracy z wyświetlaczami ze wspólną katodą. Na wejściu LD także został wymuszony stan wysoki, co spowodowało, że układ stał się "przezroczysty" (wewnętrzne przerzutni-ki typu LATCH pozostają cały czas otwarte). Wyjścia układu IC2 zostały dołączone do połączonych ze sobą tych samych anod (segmentów) wszystkich pięciu wyświetlaczy LED.
Z opisu układu ICL7135 wiemy, że na wyjściach D1..D5 pojawia się cyklicznie stan wysoki. Jeżeli na wyjściach BCD zostanie ustawiony kod właściwy dla cyfry, która powinna zostać wyświetlona na wyświetlaczu DPI, stan wysoki pojawi się na wyjściu Dl, podczas wyświetlania drugiej co do wagi cyfry stan wysoki po-
wstanie na wyjściu D2, i tak dalej. Do wyjść D1..D5 ICl zostały dołączone wejścia układu IC5, zawierającego w swej strukturze siedem tranzystorów Darlingtona wraz z rezystorami ograniczającymi prąd bazy (oraz diodami zabezpieczającymi tranzystory przed przepięciami, które jednak w naszym układzie nie są wykorzystywane). Tak więc, pomimo że anody wyświetlaczy połączone są ze sobą równolegle, uaktywniony może zostać tylko jeden z nich: ten, którego katoda została zwarta do masy za pośrednictwem wy-sterowanego w danym momencie inwertera układu IC5. W ten właśnie sposób uzyskujemy multiplek-sowane wyświetlanie wyniku pomiaru. Chociaż w danym momencie jest czynny tylko jeden wyświetlacz, to ze względu na szybkość multipleksowania oko ludzkie nie jest w stanie zauważyć nawet najmniejszego migotania.
A więc sprawę wyświetlania wyników pomiaru przez nasz układ mamy już "z głowy" i możemy zająć się kolejnymi blokami funkcjonalnymi naszego mili woltomierza. Jak wiemy z opisu kostki ICL7135, wymaga ona dostar-
czenia z zewnątrz ciągu impulsów zegarowych o częstotliwości ok. lOOkHz. Sygnał zegarowy wytwarzany jest za pomocą generatora pracującego na bramce IC7C. Częstotliwość pracy tego generatora nie jest krytyczna i z wartościami elementów takimi jak na schemacie wynosi ok. lOOkHz. Kolejnym elementem potrzebnym ICL7135 "do życia" jest zewnętrzne napięcie odniesienia wynoszące dokładnie 1000mV. Napięcie to uzyskujemy z dzielnika napięcia zrealizowanego na rezystorach R8 i R9 oraz potencjometrze montażowym PRl. Źródłem napięcia wzorcowego dla dzielnika jest układ scalony IC4, który w naszym przypadku możemy traktować jak diodę Zenera o doskonałych parametrach. Na wyjściu 2 tego układu występuje napięcie ok. 1,2V i stąd wynika konieczność zastosowania wspomnianego wyżej dzielnika napięcia.
Kolejnym warunkiem, "twardo stawianym" przez ICL713 5 jest podanie na jego wejście V- napięcia ujemnego względem masy o wartości -5V. Napięcie to uzyskujemy z wyjścia scalonej przetwornicy napięcia +5VDC/-5VDC -
B-
DISP1 DISP8 DISP3 DISP4 DISP3
DP
DP3
upe
DPI
GFgAD ED C&
GFgAB
g
GND
ED
OOOOr
OOOO?
OOOOL
OOOO^
OOOO
oooo
OOOO
oooo oooo
;:::ooooc ::::oooooc ::::oooooc ::;:ooooc
IC3
I
::;:oooooc::::oooooooooo
;zrrooooooooocoooooooooo
tttttttzcoooocoooooooooo
::::ooooooooocoooooooooo
tttttttzrooooc:::::ooooo
.::;:oooooooooc;:;:c ooooo
c::c cooooooooocoooooooooo
Rys. 2 Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
44
Elektronika Praktyczna 4/98
Miliwoltomierz z bargrafem
IC6 ICL7660. Takie rozwiązanie pozwoliło na maksymalne uproszczenie konstrukcji i zasilanie układu z pojedynczego napięcia.
Druga z bramek zawartych w strukturze układu 4093 - IC7 została wykorzystana do sygnalizacji polaryzacji napięcia wejściowego. Wystąpienie na wyjściu POL stanu niskiego wymusza stan wysoki na wyjściu tej bramki, a w konsekwencji świecenie diody LED -D43 i wyświetlenie przez nią znaku "-" przed wyświetlaczami.
"Na deser" pozostawiliśmy sobie omówienie najciekawszej części urządzenia: układu umożliwiającego pseudoanalogową prezentację wyników p omiaru. D o wyj ść BCD ICl, równolegle z układem dekodera IC2 dołączony został drugi dekoder - IC3. Wyjścia tego dekodera, dla którego stanem aktywnym jest "1" zasilają anody 40 diod LED ułożonych w cztery grupy. Z kolei katody diod każdej z grup są dołączone do wyjścia scalonego drivera zasilającego także wyświetlacze siedmiosegmento-we LED. Tak więc w każdej z czterech grup w danym momencie może świecić się tylko jedna dioda, odpowiadająca cyfrze wyświetlanej na kolejnym wyświetlaczu. Ponieważ włączanie diod jest także multipleksowane, w układzie mogą być zastosowane wyłącznie diody o bardzo dobrej jakości.
Pozostała część układu mili-woltomierza nie jest już chyba warta komentarza. Stanowi ją typowy stabilizator napięcia +5VDC zbudowany z wykorzystaniem układu IC8 - 7805. Umożliwia on zasilanie układu napięciem nie-stabilizowanym z przedziału 8..12V. Jeżeli dysponujemy źródłem napięcia stabilizowanego +5VDC, to ten fragment układu możemy spokojnie pominąć.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 została przedstawiona mozaika ścieżek płytki drukowanej oraz rozmieszczenie na niej elementów. Ze względu na dużą komplikację połączeń, zastosowany został laminat dwustronny z metalizacją otworów. Montaż wykonujemy w typowy i wielokrotnie opisywany sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach. Pod układy scalone, a w szczególności pod ICl, warto
zastosować podstawki. Zanim jednak cokolwiek wlutujemy w płytkę, musimy podjąć decyzję co do rodzaju zastosowanej obudowy. Płytka została dokładnie zwymia-rowana pod obudowę typu Z28, dostępną w wielu sklepach z częściami elektronicznymi. Można także zastosować obudowę innego typu, ale w każdym przypadku pomocne będą dodatkowe, i pozornie niczemu nie służące, otworki umieszczone na płytce pomiędzy punktami lutowniczymi diod LED i równie dziwaczne przelotki umieszczone w narożach prostokąta tworzonego przez wyświetlacze siedmiosegmentowe. Zarówno dodatkowe punkty, jak i przelotki służą jednemu celowi: dokładnemu zaznaczeniu na płycie czołowej punktów, które po rozwierce-niu posłużą do umieszczenie diod LED. Obudowa Z28 posiada już odpowiedni otwór na wyświetlacze, ale jeżeli użyjemy obudowy innego typu, to poprzez otwory w dodatkowych przelotkach możemy zaznaczyć punkty, które posłużą do równego wycięcia otworu na wyświetlacz. Wszystkie punkty zaznaczamy za pomocą igły krawieckiej lub cienkiego wiertła o odpowiedniej średnicy. Nie musimy się przy tym obawiać o całość metalizacji, która w dodatkowych otworach niczemu nie służy.
Niektóre kondensatory, które musimy wlutować w płytkę są dość wysokie. Może to spowodować konieczność odsunięcia wyświetlaczy LED od powierzchni płytki, co umożliwi ich dociśnięcie do powierzchni filtru zamocowanego w płycie czołowej. W takim przypadku można zastosować pod wyświetlacze podstawki, co "podwyższy" je o kilka milimetrów.
Układ zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga uruchamiania, ale jedynie prostej regulacji. Będzie ona p olegała na ustawieniu za pomocą potencjometru montażowego PRl napięcia na końcówce 2 ICl równego dokładnie 1000mV (względem masy układu).
Pozostała jeszcze do omówienie rola punktów lutowniczych oznaczonych na płytce DP1..DP4 i DP. Zwarcie punktu DP z jednym z punktów DP1..DP4 pozwoli na wyświetlenie kropki punktu dziesiętnego na jednym z czterech wyświetlaczy.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: lkO helitrim
Rl: 560O
R2, R3, R5: lOOkO
R4: 30Q
R6: 3,3kQ
R7: 5,ókQ
R8: 2kQ
R9: 10kO
Kondensatory
Cl, C2: 1jj,F unipolarny
C3: 470nF
C4: 10|iF/16V
C5: lnF
Có: 47^F/1ÓV
C7, C9: lOOnF
C8: 100^F/10V
CIO: 220|iF/16V
Półprzewodniki
D1..D40: diody LED $5mm
D41: 1N4148 lub odpowiednik
D43: LED czerwona, prostokątna
D42: dioda Zenera 5,1V
DISP1..DISP5: wyświetlacze typu
SC52-11SRWA (SC56-11SRWA) lub
ścisły odpowiednik
ICl: ICL7135
IC2: 4543
IC3: 4028
IC4: LM385
IC5: ULN2003
ICÓ: ICL7660
IC7: 4093
IC8: 7805
Różne
CON1, CON2: ARK2(3,5 mm)
Na zakończenie jeszcze jedna, ważna uwaga praktyczna. Zastosowane w układzie źródło napięcia odniesienia typu LM385 charakteryzuje się dobrymi parametrami, ale niestety o rząd wielkości gorszymi niż wymagane przez precyzyjny woltomierz 4,5 cyfry. Dlatego też nie miejmy zbytniego zaufania co do wiarygodności wyniku wyświetlanego na ostatniej cyfrze wyświetlacza. Zastosowanie takiego źródła napięcia odniesienia zostało podyktowane chęcią zmniejszenia kosztów wykonania układu, który w założeniu nie miał być precyzyjnym miernikiem, lecz zwykłym przyrządem pomiarowym z dodatkowym bargrafem. Jeżeli jednak komuś będzie zależało na osiągnięciu pełnej precyzji pomiaru, to może zastosować źródło napięcia odniesienia o lepszej stabilności temperaturowej lub zastosować jego termostatowanie. Zbigniew Raabe, AVT
Elektronika Praktyczna 4/98
45
PROJEKTY
Emulator odbiornika DCF77
kit AVT-423
Doświadczenia nasze
i Czytelników wskazują, że
urządzenie emulujące nadajnik
sygnału DCF-77 jest bardzo
potrzebne w pracowniach
wszystkich konstruktorów
wykorzystujących w swoich
opracowaniach ten popularny
wzorzec czasu.
Prosta konstrukcja
emulatora, łatwość konfiguracji
i jego dobre cechy użytkowe
powodują, że od tej pory
uruchamianie zegarów
synchronizowanych przez
wzorzec przestanie stanowić
problem -
Zegary cyfrowe, wykorzystujące do precyzyjnego działania sygnał radiowy DCF77, stały się ostatnio bardzo popularne. Trudno się temu dziwić, jest to bowiem najprostsza i najtańsza metoda zbudowania zegara o doskonałych, a nawet praktycznie nieosiągalnych innymi metodami parametrach. Wykorzystywanie sygnału DCF77 pozwala bowiem zbudować zegar o dokładności wynoszącej 1 sekundę na 5 milionów lat! Nie sądzę, aby komukolwiek z nas chciało się czekać tyle czasu w celu empirycznego stwierdzenia tego sekundowego odchylenia!
Zbudowanie zegara "napędzanego" sygnałem nadawanym z Mainflingen w Niemczech nie jest trudne i w najprostszym przypadku zegar taki będzie się składał głównie z odpowiednio zaprogramowanego procesora, wyświetlaczy i kilku elementów dodatkowych.
Sygnał DCF77 może być także wykorzystywany do korygowania zegara systemowego w komputerach klasy PC. I w tym przypadku napisanie odpowiedniego programu nie jest czynnością trudną. Mimo że nie uważam się za dobrego programistę, to taki program udało mi się napisać w BA-SIC-u w ciągu kilku godzin.
Nie ma jednak róży bez kolców. Takim "kolcem" przy wykorzystywaniu sygnału DCF 77 są zmienne warunki propagacji sygnału radiowego i wynikające z tego zjawiska okresowe zaniki transmisji sygnału DCF77. Podczas normalnej pracy zegara nie ma to zbyt wielkiego znaczenia, ponieważ zupełnie wystarczające jest korygowanie czasu jedynie co pe-
wien czas, np. raz na kilka godzin. Także zegar systemowy w komputerze, pomimo jego zwykle marnych parametrów, wymaga w praktyce korekcji raz na dobę. Sytuacja komplikuje się jednak w przypadku, kiedy testujemy wykonany układ zegara lub napisany program. Jeżeli zegar nie "załapu-je" właściwego czasu, to przyczyny mogą być dwie: błąd konstruktora lub programisty albo nieodebranie poprawnego kodu transmisji.
Stwierdzenie, która z tych przyczyn powoduje niewłaściwą pracę układu jest zwykle dość trudne. Wprawdzie większość odbiorników DCF77 posiada sygnalizację optyczną odbierania sygnału, ale stwierdzenie poprawności transmisji "na oko" jest praktycznie niemożliwe. Ponieważ dość często zajmuję się uruchamianiem i testowaniem zegarów DCF77, zdecydowałem się na zbudowanie niezwykle prostego i taniego układu, który radykalnie może usunąć opisane wyżej problemy i znacznie ułatwić życie konstruktora lub programisty pragnących wykorzystać możliwości jakie daje atomowy wzorzec czasu z Niemiec.
Budowanie urządzenia, którego jedynym zadaniem byłoby testowanie zegarów DCF 77 nie miałoby jednak w wielu przypadkach ekonomicznego uzasadnienia. Jednak proponowany układ będzie można wykorzystać także do innych celów, o czym wspomnimy jeszcze w dalszej części artykułu.
Elektronika Praktyczna 4/98
47
Emulator odbiornika DCF77
ICl
IC2
OUT
CON1
2764 do zapisywania informacji w słowach jedno-bitowych.
Pamięć IC2 jest adresowana za pomocą
dwóch liczników: 4040, który adre-dwanaście młod-bitów i IC4A -
Rys. 1. Schemat elektryczny urządzenia.
Opis działania układu
Na rys. 1 został pokazany schemat elektryczny proponowanego układu. Zanim jednak przejdziemy do jego analizy, wspomnimy w największym skrócie o transmisji DCF77 i stosowanym w niej kodzie. Szczegółowy opis DCF77 został zamieszczony w numerze EP3/97, w artykule opisującym "Mówiący zegar z DCF77". Sygnał DCF77 jest nadawany z terenu Niemiec na częstotliwości "ultradługiej" 77,5 kHz i swoim zasięgiem obejmuje prawie całą Europę, w tym całe terytorium Polski.
Ramka danych w sygnale DCF77 zawiera następujące informacje:
- aktualny czas w godzinach, minutach i sekundach;
- aktualną datę: rok, miesiąc, dzień miesiąca i dzień tygodnia;
- informację o aktualnym czasie: zimowym lub letnim.
Informacja jest przekazywana pod postacią kodu zero-jedynko-wego o długości 60 bitów i czasie trwania 60 s. Kod jest przekazywany w logice dodatniej, impuls o czasie trwania 100 ms oznacza "0", a impuls o czasie trwania 200 m - "1". Znaczenie poszcze-
gólnych bitów zostało omówione w tab. 1.
Dane zawarte w powyższej tabeli pozwolą Czytelnikom łatwiej zrozumieć zasadę działania proponowanego układu i ewentualnie własnoręcznie zaprogramować EP-ROM potrzebny do jego działania. Po pozostałe informacje na temat DCF77 odsyłamy Czytelników do lektury wspomnianego wyżej artykułu.
Łatwo zauważyć, że sercem układu jest pamięć EPROM typu 2764 o pojemności 64 kilobitów. Tak, właśnie kilobitów, ponieważ tym razem pojemność tej pamięci musimy wyrazić w tych jednostkach, a nie jak zwykle w bajtach.
Zastosowanie takiej pamięci może wydać się pozbawione sensu: przecież pamięć taka przechowuje informację w postaci słów ośmiobitowych, a nam potrzebny jest tylko ciąg impulsów zero-jedynkowych. Odpowiedniejsze byłoby zastosowanie pamięci operującej słowem jednobitowym, ale pamięci takie są dość trudne do zdobycia i stosunkowo drogie, znacznie droższe od powszechnie stosowanych pamięci z rodziny 27XXX. Za chwilę okaże się, w jak prosty sposób "zmusiliśmy"
ków
ICl suje szych
4520, który "obsługuje" najstarszy bit adresu. Trzy pozostałe wyjścia licznika binarnego IC4A zostały dołączone do wejść adresowych multipleksera IC3 - 4051. Do wejść danych tego układu zostały dołączone wszystkie wyjścia danych pamięci IC2.
Dla łatwiejszego zrozumienia budowy układu prześledźmy jego działanie od momentu włączenia zasilania. Fragment układu z rezystorem Rl i kondensatorem Cl służy wyzerowaniu obydwu liczni-w momencie rozpoczęcia
przez układ pracy (włączenia zasilania). Generator astabilny zbudowany z wykorzystaniem mojej ulubionej kostki - NE555 (IC5), wytwarza ciąg impulsów prostokątnych o częstotliwości regulowanej za pomocą potencjometru montażowego PRl. W podstawowym zastosowaniu układu częstotliwość ta powinna wynosić lkHz.
Po wyzerowaniu liczniki rozpoczynają pracę, adresując kolejne bajty pamięci IC2. Warto zauważyć, że w ciągu pierwszego cyklu zliczania, na wejściach adresowych multipleksera IC3 panuje stan logiczny "000" i na wyjście tego układu przekazywana jest informacja z wejścia X0, czyli z najmłodszego wyjścia danych pamięci IC2. Pierwszy cykl zliczania kończy się w momencie osiągnięcia przez licznik ICl stanu "111111111110", a przez licznik IC4A stanu "0010". Cała zawartość pamięci IC2 została odczytana, ale na wyjście OUT układu przekazane zostały jedynie dane z jej najmłodszego wyjścia danych (najmniej znaczący bit każdego słowa). W tym momencie odczytywanie zawartości pamięci rozpocznie się od początku, z tym, że na wyjście
48
Elektronika Praktyczna 4/98
Emulator odbiornika DCF77
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
układu będzie teraz przekazywana informacja z wyjścia Ql IC2.
Cały opisany wyżej cykl będzie powtarzał się ośmiokrotnie i na wyjście układu zostaną przekazane wszystkie 64 kilobity zawartości pamięci, w której zapisano kod DCF77. Sądzę, że do pełniejszego zrozumienia zasady działania urządzenia może przyczynić się opis programowania pamięci zamieszczony w dalszej części artykułu.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 zostało przedstawione rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Ze względu na znaczne skomplikowanie połączeń, płytka została wykonana na laminacie dwustronnym z metalizacją otworów.
Uważni Czytelnicy z pewnością zauważyli już pewne rozbieżności pomiędzy schematem a rysunkiem płytki, na której widać jakieś nieznane elementy. Cierpliwości, zaraz sobie wszystko wyjaśnimy. Montaż układu wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na największych. Pod układy scalone warto zastosować podstawki (pod układ pamięci IC2 podstawka jest właściwie niezbędna). Układ zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga oczywiście uruchamiania, ale jedynie regulacji częstotliwości pracy generatora zegarowego, która powinna wynosić możliwie dokładnie lkHz. Układ wymaga zasilania napięciem
5VDC, typowym dla układów TTL, koniecznie stabilizowanym.
Na rys. 3 przedstawiono sposób dołączenia wykonanego układu do "Mówiącego zegara z DCF77" -AVT322. Dołączenie układu do innych zegarów powinno być zgodne z ich specyfikacją techniczną.
W prezentowanym kicie będzie dostarczana zaprogramowana pamięć EPROM. Po podłączeniu układu do sprawnego zegara i odczytaniu kodu, na wyświetlaczach pokaże się godzina i data 14:24, 14-12. O tym, jakie to będą wartości powiemy za chwilę. Na razie zajmijmy się innym problemem. Z pewnością wielu Czytelników zechce samemu zaprogramować sobie EPROM i należy się Im kilka wskazówek, jak mają to uczynić.
Najpierw musimy ustalić, jakie dane muszą zostać zapisane w EP-ROM-ie. W tab. 2 przedstawiono przykładowy ciąg impulsów, jaki musi być zapisany w pamięci, który po przekazaniu do zegara DCF77 spowoduje wyświetlenie czasu i daty. Tu Czytelnicy są proszeni o samodzielne przeanalizowanie tabeli i obliczenie jaka godzina i data zostanie wyświetlona na zegarze po przekazaniu do niego tego kodu.
A więc wiemy już, jaki ciąg impulsów musimy zarejestrować w EPROM-ie. Wiemy także, że mamy do dyspozycji dokładnie 65536 bitów, a częstotliwość zegarowa wynosi lOOOHz. A zatem na każdy impuls przypadnie 1000 bitów (część pamięci pozostanie niewykorzystana i zapisana samymi zerami) co daje bardzo dużą częstotliwość próbkowania i zapewnia dużą dokładność przekazywanej informacji.
Obliczenie potrzebnych wartości "na piechotę" byłoby niezwykle trudne i pozbawione większego sensu. Przecież aby zaprogramować pamięć musimy mieć do dyspozycji komputer, a zatem i potrzebne obliczenia możemy wykonać za pomocą arkusza kalkulacyjnego. Do przygotowania programu używałem arkusza MS EXCEL, ale można zastosować dowolny inny arkusz, np. LOTUS 1-2-3. Pierwszym krokiem będzie ponumerowanie komórek arkusza, co bardzo ułatwi nam wpisywanie danych. Przy wykorzystywaniu zautomatyzowanej funkcji "Wypełnij serią danych " ta czynność
Tabela 1.
Kolejny impuls Znaczenie
0.. 4 Początek transmisji, wszystkie "0"
15 Typ anteny
16 Zmiana czasu, na godzinę przed zmianą "1"
17 .18 Typ czasu - "01" czas zimowy, - "10" - czas letni
19 Korekta czasu, "1" zapowiedź korekty
20 Początek informacji o aktualnym czasie, zawsze "1"
21 .24 Jednostki minut w kodzie BCD
25 .27 Jednostki godzin w kodzie BCD
28 Bit parzystości, "0" przy parzystej liczbie "jedynek" w kodzie minut
29 .32 Jednostki godzin w kodzie BCD
33 34 Dziesiątki godzin w kodzie BCD
35 Bit parzystości, "0" przy parzystej liczbie "jedynek" w kodzie godzin
36 .39 Jednostki dnia miesiąca w kodzie BCD
40 41 Dziesiątki dnia miesiąca w kodzie BCD
42 .44 Dzień tygodnia w kodzie BCD, 1 - Poniedziałek
45 .48 Jednostki miesiąca w kodzie BCD
49 Dziesiątki miesiąca w kodzie BCD
50 .53 Jednostki roku w kodzie BCD
54 .57 Dziesiątki roku w kodzie BCD
58 Bit parzystości, Bit parzystości, "0" przy parzystej liczbie "jedynek" w kodzie daty
59 Bez impulsu
nie zajmie nam więcej niz minutę. Kolejnym krokiem będzie wpisanie na początku każdego tysiąca bitów serii jedynek: "sto" dla logicznego zera i "dwieście" dla logicznej jedynki. Następnie trzeba będzie ułożyć zapisane komórki w osiem kolumn, każda po 8192 wierszy i umieszczenie w sąsiedniej kolumnie formuły przeliczającej wartość komórek w każdym z wierszy na postać binarną. Fragment arkusza kalkulacyjnego z wpisaną formułą i danymi widoczny jest na rys. 4. Ostatnią czynnością będzie zapisanie w arkuszu wyników obliczeń metodą "Kopiuj, Wklej specjalnie, jako Wartości" przeniesienie ich do pli-
0 O O O
CON1
Rys. 3. Sposób dołączenia emulatora do zegara AVT-322.
Elektronika Praktyczna 4/98
49
Emulator odbiornika DCF77
Rys. 4. Okno Excela z opisem zawartości pamięci EPROM.
ku tekstowego i przekształcenie w postać binarną czytelną dla programatorów EPROM.
Korzystanie z wykonanego urządzenia jest niezwykle proste. Za pomocą właściwego dla testowanego urządzenia złącza podłączamy nasz układ do zegara lub komputera. W minutę po włączeniu zasilania układu na wyświetlaczach zegara powinna pojawić się godzina i minuta. W układzie modelowym i przy korzystaniu z EPROM-a dostarczanego w kicie będzie to godzina 14:24. Po przełączeniu zegara w tryb wyświetlania daty na wyświetlaczach wyświetlona zostanie data: 14-12. Oczywiście, wartości czasu i daty zaprogramowane w EPROM-ie są całkowicie
Tab. 2.
Impuls Wartość Impuls Wartość
0 0 31 1
1 D 32 0
2 0 33 1
3 0 34 0
4 0 35 0
5 0 36 0
G 0 37 0
7 0 36 1
8 0 39 0
9 0 40 1
10 0 41 0
11 0 42 0
12 43 1
13 0 44 0
14 0 45 0
15 0 46 0
16 0 47 1
17 0 48 0
18 1 49 1
10 0 50 1
20 1 51 0
21 0 52 0
22 0 53 0
23 1 54 1
24 0 55 0
25 0 56 0
26 1 57 0
27 0 58 1
28 0 59
29 0 60
30 0 81
dowolne. Wystarczy, źe znamy ich wartość i dzięki temu możemy sprawdzić poprawność przetwarzania danych przez układ zegara lub napisany program komputerowy. Jeżeli nasz układ pozostanie dołączony do testowanego urządzenia przez dłuższy okres, to zajdzie bardzo śmieszne zjawisko: wyświetlany czas może zmienić się najwyżej o minutę i to na kilka sekund. Po tym czasie powtórne odebranie transmisji DCF77 z naszego układu "cofnie" zegar do początkowej wartości czasu (oczywiście, stanie się tak tylko w wypadku zegara z permanentną korekcją aktualnego czasu, np. z zegarem AVT-322).
Interesującą wydaje się być jeszcze jedna możliwość zastosowania wykonanego układu. Konstruktorzy mają trudności nie tylko ze sprawdzeniem poprawności działania wykonanego zegara DCF77, ale i z testowaniem odbiornika służącego odbieraniu transmisji z Main-flingen. Tu także nie wiadomo czy odbiornik działa wadliwie, czy też złe warunki propagacji fal radiowych uniemożliwiają mu odebranie kodu transmisji. Wystarczy tylko dobudować do naszego układu prosty na daj nic z ek radiowy o zasięgu maksymalnie kilku metrów i sprawa załatwiona!
Pojawia się jednak jeden problem: od początku mojej kariery konstruktora miałem wrodzony wstręt do wszelkiego rodzaju cewek, a sama wzmianka o strojonej indukcyjności może mnie przyprawić o kolejny atak serca. Nigdy w życiu nie potrafiłem zbudować nawet najprostszego odbiornika radiowego, nie mówiąc o nadajnikach. Ale może ktoś z Szanownych Czytelników potrafi wykonać taki nadajnik i rezultatami swojej pracy zechce podzielić się z nami na łamach działu "Projekty Czytelników"?
Pozostała nam jeszcze ostatnia sprawa do załatwienia: wyjaśnienie roli, jaką pełnią dodatkowe elementy na płytce obwodu drukowanego. Jak już wspomniałem, opisany układ może służyć także do innych celów niż testowanie zegarów DCF. Może zostać zastosowany wszędzie tam, gdzie potrzebne jest zarejestrowanie i wielokrotne odtwarzanie długich ciągów impulsów zero-jedynkowych, np. do nadawanie
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1:
Rl:
R2, R3: 9,lkn
Kondensatory
Cl, C5: lOOnF
C3: lOnF
C2: 47nF
C4: 220^/16V
Półprzewodniki
IC1: 4040
IC2: 27C64 zaprogramowana
pamięć EPROM
IC3: 4051
IC4: 4520
IC5: NE555
Różne
CON1: mini ARK3 (3,5mm)
stałych komunikatów za pomocą alfabetu Morse'a.
Nie zawsze jednak tak długi ciąg znaków będzie potrzebny i dlatego postanowiłem zapewnić Warn możliwość podzielenia obszaru pamięci na osiem niezależnych banków i wybierania ich za pomocą przełącznika. Jest to właśnie przełącznik oznaczony na płytce jako SWl i nie uwidoczniony na schemacie głównym. Na rys. 5 został pokazany fragment układu, który może być zmodyfikowany. W takiej wersji, połączenia pomiędzy wyjściami: Ql..Q3 IC4A i wejściami: A, B i C - IC3 muszą być przerwane (przecięcie ścieżek w miejscach oznaczonych na płytce symbolem "x". Rezystory oznaczone jako Rd służą do "podciągnięcia" do plusa zasilania wejść nie zwartych z masą przez przełącznik SWl, a ich wartość nie jest krytyczna (1..30kLi). Zbigniew Raabe, AVT
IC3
Rd
40G1
SWl
Rys. 5. Sposób podzielenia pamięci EPROM na partycje.
50
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
Adaptery do programowania procesorów ST62T/E60 i ST62T/E65
kit AVT-363A
W listopadowym numerze
EP przedstawiliśmy opis
programatora dla czterech
podstawowych procesorów
rodziny ST62. Dzięki
zastosowaniu dwóch prostych
adapterów, które
przedstawiamy w tym
artykule, możliwe jest
programowanie także dwóch
nowszych i znacznie bardziej
atrakcyjnych układów tej
rodziny - ST6260 i 65,
w wersjach z pamięcią
EPROM i OTP.
Plik konfiguracyjny st622x.dev,
dostosowany do wymagań programatora AVT-363 z adapterami
AVT-363A (obsługa procesorów
ST621 0/1 5/20/25 oraz ST6260/65),
znajduje się w Internecie pod
adresem: www.avt.com.pl/avt/ep/ftp
Procesory ST6260 oraz ST6265 są do siebie bliźniaczo podobne. Mają identyczną budowę wewnętrzną, takie same pamięci programu i danych, a różnią się tylko wielkością obudowy i liczbą dostępnych pinów. Na rys. 1 przedstawiony został schemat blokowy wnętrza tych układów. Rys. 2 i 3 przedstawiają układ wyprowadzeń procesorów ST6260 i ST6265.
Rdzeń procesorów ST62 60/65 jest identyczny z pozostałymi układami serii ST62. Rozszerzenie ich możliwości polega na dodaniu 128B rep rogram owalnej pamięci EEPROM (2 strony po 64B), uniwersalnego portu szeregowego SPI, dodano także drugi timer z cyfrowym komparatorem i układem przeładowującym, który można wykorzystać m.in. jako cyfrowy generator PWM (przebiegów z modulowanym wypełnieniem). Powiększona została także pamięć programu (do ok. 3,6kB) i danych RAM, co pozwala stosować te układy w zaawansowanych aplikacjach sterujących. Udoskonaleniu uległ
RA0..PA7/Ain
PB0..PB5/20mA Sink PB6/APTT1mln/20mA Slnk PB7/AHJimout/20mA Sink
Program sterujący pracą
programatora oraz bogata
dokumentacja katalogowa
i aplikacyjna dotycząca procesorów
ST62 znajduje się na płycie CD-EP2.
ponadto generator taktujący - jest możliwe taktowanie procesora sygnałem zegarowym wytwarzanym w wewnętrznym generatorze kwarcowym lub generatorze RC wykorzystującym wewnętrzny wzmacniacz procesora. O tym, jak skonfigurowany jest generator decyduje jeden z bitów bajtu konfiguracyjne-go, który jest ulokowany w pamięci EPROM (poza obszarem adresowym) procesora.
Pozostałe elementy wyposażenia pozostały nie zmienione - 8-bitowy przetwornik z multiplekserem analogowym na wejściu, prosty timer z preskalerem i programowany watchdog stanowią o dużej funkcjonalności kontrolerów ST62.
Opis adapterów
Konstrukcja przystawek niezbędnych do programowania procesorów jest bardzo prosta. Schemat elektryczny wersji dla procesora ST62T/E60 przedstawiono na rys. 4, wersji dla procesora ST62T/E65 na rys. 5. Adaptery spełniają rolę konwertera pinów, ponieważ ani linie zasilające, ani
V V OSCin OSCout RESET
Rys. 1. Schemat blokowy procesora ST6260/Ó5.
Rys. 2. Wyprowadzenia układów ST6260.
Rys. 3. Wyprowadzenia układów ST6265.
Elektronika Praktyczna 4/98
51
Adaptery do programowania procesorów ST62T/E60 i ST62T/E65
Numery wyprowadzeń podstawki ŻIF programatora
Numery wyprowadzeń podstawki ŻIF adaptera
C1 -100nF-
-i C2
JiOOnF
Rys. 4. Schemat elektryczny adaptera dla ST6260.
sygnały wykorzystywane do programowania nie są rozmieszczone identycznie w procesorach ST6210/15/20/25 i ST6260/65. Na płytkach oprócz podstawek ZIF zamontowano kondensatory blokujące zasilanie i napięcie programowania.
Oprogramowanie
Programator opisany w EPll/ 97 jest obsługiwany przez program kit622x.exe, opracowany w firmie SGS-Thomson. Program ten wymaga zewnętrznego pliku konfiguracyjnego kit622x.dev, w którym opisane są wszystkie procesory obsługiwane przez pro-
Listing 1.
s>
f TM2, TROMIN, SDOP, OSC1>
LPT2
ST62E10
0 110
0
0880 OFFF
0880 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62E60B ST62T60B
110 1
80
0080
f TM2, TROMIN, SDOP, OSC1>
OFFO OFFC
OFFF 0F9F 0FF7 OFFF
ST62E65E ST62T65E f TM2, TROMIN, SDOP, OSC1>
f TM2, TROMIN, SDOP, OSC1>
gramator. Jak wspominaliśmy, przy okazji opisu programatora, należy dokonać kilku poprawek w tym pliku, można także wykorzystać gotowy plik przerobiony przez autora artykułu, który został zamieszczony na płycie CD-EP2. Ponieważ zastosowanie adapterów wymaga wprowadzenia kolejnych modyfikacji, najnowszą wersję pliku konfiguracyjnego zamieściliśmy w Internecie, a na list. 1 przedstawiamy jego fragment.
Po wymianie standardowego pliku konfiguracyjnego na przedstawiony na list. 1 możliwości programu obsługującego programator rozszerzają się o edycję i programowanie matrycy EEP-ROM. Przełączanie pomiędzy obszarami pamięci odbywa się przy pomocy opcji Space w górnym pasku menu. Opcja ta nie jest aktywna dla procesorów ST6210/ 15/20/25.
Numeiy wyprowadzeń podstawki ŻIF programatora
Numery wyprowadzeń
podstawki ŻIF adaptera
Rys. 5. Schemat elektryczny adaptera dla ST6265.
Montaż adapterów
Montaż adapterów jest dość prosty, ważne jest tylko zachowanie odpowiedniej kolejności. Płytki drukowane adapterów przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru, a widok rozmieszczenia elementów znajduje się na rys. 6.
W przypadku adaptera dla procesorów ST6260 najpierw należy wlutować dwie listwy z goldpina-mi. Listwy są wkładane od strony lutowania w zewnętrzne punkty lutownicze i lutowane od strony elementów. Końcówki pozostałe po lutowaniu należy maksymalnie skrócić tak, aby nie wystawały zbyt wysoko ponad powierzchnię płytki drukowanej. Następnie montujemy podstawkę ZIF2 0 i kondensatory blokujące.
Nieco inaczej wygląda montaż adaptera dla procesorów ST6265. Cztery odcinki listew gold-pin (w
WYKAZ ELEMENTÓW
Adapter dla procesorów ST6260
ZIF: podstawka ZIF20 Cl, C2: lOOnF goldpiny - 14x1 2 szt. Adapter dla procesorów ST6265
ZIF: podstawka ZIF28
CL C2, C3: lOOnF
goldpiny - 4x1 2 szt., 5x1 2 szt.
parach o różnych długościach) wkładamy w płytkę od strony lutowania, w otwory w rzędach wewnętrznych. Końcówki listew należy lutować od strony elementów. Po przylutowaniu końcówki należy obciąć, dbając o to, aby ich długość nie była zbyt duża. Następnie należy wlutować podstawkę ZIF 28 (wkładamy ją od strony elementów) i kondensatory blokujące.
Adaptery nie wymagają praktycznie uruchamiania, warto jednak sprawdzić jakość lutowanych połączeń. Można to zrobić przy pomocy omomierza lub korzystając z programu ptest.exe, który jest dołączany do zestawu AVT-363.
Czytelnicy decydujący się na wykonanie programatora wraz z adapterami przedstawionymi w artykule mają niepowtarzalną szansę wykorzystania różnorodnych możliwości oferowanych przez procesory ST62. Dzięki szerokiej gamie narzędzi projektowych, które znalazły się na płycie CD-EP2, także mniej zaawansowani konstruktorzy bez trudu mogą rozpocząć stawianie pierwszych kroków w zupełnie nowym "świecie" aplikacji, ograniczonym tylko ich wyobraźnią. Piotr Zbysiński, AVT
Cl 16265
L
00 9
oo
oo
o 9
O o o
oo OO
oo OO
oo oo
oo oo
oo oo
___ C2C3|____
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytkach adapterów.
52
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
Programator pamięci DS199x
kit AVT-421
Kon tyn u ujemy n asz m ały
"festiwal" poświęcony
układom scalonym serii
To u ch Mem ory (teraz W u tton)
firmy DALLAS.
Tym razem przedstawiamy
bliżej układy DS1992/93/94,
propon ujemy także wykonanie
program atora, który um ożliwi
zapisywanie pamięci
nieulotn ej zin tegrowan ej
w strukturze każdego z tych
układów.
MAGISTRALA 1-PRZEWODOWA
UKŁADY
ODCZYTU
UNIKATOWEGO
NUMERU
8-BAJTOWY
UNIKATOWY
NUMER
UKŁADY STERUJĄCE
T
3V
BATTERY
I
OBŁOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
1BLOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
2 BLOK
PAMIĘCI RAM
02 BAJTY)
3 BLOK
PAMIĘCI RAM
(32 BAJTY)
KOLEJNE [*-
BLOKI I
PAMIĘCI RAM jI
KOLEJNE |___
BLOKI |
PAMIĘCI RAM I|
Rys. 1. Schemat blokowy wnętrza układów DS1992/3/4.
Układy DS1992/93/94, podobnie jak inni członkowie rodziny iButton przypominają z zewnątrz niewielkie baterie. Jest to jednak tylko złudzenie - układy DSl99x mogą pełnić rolę klucza o niepowtarzalnym numerze seryjnym, mogą pracować także jako pamięci nieulotne RAM. Informacja może być do tej pamięci wielokrotnie zapisywana i odczytywana. Maksymalna ilość przechowywanych w układzie danych waha się, w zależności od typu układu, od kilkuset bajtów do kilku kilobajtów.
Obudowy układów serii iButton są wykonane ze stalowej blachy, co umożliwia ich pracę także w trudnych warunkach zewnętrznych - przy dużej wilgotności, niskiej lub wysokiej temperaturze, w środowisku narażonym na wibracje, udary itp.
Układy te, podobnie jak inni członkowie rodziny iButton komunikują się z nadrzędnym urządzeniem zapisująco-odczytują-cym przez jednoprzewodo-wą magistralę.
Podczas wymiany danych jest wykorzystywany specjalny protokół umożliwiający bezbłędną transmisję z szybkością 16,3 kb/ s, przy długości magistrali przekraczającej kilkadziesiąt metrów.
32-BAJTOWY SCRATCHPAD
Każdy układ scalony ma swój własny, niepowtarzalny numer, który jest nadawany w czasie produkcji i zapisywany w krzemowej strukturze układu.
Pojemność pamięci DSl99x nie jest duża. Jednak połączenie możliwości przechowywania w tych układach danych z ogólnymi właściwościami rodziny iButton otwiera przed nimi szerokie możliwości zastosowań. Układy mogą pełnić rolę elektronicznych etykiet wielokrotnego użytku, czy też inteligentnych identyfikatorów. Szczególnie cenna jest możliwość pracy wielu układów dołączonych do tej samej magistrali. Spośród wielu równolegle dołączonych układów, operator za każdym razem może wybierać jeden konkretny układ, do którego chce zapisywać lub z którego chce odczytywać informacje. Daje to możliwości zastosowania układów DSl99x w magazynach do elektronicznego opisywania i identyfikacji przesyłek, przy produkcji na liniach technologicznych do bezprzewodowego zbierania informacji, w systemach zabezpieczeń. Znalezienie nowych zastosowań dla iButton, a szczególnie DSl99x zależy od pomysłowości i inwencji konstruktora.
Elektronika Praktyczna 4/98
53
Programator pamięci DS199x
vcc
U2
RST
P3.0
P3.1
XTAL2
CTAL1
P3.2INT0
P3.3INT1
P3.4
P3.5
VCC AO
TEST A1
SCL A2
SDA VSS
24C08
JP3 Wyświetlacz LCD
Rys. 2. Schemat elektryczny sterownika.
JP2 Klawiatura
JP4
JP5
Struktura wewnętrzna DSl99x
Schemat blokowy przedstawiony na rys. 1 pokazuje główne bloki funkcjonalne układu i powiązania między nimi. Z magistralą danych współpracują układy wejściowe i odczytu 8-bajtowego unikatowego numeru.
Operacje związane z unikatowym numerem mają na celu uaktywnienie wybranego układu w sytuacji, gdy do magistrali jest dołączony więcej niż jeden iBut-ton. Jeżeli istnieje pewność, że do magistrali jest dołączony aktualnie tylko jeden układ, operacje związane z wyborem poprzez unikatowy numer można pominąć.
W przypadku wymiany danych zostają uaktywniane obwody kontroli pamięci RAM układu DSl99x. Każdy zapis danych do pamięci zostaje przeprowadzony poprzez specjalny rejestr pośredniczący, który nazywa się "scratchpadem". Weryfikacja danych w scratchpadzie, zanim zostaną zapisane w nieulotnej pamięci RAM DSl99x, pozwala wyeliminować błędy transmisji, jakie mogą powstać na skutek zakłóceń podczas przesyłania informacji magistralą.
Jeżeli układ zapisujący dane do DSl99x stwierdzi, że zawartość rejestru pośredniczącego jest prawidłowa, wysyła rozkaz prze-
pisujący te dane do wybranego bloku pamięci. W zależności od typu układu, pamięć RAM składa się z 4 lub więcej 32-bajtowych bloków pamięci RAM. Zawartość pamięci jest podtrzymywana przez zasilanie wszystkich bloków RAM małą baterią litową zamontowaną we wspólnej metalowej obudowie razem z krzemową strukturą układu DSl99x. Producent gwarantuje podtrzymanie funkcji życiowych układu przez czas nie krótszy niż 10 lat. Jednocześnie obecność baterii wyznacza zakres temperatur w jakich układy mogą pracować. Zawiera się on w przedziale od -40C do +70C. Wszystkie układy serii posiadają podobną strukturę wewnętrzną. Wyjątkiem jest DS1994 wyposażony w kilka dodatkowych funkcji.
Opis programatora
Układ programatora umożliwiającego komunikację z DSl99x oraz w ograniczonym zakresie edycję danych w formacie znakowym, składa się z trzech zasadniczych części.
Pierwszą stanowi sterownik procesorowy, którego schemat ideowy jest pokazany na rys. 2. Program wpisany do pamięci FLASH procesora 89C2051 umożliwia komunikację z DSl99x poprzez magistralę jednoprzewodową, doprowadzoną do gniazda JP5.
Sterownik może współpracować jednocześnie tylko z jednym układem dołączonym do magistrali. Odczytane informacje mogą być zapamiętane w podręcznej pamięci EEPROM U2 w celu późniejszej analizy i wykorzystania. Drugą częścią programatora jest 16-znakowy wyświetlacz LCD, dołączany do sterownika poprzez gniazdo JP3. Widoczne na wyświetlaczu informacje można poddawać ograniczonej edycji. Na wyświetlaczu pojawiają się także komunikaty systemowe.
Trzecią częścią układu jest miniaturowa klawiatura, której schemat przedstawia rys. 3. Klawiatura jest montowana na osobnej płytce drukowanej, którą łączy się ze sterownikiem poprzez gniazdo JP2. Klawiatura pozwala edytować dane poprzez nadpisywanie znaków, steruje także funkcjami programatora.
Ponieważ programator w swoim założeniu miał być niewielkim urządzeniem do trzymania w dłoni, klawiatura musiała zostać uproszczona i rozłożenie klawiszy odbiega od przyjętego np. w klawiaturach komputerowych układu QWERTY. Klawisze są ułożone kolejno w porządku alfabetycznym, a ich rozmieszczenie jest pokazane na rys. 4. Odczyt klawiatury dokonuje procesor w 15 kolejnych krokach. Najpierw na pierwsze wyjście Ql rejestru przesuwnego
54
Elektronika Praktyczna 4/98
Programator pamięci DS199x
ABCDEFGH
J K L M N PL
Io
JYB Jy7 Jy6 Jy5 JY12 Jy11 Jy1O
O o 10 "- IO
Io Io
Jy1 JyIB Jy13 Jy14 Jy
SHIFT OPQRSTUVWXYZ SPACE
,- |Ó mli mli 5 li m li (cli n. li o! li
Rys. 3. Schemat elektryczny układu klawiatury.
klawiatury Ul jest wpisywany stan niski. Podawanie impulsów taktujących na wejścia CLK powoduje przesuwanie się stanu niskiego od wyjścia Ql układu Ul do wyjścia Q7 układu U2. Po każdym przesunięciu bitu procesor bada stan linii X0 i Xl. Jeżeli którykolwiek z klawiszy jest naciskany, na jednym z wyjść linii pojawi się stan niski. Procesor kojarząc numer kroku z numerem wyjścia X0 lub Xl, na którym stwierdził poziom niski, określa który klawisz klawiatury jest naciskany. Jeżeli po 15 przesunięciach na żadnym z wyjść nie pojawi się stan niski, oznacza to, że żaden z klawiszy nie był naciśnięty.
Wszystkie operacje edycji danych są dokonywane bezpośrednio w pamięci wyświetlacza, traktowanej przez procesor jako jego pamięć operacyjna. Wraz z przyjętym typem wyświetlacza rozmiar tej pamięci jest ograniczony fizycznie do 4 ekranów po 16 znaków każdy. Ostatni, piąty ekran służy do wyświetlania komunikatów systemu.
Obsługa programatora
Działanie programatora jest bardzo proste. Po naciśnięciu klawisza na wyświetlaczu zostanie wypisany symbol (litera, cyfra lub znak) odpowiadający danemu kla-
wiszowi. Miejsce, w którym pojawi się znak, jest wskazywane przez migający kursor. Po wypisaniu 16 znaków kursor przechodzi do kolejnego 16-znakowego ekranu. Wszystkie litery alfabetu łacińskiego oraz spacja są dostępne bezpośrednio po naciśnięciu odpowiadającego im klawisza. Polskie znaki diakrytyczne pojawią się po uprzednim naciśnięciu klawisza oznaczonego symbolem PL. W przypadku litery "ą" sekwencja będzie wyglądać następująco: klawisz "PL" + klawisz "A". Litera "ź" została przypisana sekwencji "PL"+ "X". Wypisanie cyfry wymaga naciśnięcia najpierw klawisza funkcyjnego "SHT". Kolejne cyfry 1..9 i O są przypisane klawiszom od "A" do "J".
Na podobnej zasadzie są dostępne cztery znaki specjalne: "SHT" + "T" ="/", "SHT" + "V" = "#", "SHT" + "X" =",", "SHT" + "Y" =".".
Do zmiany położenia kursora, bez zmiany zawartości ekranu służą klawisze oznaczone strzałkami . Pozwalają one przesuwać kursor o jedną pozycję do przodu lub do tyłu oraz przeskakiwać do kolejnego lub poprzedniego aktywnego ekranu. Sterowanie kur-sorem odbywa się po naciśnięciu sekwencji "SHT" + klawisz od "K" do "N".
Ostatnią grupę stanowią rozkazy sterujące pracą programatora. Są wywoływane po naciśnięciu "SHT", a potem odpowiedniego klawisza. Programator reaguje na 5 rozkazów sterujących:
- "SHT" + "Z" - zapis ekranu do pamięci EEPROM. Wywołanie tej sekwencji spowoduje zapamiętanie aktualnie widocznego na ekranie napisu w pamięci EEPROM. Dzięki tej funkcji można zapamiętać do późniejszego wykorzystania dane odczytane np. z DSl99x, bez konieczności zapisywania na kartce zawartości ekranu.
- "SHT" + "O" - odczyt z wypisaniem na ekran danych z pamięci EEPROM. Jest to funkcja odwrotna do poprzedniej. Po odtworzeniu ekranu, można np. dokonać jego edycji zmieniając dane i tak przetworzoną informację zapisać w układzie DSl99x.
- "SHT" + "S" - wybór i podgląd aktywnej strony pamięci EEPROM. Pamięć EEPROM umożliwia zapisanie do 16 ekranów wyświetlacza LCD. Jeżeli chcemy zapisać w pamięci kolejny ekran nie wymazując poprzedniego, należy użyć tego rozkazu. Po naciśnięciu sekwencji klawiszy rozkazu, zawartość wewnętrznego rejestru procesora wskazującego aktywną stronę pamięci EEPROM zostanie zwiększona, a na wyświetlaczu LCD przez 2s wyświetlana będzie strona pamięci dostępna teraz do zapisu lub odczytu.
- "SHT" + "R" - odczyt bloku z DSl99x. Ponieważ pamięć RAM DSl99x składa się z wielu bloków trzeba najpierw określić, który blok ma zostać odczytany. Po wywołaniu tego rozkazu na wyświetlaczu pojawi się napis "ADRES DSl99x" i liczba określająca numer bloku, który ma być odczytany. Programator może odczytać i zapisać informację
Rys. 4. Proponowane rozmieszczenie opisu przycisków.
Elektronika Praktyczna 4/98
55
Programator pamięci DS199x
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej sterownika.
do 32-bajtowego bloku o numerze od 0 do 15. Naciśnięcie każdego literowego klawisza klawiatury spowoduje zwiększenie numeru bloku o 1. Po dojściu do numeru 15 licznik przewija się wyświetlając 0. Naciśnięcie klawisza spacji spowoduje przerwanie odczytu i powrót do trybu edycji. Po wyborze numeru bloku do odczytu, gniazdo programatora należy połączyć z obudową układu DSl99x. Po prawidłowym odczycie danych z DSl99x zapali się na chwilę dioda sygnalizacyjna dołączona do gniazda JP4 sterownika. Dane, w zależności od położenia kursora, zostaną zapisane na kolejnych ekranach wyświetlacza, a programator automatycznie powróci do trybu edycji. W przypadku próby odczytu fizycznie nie istniejącego bloku (np. DS1992 ma tylko 4 bloki RAM), programator odczyta 32 znaki o kodzie FFh, a na wyświetlaczu pojawią się czarne pola odpowiadające tej wartości. - "SHT" + "W" - zapis bloku DSl99x. Sekwencja zapisu przebiega bardzo podobnie jak odczyt. Po wybraniu bloku do zapisu i dołączeniu iButton do magistrali, sukces zapisu sygnalizuje zapalenie diody. Do DSl99x są zapisywane dwa kolejne ekrany, w zależności od ustawienia kursora w momencie rozpoczęcia sekwencji zapisu. Wyjście z trybu zapisu bez zmiany zawartości bloku RAM następuje po naciśnięciu spacji.
Montaż i uruchomienie
Klawiatura jest montowana na oddzielnej od kontrolera, dwustronnej płytce drukowanej (rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 5 i 6).
Zastosowano miniaturowe przyciski astabilne dwóch rodzajów, różniące się wymiarami. Mniejsze
przyciski (26 szt.) spełniają rolę klawiszy literowych, trzy większe są klawiszami funkcyjnymi i spacją.
Korzystne jest, aby wszystkie klawisze miały podobną wysokość przycisków. Przed montażem dobrze jest sprawdzić omomierzem działanie wszystkich przełączników. Wylutowanie z płytki uszkodzonego lub przerywającego przycisku może być trudne. Dwa rejestry przesuwne są montowane po przeciwnej stronie płytki. W czasie wlutowywa-nia układów do płytki należy zwrócić uwagę na to, aby wyróżniony otwór pokrywał się z 1 nogą układu scalonego. Montaż układów od dołu płytki drukowanej ma uprościć późniejsze mocowanie klawiatury do obudowy programatora i ułatwić jej używanie. Montaż sterownika ze względu na niewielką liczbę elementów nie powinien sprawić kłopotu. Oba układy scalone zaleca się umieścić na podstawkach. Kilka słów wyjaśnienia trzeba poświęcić zastosowanemu EEPROM-owi. Służy on nie tylko do zapamiętywania ekranów. Ze względu na małą pojemność pamięci programu procesora, w EEPROM-ie trzeba było umieścić tablice używane przez program i komunikaty, z czego wynika, że pamięć przed użyciem musi być zaprogramowana. Jest to oczywista niedogodność, jednak użytkownicy posiadający programator pamięci EEPROM, dzięki dostępowi do tablic mogą w pewnym zakresie zmienić funkcjonowanie urządzenia, dostosowując go lepiej do swoich potrzeb. Zostanie opisana teraz zawartość pamięci EEPROM wraz z adresami poszczególnych bloków.
Wszystkie dane niezbędne do prawidłowego działania programatora są umieszczone w pamięci EEPROM począwszy od adresu lOOh (heksadecymalnie). Pierwsze 64 bajty od adresu lOOh do 13Fh zajmują dane do programowania polskich znaków w wyświetlaczu. Ponieważ przeważnie matryca znaków wyświetlacza nie zawiera polskich znaków diakrytycznych, wyświetlacz każdorazowo po włączeniu zasilania musi otrzymać dane o wyglądzie dodatkowych znaków. Wyświetlacz posiada specjalną przestrzeń w generatorze znaków
umożliwiającą zaprogramowanie do 8 dodatkowych liter. Każdy znak jest wyświetlany w formacie 5x7 punktów. W naszym przypadku litera "ą" będzie wyświetlana jako małe "a" przesunięte nieco do góry z dodatkowym ogonkiem. Format danych litery "ą" jest następujący: Oh, eh, lh, fh, llh, fh, lh, Oh. Kolejne 8 bajtów w EEPROM-ie zajmują dane litery "ę", itd. Litera "ź" będzie wyświetlana jako "z". Jeżeli użytkownik zrezygnuje z polskich znaków, może w ich miejsce zaprojektować własne o dowolnym wyglądzie.
Obszar od 140h do 15Fh zajmuje tablica znaków i rozkazów wywoływanych z klawiszem funkcyjnym "SHT". Rozkazy są zakodowane jako małe litery, po odebraniu których program wie, że powinien rozpocząć np. sekwencję zapisu do DSl99x lub odczyt ekranu z EEPROM-u. Przypisanie liter do rozkazów jest następujące:
- "o" -odtwórz ekran z EEPROM-u;
- "w" -zapisz ekran do EEPROM-u;
- "k" -ustaw kolejny aktywny blok EEPROM;
- "t" -zapis do DSl99x;
- "i" -odczyt z DSl99x;
- "u" -przesuń kursor do następnego ekranu wyświetlacza;
- "d" -przesuń kursor do poprzedniego ekranu wyświetlacza;
- "r" -przesuń kursor o 1 pozycję w prawo;
- "1" -przesuń kursor o 1 pozycję w lewo.
Zawartość całej tablicy wygląda następująco (Oxff oznacza pole nieaktywne): '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '0', 'u', 'd', T, Y, 'o', Oxff, Oxff, 'i', 'k\ '/', V, '#', T, 7, '.', 'w', Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff.
Obszar od 160h do 17Fh zajmuje tablica przyporządkowująca polskie znaki odpowiednim klawiszom. Zawartość tej tablicy jest
Ul
U2
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce klawiatury.
56
Elektronika Praktyczna 4/98
Programator pamięci DS199x
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 3kO
R3, R4, R7: 10kO
R5: 4,7kn
R6: 220O
PR1: 10kO
Kondensatory
Cl, C2: 47pF
C3: 4,7p,F
C4: 1OjiF/1OV
C5: 47^F/10V
Półprzewodniki
Ul: 89C2051 (zaprogramowany)
U2: 24C04 (zaprogramowany)
U3: 78L05
U4, U5: 4094
dowolna dioda LED
układ DS1992
Różne
Xl: kwarc lMHz
gniazdo czytnika touch memory
SW1..14, SW16..27: mi krop rzyci ski
3 x ómm
SW15, SW28, SW29: mikroprzyciski
6x ómm
Wyświetlacz LCD 1x16 znaków (+5V)
następująca: 0, Oxff, 1, Oxff, 2, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, 3, Oxff, 4, 5, Oxff, Oxff, Oxff, 6, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, 'z', Oxff, 7, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff, Oxff.
Obszar od 180h do 19F zajmują dwa komunikaty systemowe.
Ostatnim elementem programatora jest wyświetlacz LCD. Program umożliwia współpracę z dowolnym wyświetlaczem 16-znako-wym w jednej linii, obsługiwanym przez sterownik HD44780 lub inny, będący jego odpowiednikiem. Jest to najbardziej rozpowszechniony typ sterownika i wyświetlacze powinny być najłatwiej dostępne. Ważne jest tylko, by na płytce wyświetlacza ciekłokrystalicznego zamontowany był sam sterownik. Obecność dodatkowych układów scalonych może sugerować inny tryb obsługi wyświetlacza, co w efekcie może doprowadzić do gubienia ostatnich 8 znaków na ekranie.
Wyświetlacz komunikuje się ze sterownikiem procesorowym poprzez gniazdo JP3 w trybie 4-bitowej linii danych. W wyświetlaczach posiadających pełną 8-bitową linię danych, najmłodsze bity (D0..D3) należy pozostawić nie podłączone.
Płytkę sterownika procesorowego łączy się z wyświetlaczem w sposób pokazany na schemacie: JP3-(l-4) linie danych D4..D7, JP3-5 sygnał RS, JP3-6 sygnał E, JP3-7 ustawienie kontrastu, JP3-8 sygnał R/S oraz zasilania.
Po prawidłowym zmontowaniu układu uruchomienie sprowadza się do ustawienia potencjometrem PRl prawidłowego kontrastu. W gorszych egzemplarzach wyświetlacza może okazać się, że nawet skręcenie potencjometru na minimum nie zapewnia wyświetlenia znaków o wystarczającym kontraście. Jedynym wyjściem w takiej sytuacji jest przecięcie linii regulacji kontrastu pomiędzy płytką sterownika mikroprocesorowego i wlutowanie w to miejsce małego ogniwa 3V minusem od strony wyświetlacza. Pobór prądu z takiego ogniwa nie przekracza 300uA.
Prawidłowo działający programator powinien zgłosić się czarnym migającym kursorem. Zasilanie układu powinno być podawane za pośrednictwem wyłącznika. Jeżeli napięcie zasilające będzie narastało zbyt wolno, np. jeżeli używana będzie mocno rozładowana bateria 9V lub zasilacz o małej wydajności prądowej, układ wyświetlacza nie wyzeruje się prawidłowo i będzie fałszował wyświetlane napisy.
Układ programatora można zamontować w dowolnej plastykowej obudowie. Na jej wierzchniej stronie należy wyciąć otwór na klawisze a płytkę klawiatury trzeba przykręcić od wewnętrznej strony obudowy. Na zewnątrz należy umieścić matrycę klawiatury z rys. 4 w taki sposób, aby opis klawisza odpowiadał znajdującemu się pod nim przyciskowi klawiatury. Matrycę można zabezpieczyć cienką przezroczystą folią. W ten sposób naciskanie palcem w miejsce z opisem na matrycy spowoduje naciśnięcie odpowiedniego przełącznika na płytce klawiatury. W obudowie trzeba jeszcze umieścić diodę LED sygnalizującą prawidłowy odczyt i zapis oraz gniazdo czytnika układów iButton.
Cały układ można zasilać z baterii +9V. Pobór prądu wynosi średnio ok. 12mA. Ryszard Szymaniak, AVT
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
Ultraprecyzyjny moduł do regulacji zegarów
kit AVT
Opisany w artykule
przyrząd dowodzi, jak dużą
precyzję regulacji zegarów
można osiągnąć dzięki
stosowaniu techniki cyfrowej.
Zwłaszcza na początku
kwietnia,,.
Chyba od samego początku istnienia ludzkości pomiar upływu czasu -ł był dla człowieka czymś niezwykle istotnym. Na- ^ leży sądzić, źe juź Homo erectus, ale jeszcze nie sapiens, za pomocą topora odnotowywał upływające dni na pniach drzew lub na łbach swoich przeciwników politycznych.
Nieustannie doskonalono metody pomiaru czasu. Pierwszymi "prawdziwymi" czasomierzami były z pewnością zegary słoneczne, znane juź w starożytności oraz wszelkiego rodzaju klepsydry i zegary wodne. Przełomem okazało się wynalezienie zegara mechanicznego. Początkowo były to zegary ciężarkowe, a następnie skonstruowano zegary sprężynowe, które dość łatwo można było zminiaturyzować. Zegary mechaniczne były doskonalone przez całe stulecia i na początku ery elektroniki zostały doprowadzone prawie do doskonałości. Wielkim przełomem w konstruowaniu zegarów mechanicznych było wynalezienie na zlecenie Royal Navy chronometru, najdoskonalszego z zegarów mechanicznych.
Dzisiaj klasyczne zegary i zegarki mechaniczne są co najwyżej ozdobą muzeów. Nawet zegarki wyposażone we wskazówki analogowe posiadają na ogół elektroniczne wnętrze, sterowane wysoko stabilnym generatorem kwarcowym. Nawet tani zegarek naręczny pozwala mierzyć czas z dokładnością jeszcze niedawno nieosiągalną dla tego typu czasomierzy. Zegarki takie charakteryzują się dokładnością rzędu kilku sekund na dobę, co w większości przypadków jest całkowicie wystarczające.
Nic jednak nie powstrzyma rozwoju techniki i dalszego doskonalenia urządzeń elektronicznych, nawet jeżeli w codziennym stosowaniu nie są one absolutnie konieczne. Ostatnio wiele się mówi o zegarach ste-
rowanych sygnałem DCF. Jest to zupełnie nowe podejście do konstruowania zegarów: stosunkowo prosty układ zegara zawdzięcza swoją niesłychaną dokładność nie skomplikowanej budowie czy stosowaniu termostatowanych, wysokostabilnych generatorów kwarcowych. Istnieje tylko jeden zegar o niesłychanie wysokich parametrach, przekazujący drogą radiową dane o aktualnym czasie i dacie do stosunkowo prostych odbiorników. W zegarach sterowanych DCF aktualny czas jest nieustannie porównywany z czasem wzorcowym przekazywanym drogą radiową i odpowiednio korygowany. Dokładność takich zegarów zależy wyłącznie od dokładności wzorca i wynosi sekundę na wiele milionów lat!
Poważną wadą zegarów sterowanych sygnałem DCF jest uzależnienie ich pracy od aktualnych warunków odbioru radiowego. Niestety, zdarzają się dość długie przerwy w odbiorze sygnału, spowodowane np. obfitymi opadami deszczu. Utrudnia to wykorzystywanie odbiorników DCF do jednorazowej regulacji zegarków.
Proponowany obecnie układ reprezentuje zupełnie nową jakość w kategorii urządzeń elektronicznych służących regulacji i kalibracji zegarów elektronicznych, a tym samym udoskonaleniu pomiaru czas. Wszystkie do tej pory stosowane do tego celu układy charakteryzowały się zawsze jakąś, lepszą lub gorszą, klasą dokładności.
Nawet pozornie doskonały wzorzec czasu DCF pozwala na pomiar czasu z dokładnością 1 s na miliony lat, nie jest doskonały, nie zapewnia absolutnie idealnej synchronizacji zegara z czasem rzeczywistym.
Elektronika Praktyczna 4/98
59
Ultraprecyzyjny moduł do regulacji zegarów
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
60
Elektronika Praktyczna 4/98
Ultraprecyzyjny moduł do regulacji zegarów
DPI DP2 DP3 DP4
DP5 DP6
1. F RAB G F OAB G F OAB G F AB G F HAB G F HAB
E D C& E D C& E D C& E D C& E D C& E D C&
SUI1 SUI2 TSW3 SUM SUS SW6
icani
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
W dążeniu do doskonałości poszliśmy dalej: zbudowaliśmy urządzenie o doskonałości i precyzji absolutnej, nie mieszczącej się w jakichkolwiek do tej pory przyjętych kategoriach klasy dokładności. Ogromną zaletą układu, który niżej dokładnie opiszemy, jest jego wyjątkowa prostota i taniość. Trudno wręcz uwierzyć, że urządzenie będące przełomem w kategorii układów służących pomiarowi czasu można wykonać z zaledwie kilku, powszechnie dostępnych i tanich podzespołów! Jest to jednak prawda, co postaram się udowodnić.
Opis działania układu
Schemat elektryczny układu do kalibracji zegarów został pokazany na rys. 1. Z pozoru schemat wygląda na nieco skomplikowany, ale jeżeli zauważymy, że w rzeczywistości układ składa się z sześciu powtarzających się i w zasadzie nie połączonych ze sobą bloków funkcjonalnych, to dojdziemy do wniosku, że stwierdzenie o prostocie układu nie było najmniejszą przesadą.
Ze względu na powtarzalność bloków funkcjonalnych, poddamy analizie tylko jeden z sześciu występujących i następnie wyjaśnimy zasadę funkcjonowania całego urządzenia.
Każdy z bloków układu składa się z trzech elementów: wyświetlacza siedmiosegmentowego LED, dekodera BCD na kod wyświetlacza siedmiosegmentowego i kodera umożliwiającego ustawienie na każdym z sześciu wyświetlaczy dowolnej cyfry. Jako dekodery zastosowano popularne i tanie układy typu 4543. Wszystkie wejścia BCD dekoderów zostały "podciągnięte" do
plusa zasilania, a za pomocą przełączników S1..S3 możemy na nich wymusić stan niski. Tak więc liczba BCD podawana na wejścia dekoderów musi być zanegowana (tj. zwarty segment przełącznika oznacza podanie na wejście logicznego zera). Pozostała część układu to typowy zasilacz wykorzystujący popularny monolityczny stabilizator napięcia typu 7805.
Montaż, uruchomienie i eksploatacja układu
Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Ze względu na dużą komplikację połączeń, płytka została zaprojektowana z wykorzystaniem laminatu dwustronnego z metalizacją otworów. Montaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na przełącznikach i wyświetlaczach siedmio segmentowych. Pod sześć układów scalonych warto zastosować podstawki.
Płytka drukowana nie zo stała zwymiarowana pod żadną konkretną obudowę, ale w ofercie handlowej AVT znajdzie się wiele obudów nadających się do wykorzystania przy konstruowaniu naszego urządzenia. Ze względu na wielką użyteczność wykonanego układu zaleca się zastosowanie obudowy metalowej, która najlepiej będzie chronić przyrząd przed ewentualnym uszkodzeniem.
Zmontowany ze sprawdzonych elementów układ nie wymaga ani uruchamiania ani regulacji. Może być zasilany napięciem z przedziału 8..15VDC, wygładzonym lecz niekoniecznie stabilizowa-
nym. Po dołączeniu zasilania układ jest gotowy do natychmiastowej pracy.
Nadeszła wreszcie pora, aby wytłumaczyć Czytelnikom sposób posługiwania się wykonanym przyrządem. Jest on równie prosty, jak budowa naszego układu. Kolejność postępowania jest następująca:
1. Za pomocą przełączników S1..S6 ustawiamy nasz układ na godzinę, w której mamy zamiar dokonać kalibracji zegara lub zegarka naręcznego. Załóżmy, że będzie to godzina 12:00:00.
2. Jakiś czas przed nadejściem właściwej godziny ustawiamy zegar, który mamy zamiar skalibro-wać na taką samą godzinę (tj. na 12:00:00) i zatrzymujemy generator kwarcowy synchronizujący jego pracę. W większości zegarów taki zabieg, ułatwiający ich kalibrację, jest możliwy.
3. Teraz pozostaje nam już tylko jedna czynność do wykonania - uruchomienie regulowanego zegara dokładnie w momencie, kiedy nadejdzie godzina ustawiona na naszym przyrządzie. Dokładnie w tym momencie uruchamiamy generator kwarcowy (lub inny) w regulowanym zegarze.
W taki oto prosty sposób osiągnęliśmy niewyobrażalną dotąd precyzję: ustawienie czasu z dokładnością absolutną!
Ze względu na trudności techniczne nie przewiduje się w ciągu najbliższego miesiąca wdrożenia opisanego w artykule kitu do produkcji. Wyczerpujące informacje na ten temat zostaną opublikowane w majowym numerze EP. Zespół konstruktorów AVT, pod kierunkiem Zbigniewa Raabego
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
RP1, RP2, RP3: 10kO Kondensatory
Cl, C3: lOOnF
C2:
C4:
Półprzewodniki
DPI, DP2, DP3, DP4, DP5, DP6:
wyświetlacz siedmiosegmentowy
LED ze wspólną katodą
DL D2, D3, D4: 1N4001 lub
odpowiednik
IC1, IC2, IC3, IC4, IC5, IC6: 4543
IC7: 7805
Różne
CON1: ARK2
Sl, S2, S3, S4, S5, Só: SW-DIP4
Elektronika Praktyczna 4/98
61
PROJEKTY
Zasilacz do CB, cz
kit AVT-396
Kończymy opis konstrukcji zasilacza impulsowego dużej
mocy.
W drugiej części ańykuiu
skupimy się na omówieniu
sposobu montażu
i uruchomienia tego, dość
skomplikowanego, urządzenia.
Montaż i uruchomienie
Jak juź wspomniano na początku, błędy w montażu, brak staranności, bądź niesprawne elementy mszczą się srogo na konstruktorze, a typowym uszkodzeniem jest spalenie się kluczy i sterownika. Biorąc pod uwagę koszt tych elementów należy zachować najwyższą ostrożność.
Układ jest zasilany bezpośrednio z sieci energetycznej i występują w nim napięcia rzędu 800V. Między wykonaniem każdej z operacji należy odczekać ok. 1 minuty, aby rozładowały się kondensatory układu.
Do uruchomienia układu potrzebne będą: rezystor 100Li/2W, żarówki samochodowe 12Y/55W i 12Y/4W, miernik uniwersalny (najlepiej z pomiarem indukcyj-ności) i regulowany zasilacz warsztatowy. Układ montuje się i uruchamia wyłącznie w sposób etapowy. Na początku na płytce drukowanej (rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 7, a widok ścieżek - na wkładce w EP3/98 ) montujemy elementy filtru przeciwzakłóceniowego, prostownik Ml, kondensatory C3..C5 oraz R3 i DŁ2. Na wejście układu podajemy napięcie sieci poprzez rezystor 100Li/2W. Kontrolujemy napięcie na C4 - powinno ono przekraczać 300V.
Drugi krok to wlutowanie TR2, M2 i elementów stabilizatora 18V. Ponownie włączamy zasilanie
i kontrolujemy napięcie na wyjściu U2. Zmierzona wartość powinna być bliska 18V.
W trzecim etapie trzeba zmontować otoczenie kontrolera przetwornicy, tj. wszystkie elementy ze strony pierwotnej oprócz Dl, T6, Tl, T2, Ol, TRI. Rezystor R5, ze względu na wydzielającą się w nim sporą moc, należy zamontować możliwie wysoko nad powierzchnią płytki. Układ SG3525 montujemy bezwzględnie w podstawce. Włączamy zasilanie i ponownie kontrolujemy obecność napięcia + 18V na 15 końcówce USl. Następny pomiar to sprawdzenie napięć na nóżce 16 (5,lV), 2 (2,5V), 1 (0,8V) i ewentualnie kontrola częstotliwości pracy układu na wyprowadzeniu 4 (około lOOkHz, czyli dwukrotna częstotliwość pracy). Dalej sprawdzamy występowanie impulsów kluczujących na wyprowadzeniach 11 i 14 (miernik uniwersalny wskaże jedynie obecność jakiegoś napięcia).
W czwartym kroku montujemy elementy strony wtórnej TRl, ale bez dławika DŁ3, tiansoptora Ol i sterownika wentylatora. Należy pamiętać, aby diody D5 i D6 były solidnie przykręcone do radiato-rów i posmarowane pastą silikonową. Nie należy stosować żadnych przekładek izolacyjnych. W miejsce diody LED tiansoptora Ol lutujemy dowolną czerwoną diodę LED i do wyjścia zasilacza podłączamy regulowany zasilacz
Elektronika Praktyczna 4/98
63
Zasilacz do CB
TR2
_
1 C3 S *--
S/4
+
Uuagal Wysokie R4 napięcia!
C5
DL3
C29
T
" -ncrte
C30
SCR
Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
napięcia stałego. Nie włączamy budowanego układu do sieci. Obserwujemy świecenie LED-a. W miarę jak podawane napięcie z zasilacza będzie rosło, powinno również rosnąć minimalne świecenie LED. Po przekroczeniu wartości progowej napięcia ustalonej przez D2, zmiany jasności powinny stać się o wiele bardziej wyraźne, a LED powinien zacząć świecić jasnym światłem. Notujemy na kartce wartość progową napięcia i nie kręcimy już PRl. Wylutowujemy LED i montujemy transoptor. Włączamy zasilanie układu, sondę woltomierza podłączamy do wyprowadzenia 1 Ul (uwaga na zwarcia!), napięcie zasilacza warsztatowego podłączonego do strony wtórnej ustawiamy na zero (lub odłączamy go na chwilę). Zmierzona poprzednio wartość 0,8V nie powinna ulec znaczącej zmianie. Powoli zwiększamy napięcie z zasilacza warsztatowego. Napięcie na nóżce 1 też powinno powoli rosnąć. W momencie, gdy podczas regulacji ustawimy wartość poprzednio określonego napięcia progowego, napięcie na wyprowadzeniu 1
powinno być zbliżone do 2,5V. W ostatniej próbie zwiększamy napięcie o około IV ponad próg, upewniamy się, że na końcówce 1 Ul jest ponad 3V, a na wyprowadzeniach 11 i 14 Ul napięcia są bliskie zera. W ten sposób sprawdzone zostało działanie pętli sprzężenia zwrotnego, co daje gwarancję, iż napięcie wyjściowe będzie odpowiadać oczekiwanemu.
Kolejny, szósty krok, to wlu-towanie transformatora TRI oraz tranzystorów Tl i T2 - przykręcamy je do radiatorów poprzez przekładki silikonowe (z uwagi na zmniejszenie zakłóceń).
W zasadzie, gdyby jeszcze wlutować DŁ2 układ powinien wystartować. Czy jednak warto się tak spieszyć? Z pewnością nie, dlatego podłączamy do wyjścia zasilacza żarówkę 12V/4W, zaś zasilacz warsztatowy ustawiamy na napięcie 15V i podłączamy go do C4. Po włączeniu zasilania, żarówka powinna się zaświecić (nawet słabo), co jest dowodem na prawidłową pracę transformatora i elementów zawartych po jego wtórnej stronie.
Po wlutowaniu dławika DŁ2 i obciążeniu zasilacza dodatkową żarówką 12V/55W, włączamy całość do sieci. Przetwornica powinna pracować bezgłośnie, a żarówka jasno się świecić. Z uwagi na nie uruchomiony układ zabezpieczający przed zbyt małym napięciem wyjściowym, powyższą próbę należy wykonać tylko jeden raz. Następnie lutujemy brakujące T6, Dl i ponawiamy eksperyment. Efekt powinien być taki sam. Ewentualne niesprawności układu zabezpieczenia likwiduje się po unieruchomieniu przetwornicy -aby tego dokonać wystarczy wyjąć z podstawki Ul.
Porady praktyczne
Stabilna i pewna praca układu jest możliwa po właściwej kompensacji transmitancji układu. Jest ona dokonywana za pomocą elementów C13 i dwójnika: C12, R12. Wartości tych elementów zależą od wielu czynników. Dla osoby budującej zasilacz najbardziej istotna będzie informacja, że spory wpływ mają tutaj parametry wyjściowej baterii kondensatorów C19..C24. Najlepiej jest, aby kon-
64
Elektronika Praktyczna 4/98
Zasilacz do CB
densatory te były specjalnego typu, o niskiej wartości rezystancji szeregowej ESR i przeznaczone specjalnie do zasilaczy impulsowych. Niestety, wyglądem zewnętrznym praktycznie nie różnią się one od zwykłych, a brak jednolitego systemu oznaczeń nie pozwala rozpoznać ich po oznaczeniach. Istnieje zatem duże prawdopodobieństwo, że wlutowane zostaną elementy o przypadkowych parametrach. Może to spowodować problemy z kompensacją układu przy niewielkich obciążeniach (10..20W) i w efekcie podwzbu-dzanie się układu (podejrzane szumy w transformatorze). Problem można rozwiązać dobierając wartości wspomnianych elementów: pojemność C12 można zmieniać w zakresie 47nF..330nF (skokowo co 50nF), pojemność Cl3
w granicach O..lnF, a rezystancję R12 w zakresie 100Q..3kQ. Przede wszystkim manipulujemy R12, co jest prostsze w realizacji.
Z racji swego charakteru pracy, zasilacz nie powinien w ogóle pracować bez obciążenia. Minimalny prąd wyjściowy rzędu 2 50..300mA łatwo jest zapewnić włączając na stałe do wyjścia np. żarówkę 12V/4W.
We wszystkich eksperymentach należy zachować najdalej idącą ostrożność, mimo to może zdarzyć się, iż układ ulegnie uszkodzeniu. Jak już wspomniano na początku, typowa awaria polega na spaleniu się obu kluczy i sterownika przetwornicy. Czasem również ulegają uszkodzeniu R6, R8 i Rll. W każdym takim przypadku konieczne jest dokładne sprawdzenie elementów współpracujących ze stop-
niem kluczującym i wykonanie czynności opisanych jako trzeci i szósty krok uruchamiania zasilacza.
Z uwagi na duży prąd wyjściowy celowe jest pogrubienie ścieżek prowadzących od uzwojeń wtórnych transformatora, poprzez diody: D5, D6 i dławik DŁ3, aż do wyjścia układu. Praktyka pokazała, że wystarczy dolutować do płytki drukowanej odcinki drutu miedzianego o średnicy 1,5 mm, zaczepiając go o wystające końcówki elementów.
Gotową i uruchomioną płytkę zasilacza należy zamknąć w metalowej, przewiewnej obudowie. Połączenie z siecią należy wykonać za pomocą trzyżyłowego przewodu - koniec zielonożółty (zerowy) należy połączyć z obudową. Robert Magdziak. AVT
Elektronika Praktyczna 4/98
65
MINIPROJEKTY
Wspólną cechę układów opisywanych w działo "Mlnlprojekty" josf łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykłe kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce sq wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Miniaturowy analizator stanów logicznych
Analizator stanów
logicznych jest jednym
z podstawowych
narzędzi w pracowni
cyfrowej.
W artykule proponujemy
wykonanie analizatora,
który umożliwia
testowanie pojedynczych
układów scalonych.
W naszym piśmie opisano już wiele analizatorów stanów logicznych. Były to urządzenia o różnym stopniu komplikacji, pracujące jako samodzielne układy lub jako moduły dołączane do komputera PC. Zawsze jednak służyły jednemu celowi: ułatwieniu wykonywania i testowania układów cyfrowych.
Z obserwacją stanów logicznych w budowanym układzie zawsze były trudności. Pół biedy, jeżeli musimy dowiedzieć się o zjawiskach zachodzących w jednym punkcie badanego układu. Wystarczy wtedy prosty próbnik stanów logicznych, a w ostateczności
vcc
nawet dioda LED z rezystorem ograniczającym prąd. Bardziej rozbudowane próbniki stanów logicznych posiadają wbudowane układy pozwalające na detekcję nawet bardzo krótkich impulsów szpilkowych, tak więc z obserwacją takich sygnałów nie będziemy mieli kłopotów. "Schody" zaczynają się dopiero w sytuacji, kiedy musimy oglądać przebiegi występujące jednocześ-
nie w kilku punktach badanego urządzenia. Trudno sobie wyobrazić nawet dobrze wyposażoną pracownię, w której znajduje się kilka czy nawet kilkanaście próbników stanów logicznych, których i tak nie byłoby można naraz podłączyć do badanego układu. Oczywiście, istnieją wielokanałowe analizatory stanów logicznych, lecz są to urządzenia dość skomplikowane i kosztowne. Pozwalam więc sobie
+SVDC
Rys. 1.
vcc
vcc
Elektronika Praktyczna 4/98
71
MINIPROJEKTY
zaproponować Czytelnikom budowę czegoś niezwykle prostego, co w wielu sytuacjach może ułatwić nam ciężkie życie elektronika specjalizującego się w cyf-rówce.
Proponowany układ został nazwany analizatorem stanów logicznych trochę "na wyrost". Analizatory pozwalają zwykle na rejestrację zachodzących w układzie zjawisk w czasie rzeczywistym i następnie odtworzenie nagranej informacji w dowolnym tempie. Nasze urządzenie tego nie potrafi. Pozwala ono jedynie na obserwację stanów logicznych występujących na wszystkich 16 wyprowadzeniach wybranego układu scalonego lub maksymalnie w 16 punktach badanego układu. Nie oznacza to jednak, że proponowany układ jest tylko zwykłym wyświetlaczem zbudowanym z 16 diod LED i wzmacniaczy sterujących tymi diodami.
cja jest przechowywana do momentu dokonania następnego zapisu i zobrazowana za pomocą 16 diod LED.
Urządzenie jest śmiesznie proste i łatwe w wykonaniu. Nawet mało zaawansowany hobbysta może go zbudować w krótkim czasie, a koszt potrzebnych materiałów nie nadszarpnie z pewnością budżetu rodzinnego.
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego układu jest pokazany na rys. 1. Jak widać, wzmianka o jego prostocie nie była przesadna: zaledwie trzy tanie i łatwo dostępne układy scalone!
Najważniejszymi elementami układu są dwa ośmiokrotne przerzutniki - zatrzaski IC1 i IC2 typu 74HCT574 (można zastosować także 74LS574). Każdy z wbudowanych w struktury tych układów przerzutników steruje, za pośrednictwem rezystorów ograniczających prąd, diodą LED. Zawartość pr zerz ut ni ków
macji do pamięci analizatora ten zapis nie jest w jakikolwiek sposób syn-chronizowany z badanym układem, więc taki sposób jego pracy może nam dać jedynie ogólny pogląd o jego funkcjonowaniu.
2. Z wyjścia generatora mono-stabilnego zbudowanego na bramce IC3A. Generator ten wytwarza krótki impuls o czasie trwania określonym pojemnością C2 i rezystancją R3. Impulsy są wyzwalane ręcznie, za pomocą przycisku Sl, a układ z kondensatorem C3 i rezystorami R2 i R4 służy do likwidowania skutków odbijania styków Sl.
3. Z dodatkowego wejścia CON3, które służy do synchronizowania analizatora z badanym układem. Na to wejście może być podany jeden impuls, pozwalający na wykonanie jednego "zdjęcia" lub ciąg impulsów umożliwiających ciągłą obserwację zdarzeń zachodzących w badanym układzie.
- Układ powinien być zasilany napięciem stabilizowanym o wartości +5VDC, doprowadzonym do złącza CON2. Pobór prądu przez układ znajdujący się w stanie spoczynku jest pomijalnie mały, natomiast podczas pracy zależy od częstotliwości odświeżania zawartości buforów.
Nasz przyrząd możemy traktować jako "aparat fotograficzny" mogący wykonywać "zdjęcia" badanego układu scalonego w trzech trybach.
1. "Zdjęcie" jest wyzwalane ręcznie za pomocą przycisku umieszczonego na płytce układu.
2. "Zdjęcia" są wykonywane sekwencyjnie, a sygnał wyzwalający jest pobierany z wewnętrznego generatora o płynnie regulowanej częstotliwości.
3. Rejestracja następuje pod wpływem sygnału pobieranego z właściwego punktu badanego układu.
W każdym wypadku zapisana w buforach informa-
jest odświeżana podczas dodatniego zbocza impulsu zegarowego, który może być pobierany z trzech źródeł: 1. Z wyjścia generatora asta-bilnego, zbudowanego na bramce Schmitta IC3C. Częstotliwość generowanego sygnału, a tym samym częstotliwość odświeżania zawartości buforów, może być regulowana w szerokim zakresie za pomocą potencjometru Pl. Z wartościami elementów podanymi na schemacie częstotliwość ta wynosi od 0,2 do 150 Hz i może być łatwo zmieniona przez wymianę kondensatora Cl na inną wartość. Przy takim trybie zapisu infor-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: potencjometr obrotowy
470kO/A
RP1, RP2: R-PACK DIL1Ó
100..200O (może być
zastąpiony przez 16
rezystorów o tej samej
wartości tak, jak w układzie
modelowym)
RP3, RP4: R-PACK SIP9
lOJOOkG
Rl: lkG
R3, R2: lOOkO
R4: IMG
Kondensatory
Cl: 10^F/10V
C2: lnF
C3: lOOnF
C4: 220^F/10V
CS: lOOnF
Półprzewodniki
D1..D1Ó: LED ^lmm
o dowolnym kolorze
IC1, IC2: 74HCT574 lub
74LS574
IC3: 4093
Różne
CON1: PINBOX 8X2
CON2: ARK2 (3Lmm)
CON3: 2goldpiny
SW1: 2x3 goldpin + jumper
Sl: przycisk RESET do
lutowania w płytkę
Odcinek przewodu
taśmowego ló-żyłowego
o długości ok. 20cm
Wtyk zaciskowy ló-pinowy
16 miniaturowych chwytaków
pomiarowych
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVTpod oznaczeniem AYT-1173.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano mozaikę ścieżek płytki drukowanej wykonanej na laminacie dwustronnym oraz rozmieszczenie na niej elementów.
Montaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, którymi w tym przypadku będą wyjątkowo diody LED. W układzie modelowym zastosowano miniaturowe diody LED o średnicy lmm, dość rzadko stosowane w naszych konstrukcjach. Diody zostały umieszczone dookoła narysowanego na płytce symbolu układu scalone- pyg 2
72
Elektronika Praktyczna 4/98
MINIPROJEKTY
go, tak że łatwo zorientować się, stan której z nóżek dana dioda obrazuje. Diody musimy wlutować bardzo starannie, w dwóch równych szeregach. Katody diod zaznaczone są małym zgrubieniem na odpowiadających im nóżkach.
Po wlutowaniu diod reszta montażu przebiega już typowo. Pod układy scalone radzę zastosować podstawki. Nasz układ przeznaczony jest do badania przebiegów w urządzeniu zasilanym także napięciem +5V i omyłkowe dołączenie go do wyższego napięcia może spowodować uszkodzenie buforów. Jako ostatnie wlutowujemy w płytkę kondensator elek-
trolityczny i PINBOX, który posłuży do dołączenia do układu przewodu pomiarowego.
Kabel pomiarowy wykonujemy z odcinka przewodu taśmowego 16-żyłowego, zakończając go z jednej strony wtykiem zaciskowym,
a z drugiej 16 miniaturowymi chwytakami pomiarowymi. Taki kabel pozwoli na badanie zarówno jednego układu scalonego, jak i wielu odległych od siebie punktów w badanym urządzeniu. Jedynie montaż wtyku zaciskowego może przysporzyć mniej doświadczonym Czytelnikom trochę kłopotu, ale sądzę, że za pomocą małego imadła ślusarskiego (na-
wet Czytelnikom obdarzonym krzepą Zbyszka z Bog-dańca odradzam zaciskanie wtyku palcami) dacie sobie z tym radę.
Układ modelowy nie był nigdy umieszczony w obudowie i dlatego zamiast przełącznika SWl zastosowano jumper. Jest to dość wygodne rozwiązanie, które mogę polecić także Czytelnikom.
Układ zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga oczywiście ani uruchamiania, ani żadnej regulacji. Po dołączeniu napięcia zasilającego działa natychmiast poprawnie, a przy wejściach "wiszących w powietrzu" świecą się wszystkie diody LED.
Warto jeszcze powiedzieć parę słów na temat dołączania naszego analizatora do badanego układu. Zastosowanie w układzie chwytaków pomiarowych podyktowane zostało chęcią zwiększenia uniwersalności urządzenia, lecz nie zawsze jest wygodne. Dołączenie 16 chwytaków do końcówek jednej kostki wymaga dużej zręczności i dlatego radzę Warn zaopatrzyć się w klips pomiarowy (dostępny m.in. w AVT) nakładany na układ scalony. Element ten posiada szeroko rozstawione wyprowadzenia, umożliwiające łatwe dołączenie do nich chwytaków. Zbigniew Raabe, AVT
Elektronika Praktyczna 4/98
73
MINIPROJEKTY
Układ zerujący do urządzeń cyfrowych
Prze dst a wi amy
praktyczną aplikację
układu zerującego
firmy Texas
Instruments, który nosi
oznaczenie TL7705.
Projekt ten stanowi
uzupełnienie przeglądu
układów zerujących
z EP 3 i 4/98.
Układy zerujące mikroprocesor są jednym z podstawowych ogniw kontroli poprawnej pracy układu mikroprocesorowego. Ich funkcja sprowadza się z reguły do wytwarzania sygnałów zerujących mikroprocesor, bądź uaktywniania przerwań niemaskowalnych, które powiadamiają go o nadzwyczajnej sytuacji w systemie.
Do takich układów należą produkty firmy Texas Instruments TL77xx. Do podstawowych zadań tych układów należy wytwarzanie impulsu zerującego po włączeniu zasilania w systemie oraz po obniżeniu się napięcia zasilania poniżej zadanej
RESET
REF
Rys. 1.
SEN5E
7
RESET
Wwtotó ^
nteokrsślora .....ŚŚ'
Rys. 2.
\
V -2V
wartości. Wytwarzane jednocześnie dwa impulsy zerujące są komplementarne: ujemny albo dodatni. O wyborze jednego z nich decyduje użytkownik. Ta cecha układu jest dosyć wygodna, bowiem
układ pozwala na wykonanie "zbiorowego" zerowania układów różniących się polaryzacją impulsu zerującego. Czas trwania impulsu jest określany przez zewnętrzną pojemność. Układy rodziny TL77xx są wykonywane na kilka typowych napięć nadzorowanych i pod literami xx w oznaczeniu kryje się wartość tego parametru. Mamy więc układy: TL7702 (2V), TL7705 (5V), TL7709 (9V), TL7712 (12V), TL7715
L_ I iUwkrsilona
Na rys. 1 został przedstawiony schemat funkcjonalny układu TL77xx. Jest on zbudowany z dwóch komparatorów, źródła napięcia odniesienia, rezystorów ego d z ie 1 ni ka na p i ę c ia, bramki logicznej NAND, tyrystora oraz dwóch tranzystorów wykonawczych. Wszystkie układy rodziny charakteryzują się jednakową budową, z wyjątkiem war-tości rezystorów dzielnika R1-R2. Dla poszczególnych układów są one różne: TL7702: Rl = Oft,
R2= rozwarcie; TL7705: Rl=7,Skft,
R2=10kQ; RyS. 3.
TL7712: Rl=32,7kTi,
TL7715:
Na rys. 2 przedstawiono wykres czasowy pracy układu TL77xx, przy wahaniach napięcia zasilania (wartości napięć na rysunku są podane dla układu TL7705). Po włączeniu zasilania napięcie narasta do pewnej wartości (na rys. 2 około 3,6V). Do tego momentu napięcia na wyjściach są nieznane. Potem ustala się stan zerowania. Ten stan trwa, ponieważ na wejściu CT napięcie
Elektronika Praktyczna 4/98
73
MINIPROJEKTY
Rys. 4.
Rys. 5.
jednak napięcie na wejściu odwracającym komparatora K2 zmniejszyło się poniżej wartości napięcia odniesienia, czyli stan zerowania na wyjściach RESET może trwać dalej,!1
jest niskie. Gdy wzrośnie do aż do momentu, kiedy wartości przełączenia, zosta- napięcie na CT wzrośnie nie włączony tyrystor, który powyżej napięcia odnie-będzie rozładowywał ze- sienią, wnętrzną pojemność, do tej Schemat propono-
pory ładowaną przez źródło wanego układu zerującego prądowe 100[iA. Czas opóź- system mikroprocesorowy nienia td, podtrzymujący stan zerowania, jest obliczany ze wzoru:
td=l,3 104CT, gdzie: td - czas wyrażony w sekundach;
CT - pojemność wyrażona w fara dach. Napięcie oczywiście narasta dalej, osiągając wartość nominalną. Napięcie na elektrodach tyrystora spadnie poniżej jego wartości trzymania UH, tyrystor przestanie przewodzić i umożliwia ładowanie pojemności C_. Przedtem
O
Ptytła zwufcca
RESET
IREBET
S051
16
Rys. ó.
O9C1/1N HM)
RAI
RA2
OSC2ADUT RAS
RBO
MCLR RB1
RB2
RTCC HB3
RB4
RBG
RB6
RB7
17
przedstawiono na rys. 3. Płytka układu została zaprojektowana w dwóch odmianach: do montażu pionowego (rys. 4) i do montażu poziomego (rys. 5), w zależności od wymagań konstruktora. Montaż elementów nie powinien sprawić kłopotu elektronikowi-amatorowi o dowolnym poziomie zaawansowania, dlatego nie będziemy go opisywać szczegółowo.
Uruchomienie układu w zasadzie polega na doborze takiej pojemności C2 (patrz wzór wyżej), aby zerowanie systemu mikroprocesorowego było skuteczne w dowolnych warunkach pracy. Wartość tej pojemności jest ograniczona wyłącznie przez
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: lOkO Kondensatory
Cl: lOOnF C2: 47^F/25V Półprzewodniki
Ul: TL7705
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVTpod oznaczeniem AYT-1177.
rozmiary kondensatora, który uda się włożyć na płytkę. Naszym zdaniem ciekawsze będą praktyczne układy połączeń płytki zerowania mikroprocesora. Podstawowy układ zerujący mikroprocesor jest pokazany na rys. 6. Dla przykładu zarządza on dwoma mikroprocesorami, różniącymi się stanem aktywnym wejścia zerującego.
Zestaw kilku płytek naszego układu pozwala kontrolować kilka napięć zasilających (rys. 7). W tym celu wykorzystywano wejście układu RESIN, dzięki niemu sygnał zerowania jest przenoszony na wyjście kolejnego układu TL77xx. Mirosław Lach, AVT, mlach@polbox.com
1B
1
2
6
7 1 i 1 4 1
S
9
10
11
12
13
PIC16CS4
Rys. 7.
74
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY
Przedwzmacniacz UKF-UHF
kit AVT-374
Zaprojekto wanie
i wykonanie dobrego
przed wzmacniacza pracującego
w szerokim zakresie w.cz. nie
jest łatwym zadaniem . Jednak
od kiedy pojawiły się,
również na krajowym rynku,
scalone wzmacniacze w.cz.
typu MAR (pierwotnie
przewidziane do sieci
kablowych), wykonanie
dobrego wzmacniacza nie
nastręcza już trudności.
Poniżej prezentujemy
przykładowy wzmacniacz,
który - w zależności od
zastosowanych elementów LC
- może pracować w szerokim
zakresie w.cz.: od
popularnego pasma CB aż po
górne zakresy TV.
Do niedawna układy scalone MAR nie były stosowane w amatorskich konstrukcjach przed-wzmacniaczy w.cz. Jednak prosta budowa oraz zachęcające parametry tych układów spowodowały, źe z biegiem czasu znalazły one wiele zastosowań, min. jako: przedwzmacniacze w odbiornikach, wzmacniacze wyjściowe generatorów sygnałowych, wzmacniacze buforowe w przyrządach w.cz., wzmacniacze liniowe telewizji kablowej i wiele innych, zwłaszcza w dziedzinie łączności i aparatury pomiarowej. Dzięki układom MAR-x można projektować i wykonywać wzmacniacze o paśmie przenoszenia od prawie zera do około
WY
0 O
O (4)
Rys. 1. Schemat wewnętrzny układu MAR.
2GHz, składające się dosłownie z kilku elementów.
Układy MAR wyglądem zewnętrznym przypominają dwu-bramkowe tranzystory MOSFET, z tym, źe są o połowę mniejsze. Mają dwa ustawione naprzeciwko siebie wyprowadzenia masy oraz wejście (z kolorową kropką) i wyjście.
Na rys. 1 przedstawiono schemat elektryczny układów MAR-x. W celu uzyskania bardzo dużego wzmocnienia prądowego w strukturze układu zastosowano dwa monolityczne tranzystory połączone w układzie Darlingtona, które dają całkowite wzmocnienie w zakresie 13..33dB (zależnie od typu i częstotliwości - patrz tab. l). Tranzystory te mają wewnętrzne obwody polaryzacji oraz dopasowania do im-_pedancji wejściowej i wyjściowej 5 OD. Dzięki temu do zbudowania wzmacniacza konieczny
Elektronika Praktyczna 1/98
Przedwzmacniacz UKF-UHF
O +9V
WE
WY
Rys. 2. Schemat elektryczny wzmacniacza.
jest jedynie zewnętrzny rezystor tora C4. kolektorowy połączony z zasila- dolnym niem, co upraszcza konstrukcję częstotliwości
do minimum. Dopasowanie do znormalizowanego obciążenia 50L2 eliminuje zewnętrzne obwody dopasowujące, które w tradycyjnych układach są mało wygodne podczas uruchamiania.
Schemat elektryczny proponowanego szerokopasmowego wzmacniacza jest przedstawiony na rys. 2. Wejście i wyjście w.cz. są odseparowane kondensatorami sprzęgającymi C2 i C3 (dyskowe kondensatory ceramiczne). W zakresie bardzo wysokich częstotliwości, rzędu GHz, należy użyć kondensatorów typu SMD (do montażu powierzchniowego). Dodatkowo, na wejściu wzmacniacza znajduje się filtr dolnoprze-pustowy, składający się z cewki Li oraz kondensatora Cl, zaś na wyjściu filtr górnoprzepustowy w postaci cewki L2 i kondensa-
Takie ograniczenia w oraz górnym zakresie daje wyrównaną wypadkową charakterystykę w szerokim paśmie (w zależności od potrzeb).
Kondensator C5 zapobiega przedostawaniu się sygnału ze wzmacniacza do zasilacza i stamtąd do innych układów, a także minimalizuje przedostawanie się do wzmacniacza wyższych częs-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 360O Kondensatory
CL C3: patrz tabelka
C2: 47pF
C4: 33pF
C5: lOnF
Có: 10p.F/16V
Półprzewodniki
US1: MAR6
Różne
LI, L2: patrz tabelka
L3:
Wycicta miedź tworząca odizolowaną wyspę Kropla cyny '^sj^
9V
WE
Rys. 3. Proponowana płytka drukowana dla układu wzmacniacza.
Tabela 1. Podstawowe parametry układów MAR-x.
Typ wzmocnienie [dB] napięcie zasilania [V] fmax [GHz] kolor kropki
MAR-1 17,5 5 1 brązowy
MAR-2 12,8 5 2 czerwony
MAR-3 12,8 5 2 pomarańczowy
MAR-4 8,2 5 1 żółty
MAR-6 19 3,5 2 biały
MAR-7 13,1 4 2 fioletowy
MAR-8 28 7,5 1 niebieski
totliwości i szumów ze źródeł zewnętrznych.
Elektrolityczny kondensator C6 o pojemności 10u.F (blokujący zasilacz) służy do odsprzę-żenia w zakresie niskich częstotliwości i wygładza-
nia krótkotrwałych fluktuacji napięcia zasilającego.
Rezystor kolektorowy Rl służy do doprowadzenia zasilania oraz zamknięcia wyjścia w.cz. Jego wartość oblicza się w zależności od typu wzmacniacza oraz optymalnej wartości napięcia zasilającego (tab. 1), najczęściej przyjmując natężenie prądu około 15mA. Gdybyśmy w układzie zastosowali np. MAR-1, to wtedy rezystor powinien mieć wartość 270O, (prawo Ohma). Rów-
ledipokwaląca1^ 1^ innym opięciu Za-
ptytkędriikowanąsilania należy dobrać wartość tego rezystora.
Indukcyjność L3 poprawia odsprzężenie sygnałów w.cz. wyjścia układu oraz zwiększa wzmocnienie w zakresie wysokich częstotliwości pasma przenoszenia. Wartość tej in-dukcyjności zależy od zastosowania wzmacniacza i zakresu częstotliwości.
Układ modelowy został zmontowany na małej płytce drukowanej wielkości baterii 6F22. Ele-
7
WE > WY Rx
+
O +9V-M2V
Wartości elementów LC w zależności od pasma w.cz.
CzęStOtliWOŚĆ [MHz] L1 [nH] liczba zwojów średnica [mm] L2 [nH] liczba zwojów średnica [mm] C1 [pF] C3 [pF]
26,5-27,5 330 15 6 470 20 6 82 100
50-52 100 5 6 110 5 6 27 30
88-108 50 4 4 64 5 4 14 17
137-138 40 3 4 40 3 4 10 10
144-146 39 3 4 39 3 4 10 10
430-440 12 1 3 12 3 4 3 3
470-860 7 0,5 - 27 2 3 2 10
Rys. 4. Sposób włączenia przedwzmacniacza w tor odbiorczy.
40
Elektronika Praktyczna 1/98
Przedwzmacniacz UKF-UHF
menty przylutowano od strony miedzi (rys. 3), a po drugiej stronie (czyli od strony izolatora) znajduje się miejsce na baterię zasilającą 9V.
Różne sposoby włączenia przed wzmacniacza pokazano na rys. 4. Układ modelowy, pokazany na fotografii, był skonstruowany specjalnie do podniesienia czułości odbiornika nasłuchowego na pasmo 2m. Były także prowadzone próby z bezpośrednim włączeniem przed wzmacniacza na wejściu antenowym radiotelefonu
FM/2m (pomiędzy antenę helikal a gniazdo BNC), oczywiście tylko podczas nasłuchu! W przypadku wykorzystywania przedwzmacnia-cza do pracy dwukierunkowej (nadawanie/odbiór) należy układ nieco zmodyfikować i wyposażyć w dodatkowy obwód przełączający antenę z chwilą pojawienia się sygnału w.cz. z nadajnika, tak zwany VOX - w.cz. (rys. 5). W przeciwnym razie załączenie przycisku PTT spowoduje nieodwracalne zniszczenie MAR. Andrzej Janeczek SP5AHT, AVT
Rys. 5. Sposób wykonania układu VOX.
Elektronika Praktyczna 1/98
41
NOWE PODZESPOŁY
Przetwornik iloczynowy firmy i^ANAL0G
Niezwykle interesujący jest układ AD7750 firmy Analog Devices (rys. 1). Spełnia on rolę przetwornika przekształcającego iloczyn dwóch sygnałów różnicowych na sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do tego iloczynu. Jeden z kanałów wejSciowych ma regulowane wzmocnienie, dzięki czemu jest możliwe skalowanie wyniku przetwarzania.
Układ jest wyposażony w trzy wyjScia, spoSród których dwa (oznaczone na rys. 1 jako Fl i F2) są wyjSciami niskiej częstot-
liwoSci, a trzecie wyjSciem wysokiej częstot-liwoSci, wykorzystywanym do kalibracji. Wy-jScia Fl i F2 można wykorzystać do bezpo-Sredniego sterowania dwufazowych silników krokowych lub elektromechanicznych liczników impulsów. W zależnoSci od wymagań użytkownika, na wyjSciu układu można otrzymać sygnały zależne od znaku i war-toSci wyniku (mnożenie cztero ćwiartkowe) lub tylko od jego wartoSci (mnożenie dwu-ćwiartkowe).
VDD ACDC
Rys. 1.
FS S1 S2 DGND
Nowa SmartCard firmy
Firma Xicor słynie z produkcji szerokiej gamy układów scalonych wykonanych w technologii EEPROM. Jednym z najnowszych jej opracowań jest układ noszący oznaczenie X76F100, którego schemat blokowy przedstawiono na rys. 2.
Układ ten spełnia rolę pamięci nieulotnej, wyposażonej w system autoryzacji dostępu do informacji w niej zapisanych. Matryca pamięci ma objętoSć lkB w organizacji 128x8. Wymiana informacji z otoczeniem następuje poprzez czteroprzewodowy interfejs szeregowy, który stanowi proste rozwinięcie popularnego standardu PC.
Matryca pamięciowa o pojemnoSci 112B jest zabezpieczona dwoma 64-bitowymi hasłami, z których jedno ogranicza możliwoSć modyfikacji jej zawartoSci, a drugie odczyt informacji wczeSniej zapisanych. Zabezpieczeniem przed próbą złamania haseł jest licznik nieudanych prób odczytu lub zapisu. Po przekroczeniu dopuszczalnej liczby es prób (standardowo 8) zawartoSć matrycy EEPROM jest kasowana.
Układ X76F100 może być zasilany napięciem 3..5,5V i pobiera od l[iA (tryb oczekiwania) do max. 3mA (podczas pracy). Maksymalna częstotliwość taktowania szyny danych wynosi lMHz. Mak- RST symalna liczba cykli zapisu wynosi 100000, a trwałoSć zapisanych danych przekracza 100 lat. R^S
Układ X76F100 jest produkowany w następujących typach obudów: 8-nóżkowe PDIP, SOIC, MSOP oraz dwa moduły SmartCard - w popularnej obudowie zgodnej wymiarami z kartami kredytowymi oraz w postaci samodzielnego modułu SmartCard (wyprowadzenia zgodne z ISO7816).
Można więc wykorzystać opisywany układ jako mobilny, bezpieczny noSnik niewielkich iloSci informacji lub jako układ bezpiecznej pamięci zamontowanej na stałe w systemie.
SCL-SDA
Interiace Logic
Chip Diablo Data Transfer
Array Access
Enable
RetryCounter
Erase Logic
Password Array
and Pasowani
Vwfflceton Logic
ISOReset Response Register
112 EMe EEPHOMAiray
2.
Elektronika Praktyczna 4/98
75
NOWE PODZESPOŁY
Przetwornice do podświetlaczy elektroluminescencyjnych firmy
Firma Sipex jest producentem rodziny nowoczesnych układów - przetwornic impulsowych, opracowanych specjalnie do zasilania podSwietlaczy elektroluminescencyjnych (stosowanych np. do podświetlania wySwietlaczy LCD lub klawiatur). PodSwiet-lacze tego typu są wykonywane z tworzywa sztucznego, pokrytego warstwą substancji zawierającej związki fosforu. Pod wpływem przyłożonego napięcia o dużej wartoSci (powyżej 40V) substancja ta zaczyna Świecić. Zasilanie napięciem stałym powoduje szyb-
kie zużycie podSwiet-lacza, tak więc zalecane jest zasilanie go napięciem zmiennym. Z tego właSnie powodu Sipex opracował specjalizowane układy - przetwornice typu DC/AC, które umożliwiają przetworzenie napięcia stałego o wartoSci 0,9..3,3V
Vdd
Rys. 3.
Rys. 4.
na napięcie zmienne 9O..25OV.
Na rys. 3 przedstawiono schemat blokowy i aplikacyjny układu SP4415. Układ ten jest wyposażony w wejScie nazwane Leve! Select, które umożliwia wybór jednego z czte-
rech poziomów jasnoSci Świecenia podSwiet-lacza.
Do nieco innych aplikacji jest przeznaczony układ noszący oznaczenie SP4415 (rys. 4). Specjalnie opracowana struktura układu pozwala zasilać go jednym ogniwem 1,5V, a poprawną pracę rozpoczyna on już przy napięciu zasilającym 0,9V.
Układy są dostępne w obudowach NSOIC8 oraz w postaci struktur nieobudo-wanych.
Scalony sterownik tranzystorów MOS FET firmy
Firma Micrel jest producentem szerokiej gamy scalonych sterowników dla tranzystorów MOSFET. Jednym z najnowszych opracowań tej firmy jest układ MIC5020, który może pracować jako sterownik w zasilaczach impulsowych o częstotliwości kluczowania do 150kHz.
Na rys. 5 przedstawiona została podstawowa aplikacja tego układu, w której jest sterowany typowy tranzystor MOSFET z jednym źródłem. Nieco inaczej wygląda układ z rys. 6. Dzięki zastosowaniu nowoczeSniej-
Rys. 5.
szego tranzystora z podwójnym źródłem możliwy jest pomiar wartoSci prądu płynącego przez tranzystor, przy znacznym ograniczeniu wartoSci rezystancji szeregowej, która w przypadku przedstawionym na rys. 5 ogranicza sprawnoSć układu. Należy zwrócić uwagę, że układ z rys. 6 można stosować tylko przy doSć dużych wartoSciach natężenia prądu płynącego przez obciążenie.
Dzięki specjalnej konstrukcji obwodu wyj-Sciowego, układ MIC5020 może być zasilany dowolnym napięciem z zakresu 11..50V, przy (+11Vto+12V) czym wejScie Input zawsze będzie poprawnie współpracowało z sygnałem TTL. SzybkoSć narastania i opadania sygnału na wyjSciu sterującym jest doSć duża i wynosi 175 ns, przy obciążeniu pojemnościowym 2nF.
Przekroczenie dopuszczalnej wartoSci prądu w ob- p ,
N-Channel Power MOSFET
(IRF540)
+11VtO+50 (+13,2V)
TTL Input (0V/5V)
wodzie wyjSciowym jest sygnalizowane poprzez wyjScie Fault (zanegowane wyjScie typu otwarty kolektor).
Układ MIC5020 jest dostępny w dwóch wersjach temperaturowych: MIC5020AJB, która może pracować w zakresie temperatur -55,.+125C oraz MIC5020BM/BN, przystosowanych do pracy w zakresie -4O..+85C. Układy MIC5020BM są montowane w obudowach SOIC8, pozostałe w DIP8.
(+13,2V, >4,4A)
N-Channel Current Sensing Power MOSFET
(IRCZ24)
Elektronika Praktyczna 4/98
NOWE PODZESPOŁY
Wysokonapięciowe drivery firmy l
Układy driverów serii 280X nie są co prawda nowoScią na naszym rynku, ale przedstawiamy je po raz kolejny, ponieważ pojawił się nowy ich producent - firma Micrel. Ma ona w swojej ofercie dwa typy układów, o identycznych parametrach wyjSciowych, które są przystosowane do różnych poziomów sterujących na wejSciu.
Układ MIC2803 może być sterowany bezpo-Srednio sygnałem TTL lub CMOS 5V. Obwód wejSciowy układu MIC2804 jest przeznaczony do współpracy z sygnałami PMOS lub CMOS 6..15V. Ze względu na inne zakresy dopuszczalnych napięć wejSciowych, rezystory ograniczające prąd wejSciowy w tych układach mają inne wartoSci (rys. 7).
Stopień wyjSciowy układów MIC2803/4 może dostarczać prądu o wartoSci do 500mA,
przy maksymalnym napięciu kolektor-emiter tranzystora wyjSciowego 50V. Każde wyjScie jest zabezpieczone diodą, a ich katody dołączone do wspólnego wyprowadzenia COM. Na rys. 8 przedstawiony został schemat blokowy układów MIC2803/4.
Prezentowane układy są dostępne w obu-
OUT1
OJT2
OUT4-OUT7
MIC2804
Rys. 7.
Rys. 8.
dowach DIP18 oraz SOIC18 i mogą pracować w zakresie temperatur -4O..+85C.
Scalony sterownik wyświetlaczy LCD firmy
Układy MIC8030/8031 produkowane przez firmę Micrel są specjalizowanymi sterownikami do wySwietlaczy LCD, VFD, mogą także spełniać rolę uniwersalnych portów wyjSciowych w systemach mikroprocesorowych. Zapis danych do układu dokonuje się poprzez czteroprzewodowy port szeregowy. Obydwa układy mają wewnątrz 38-bitowy, przesuwny rejestr szeregowy, wykorzystywany do sterowania segmentami wySwietlacza. W za-
leżnoSci od wymagań aplikacji możliwe jest wykorzystanie 30/32 lub 38 bitów, możliwe jest także kaskadowe łączenie kilku układów. WyjScia rejestrów są buforowane przy pomocy driverów o wydajnoSci 20mA (w obydwu kierunkach). Współpracę z wySwiet-laczami LCD ułatwia wbudowany w strukturę układów generator z buforowanym wyjściem do sterowania wspólnej elektrody wyświetlacza.
Na rys. 9 przedstawiono uproszczony schemat wnętrza układów MIC8030/31. Układy te różnią się między sobą maksymalnym napięciem zasilania buforów wyjSciowych - układ MIC8030 może być zasilany napięciem do 50V, a układ MIC8031 napięciem do 100V.
Obwody wejSciowe układów MIC8031 są przystosowane do współ-DataOutflfracy z układami cyfro-
Segments
Rys. 9.
wymi zasilanymi napię-DataOuta?-' -1 r
---------ciem z zakresu 5..15V.
DataOijt^,łady MIC8030 mogą
współpracować tylko z układami zasilanymi napięciem 5V.
Układy MIC8030/8031 są oferowane w obudowach PLCC44 oraz DIP48, dla dwóch zakresów tem-peratury pracy: 0.. +70C i -55.. +125C.
Elektronika Praktyczna 4/98
77
NOWE PODZESPOŁY
Przetwornica do zasilania diod pojemnościowych firmy
Jednym z najnowszych opracowań firmy Linear Technology jest układ LTC1340, który spełnia rolę przetwornicy napięcia do zasilania diod pojemnościowych (warikapów) w sprzęcie zasilanym bateryjnie. Podstawowy schemat aplikacyjny tego układu przedstawiono na rys. 10.
Układ LTC1340 składa się z dwóch niezależnych bloków: wzmacniacza niedowra-cającego o współczynniku wzmocnienia 2,3V/V (pasmo przenoszenia 125kHz) oraz pojemnościowej przetwornicy napięcia, która pozwala przetworzyć napięcie 3V na 5V, które jest wykorzystywane do przestrajania
TECHNOLOGY
warikapów. Dopuszczalny zakres napięć zasilających mieSci się w przedziale 2,7..6V. Pobór prądu podczas pracy nie przekracza 900[iA, a w trybie oczekiwania (stand-by) wynosi typowo l[iA. Układ LTC1340 ma wbudowany obwód przełączania w tryb oczekiwania, tak więc możliwe jest jego łatwe sterowanie z zewnątrz przez dowolny układ cyfrowy.
Są dostępne dwie wersje obudów: SOIC8 oraz MSOIC8, obydwie przeznaczone do montażu SMD. Zakres temperatur pracy w wersji komercyjnej wynosi 0.. + 70C, a w wersji przemysłowej -4O..+85C.
+ 3V
------- i------- 100nF
Vcc n ea/5v CP AVcc
Detektor ____ ŁTT O..5V vco
fazy IN /-"~ OUT
Filtr J3 mncAB TECHNOLOGY _270PF
pętli SHDN PGND AGND
rpr 5>------------------------------------ J_ ą
Rys. 10.
Nowe mikrokontrolery firmy (ffi) motorola
Rodzina 8-bitowych mikrokontrolerów HC05 jest nieustannie rozwijana przez firmę Motorola. Najnowszymi układami tej rodziny są procesory noszące oznaczenia 68HC705JJ7 i 68HC05JJ6.
Układy te są wyposażone w 6kB pamięci programu - odpowiednio EPROM lub ROM, 224B pamięci RAM, 16-bitowy timer (z wbu-
dowanym komparatorem i układem prze-chwytującym), dwa komparatory analogowe oraz synchroniczny port szeregowy SIO. Konstrukcja procesora pozwala wykorzystać komparatory analogowe wspólnie z timerem, jako 16-bitowy przetwornik A/C.
Układy są dostępne w obudowach DIP20/ 28 oraz SO20/28.
Elektronika Praktyczna 4/98
Woltomierz z bargrafem
Układ ICL7135 1 stanowiqcy "serce" tej kon-' strukcji jest dobrze (znany Czytelnikom 1 EP. Tym razem jego 'aplikacja została [rozbudowana fo niezwykle użytecz-fny dodatek - bargraf ma diodach LED. Nie
jest to całkiem "zwykły" bargraf, o czym Programator pamięci DS199X A przekonajq się Czytelnicy na str. 41. pasty|ki fjrmy Da||Q3 zdobywajq coraz większq popularność
wśród elektroników. O ile ich odczyt nie stanowi specjalnej trudności, duże kłopoty może sprawić programowanie. Programator przedstawiony w artykule na str. 53 rozwiqzuje wszelkie problemy z tym zwlqzane,
Test
Zebraliśmy reprezentatywnq dla naszego rynku próbkę lutownic stacji lutowniczych w cenie do OOOzł - przedstawiamy Ich podstawowe parametry i możliwości na str. 29.
Układ zerujqcy do urzqdzeń cyfrowych
Urzqdzenie przedstawione w artykule jest praktycznq ilustra-cjq do cyklu artykułów prezentujq-cych możliwości i rodziny układów zerujqcych, str. 73.
Miniaturowy analizator stanów logicznych
Miniprojekt, który przyda się w pracowniach cyfrowych. Pozwala na kontrolę stanów logicznych na wyprowadzeniach dowolnego układu scalonego, str. 71.
>
Emulator odbiornika DCF-77
Dekodowanie sygnału DCF-77 nie jest zadaniem bardzo trudnym, pod warunkiem, że propagacja fal radiowych jest doskonała. Przedstawiony w artykule emulator pozwala uniezależnić się (przynajmniej na czas testów) od "humorów" propagacji - wysyła on stały ciqg sygnałów, które odpowiadajq normie DCF. Szczegóły na str. 47.
Ultraprecyzyjny moduł do regulacji zegarów
Przykład niezwykłych możliwości techniki cyfrowej. Tak duża dokładność regulacji nie jest możliwa do osiqgnięcia żadnq innq metodq, str. 59.
Projekty Czytelników >
lnteresujqcy przykład możliwości wykorzystania standardowych elementów w bardzo praktyczny sposób. Instalacja domofonowa: wykonana według prezentowanego opisu będzie nie lada gratkq dla tych elektroników, którzy posiadajq w swoich zapasach stare aparaty telefoniczne, str. 87.
%
Elektronika Praktyczna 4/9S
Oscyloskop Gould Classic 9500
Możliwości najnowszego oscyloskopu cyfrowego firmy Gould przedstawiamy na str. 79.
Sposób na "małe" Atmele ^
W artykule przedstawiamy najnowszq propozycję firmy WG Electronics dla konstruktorów stosujqcych w swoich opracowaniach procesory serii AT89CX051.
Zestaw
narzędziowy dla procesorów Z8
Nowe wcielenie Sfarfer Kitu dla mikro-kontrolerów serii Z8 firmy Zilog. Unowocześnione zostało oprogramowanie sterujqce pracq emulatora, poprawiono także procedury "zaszyte" w pamięci sterownika programatora. Na zewnqtrz zmiany nie sq widoczne, ale komfort pracy wyraźnie się zwiększył - str. 27,
O tym jak wycisnqć pieniqdze z grapefruita...
...opowiadamy na str. 28. Ą
IKA
Nr 64
kwiecień 'C
Świat hobby. [ Projekty zagraniczne]
Immobilizer samochodowy,
Automatyczny ściemniacz lampki nocnej, Test
Przeglqd narzędzi lutowniczych Projelcty
8-bitowy przetwornik Ą/C i C/A do PC, część
Miliwoltomierzz bargrafem................................
Emulator odbiornika DCF77...............................
Adaptery do programowania procesorów
STÓ2T/EÓ0 i STÓ2T/EÓ5...........................................
Programator pamięci DS199x............................
Ultra precyzyjny moduł do regulacji zegarów,,
Zasilacz do CB, część 2......................................
liniprojekf^
Miniaturowy analizator stanów logicznych
Układ zerujqcy do urzqdzeh cyfrowych......
[ Podzespoły
Nowe podzespoły......................................................
Układy zerujgce do urzgdzeń cyfrowych, część 2
34 41 ,47
51 53 59 03
Ś
71 73
Ś
75
System identyfikacji bezstykowej z układami PCF7930 ,,,, 23
Sposób na "małe" Atmele....................................................25
Emulator sprzętowy dla procesorów Z8.............................27
Starter Kit dla układów CooiRunner....................................28
Oscyloskop Gould Classic 9500..........................................79
Sieci o inteligencji rozproszonej - LonWorks, część 5........81
Czytelników
Domofon klatkowy.......
Info Świat.........................................................................93
Info Kraj............................................................................94
Biblioteka EP...................................................................91
Forum................................................................................92
Listy...................................................................................96
Kramik+Rynek................................................................97
Wykaz reklamodawcow............................................110
Elektroniczny.....................11
Wyniki konkursów............................................................6
Elektronika Praktyczna 4/98
ŚSPRZĘT
Oscyloskop Gould Classic 9500
Po raz pierwszy na łamach EP
prezentujemy sprzęt pomiarowy
produkowany przez firmę Gould.
Jest to niezwykle rozbudowany
czterokanaiowy oscyloskop
cyfrowy serii Classic.
Podstawowe parametry oscyloskopu.
Oscyloskop Gould 9500 jest przedstawicielem serii 4-kanałowych oscyloskopów cyfrowych, noszących wspólną nazwę Classic. Poszczególne typy różnią się pas me m (100..400MHzJ i częstotliwością próbkowania (100M..2GP/s). W najbardziej zaawansowanym modelu Classic 9500 pasmo wynosi
4 00MHz, a maksymalna częstotliwość próbkowania aż 2GP/s.
Układy wejściowe pracują z czułościami od 2mV/dz do 5V/dz. Użytkownik sam wybiera impedancję wejściową, z którą chce pracować: 1MD. lub 50D. (ustawiana dla każdego kanału indywidualnie). Pełne pasmo 400MHz jest zachowane dla wszystkich czułości i irn-pedancji wejściowych. Użytkownik może je ograniczyć do 200MHz, 20MHz lub lMHz (dla wszystkich wejść jednocześnie). Ciekawostką jest możliwość kalibrowanego kompensowania składowej stałej (offsetj, niezależnie w każdym z kanałów, w zakresie do ą50V. Jest to bardzo przydatne przy pomiarach niewielkiej składowej zmiennej występującej z dużą składową stałą.
Pasmo 400MHz (dla wszystkich czułości)
Zakres czułości we|ściowych (max napięcie wej) 2mV 5V/dz(ą400Vw)
Irnpedancja wejściowa 1MOII1 OpF lub 50Q (przełączana)
Maksymalna częstotliwość próbkowania 2Gp/s
Liczba przetworników analogowo/cyfrowych 4 (po|ednym na kanał)
Rozdzielczość przetworników A/C 8 bitów
Rekord 50000 próbek (200000 11 min jako opcja)
Zakres podstaw czasu 1ns 200s/dz(zoomdo1000x)
Detekcjawąskich impulsów >2ns (100% pewności detekcji)
Ekran kolor, przekątna 5,6", 10x8 działek
Pamięci masowe FDD1.44MB3.5" MSDOS. RAMdysk45kB (do 1MB opcja),
HDD 500MB (opcja)
lnterte|sy RS-232, Centronics (PCL3), (IEEE-488 2 opcja)
Zasilanie 90 132W45 400Hz, 190 265W45 65Hz, 250Wmax
Wymiary, masa 480x390x1 80mm,12,2kq
. _ . _ L1
Cechą charakterystyczną serii Classic jest duża długość rekordu, czyli liczby próbek zapamiętywanych przez oscyloskop, w każdym z kanałów, w czasie jednego procesu próbkowania. Długi rekord zapewnia większą rozdzielczość w osi czasu. Jeżeli porównamy oscyloskopy o rekordzie 1000 próbek i 50000 próbek, to przy tej samej podstawie czasu oscyloskop o dłuższym rekordzie próbkuje przebieg z częstotliwością 50 razy większą, bez względu na maksymalną częstotliwość próbkowania deklarowaną przez producenta. Oscyloskop o dłuższym rekordzie i niższej maksymalnej częstotliwości próbkowania, w większości przypadków próbkuje przebiegi z większą częstotliwością, niż pozornie szybki oscyloskop z krótkim rekordem. W prezentowanym Classicu rekord standardowo wynosi 50000 próbek i może być na życzenie klienta rozszerzony do 1 min próbek.
Długi rekord jest istotną zaletą przy analizie skomplikowanych przebiegów (np.: sygnał TV, transmisja szeregowa, itp.J, bądź zjawisk długotrwałych (np. rozruch silników elektrycznych, itp.J, z którymi nie poradzi sobie oscyloskop o krótkim rekordzie. Użyteczność Classica zwiększono przez możliwość wprowadzenia segmentacji rekordu, która jest pomocna przy dużej liczbie paczek impulsów, przedzielonych długim czasem
martwym. Segmentacja rekordu powoduje, że zapamiętywane są tylko te odcinki czasu, gdy na wejściu oscyloskopu pojawia się sygnał użyteczny. Dzięki temu możliwe jest wydłużenie czasu rejestracji przebiegu, przy niezmiennej całkowitej długości rekordu.
Jakość zobrazowania sygnału potraktowano priorytetowo. Classic jest wyposażony w ekran kolorowy o przekątnej 5,6". Każdy przebieg jest prezentowany w innym kolorze. Opisy przebiegów są wyświetlane w identycznym kolorze co przebieg, znacznie ułatwiając orientację. W tej samej barwie są wyświetlane również znaczniki masy każdego z kanałów, pozwalające szybko ocenić i zmierzyć składową stałą przebiegu. Przebiegi są prezentowane zawsze na całej powierzchni ekranu, a ewentualne opisy i inne dane alfanumeryczne są wyświetlane winnym kolorze w tle przebiegów. Podziałka jest generowana elektronicznie i może być w dowolnym momencie wyłączona. Aby zaprezentować przebieg składający się z 50000 (lub więcejj próbek, na ekranie o rozdzielczości poziomej wynoszącej 500 punktów, opracowano nowatorską metodę wyświetlania nazwaną TruTrace.
Jej istotę zaczerpnięto z oscyloskopów analogowych, w których obszary na ekranie są jaśniej wyświetlane w tych miejscach, które przedstawiają sygnał o zwiększonej częstotliwości. Dzięki TruTrace użytkownik widzi od razu miejsca, w których z sygnałem coś się dzieje, bez konieczności stosowania funkcji ZOOM czy przewijania (scrollowaniaj ekranu (fot. 1).
Oscyloskop umożliwia jednoczesną prezentację do S przebiegów, dzięki czemu można obserwować 4 sygnały wejściowe w postaci rzeczywistej i jednocześnie efekty przekształceń matematycznych tych sygnałów (filtracja, uśrednianie, różniczkowanie, całkowanie, FFT, itp.J lub wybrane fragmenty przebiegów wejściowych, wyświetlane z ekspansją skali czasu (ZOOM do 1000x) lub napięcia (do SxJ. Praktycznie możliwości przydzielenia S przebiegów na ekranie do 4 sygnałów wejściowych jest ograniczona tylko fantazją i potrzebami użytkownika.
Możliwość włączenia poświaty cyfrowej pozwala na tworzenie wykresów typu Eye Diagram oraz ułatwia diagnostykę testowanych urządzeń. Po włączeniu poświaty można pozostawić testowany układ bez opieki i po upływie pewnego czasu (nawet np. 24 godzinj i
sprawdzić, czy w testowanym sygnale zachodziły zmiany kształtu, amplitudy, okresu lub pojawiały się impulsy zakłócające, itp.
raktyczna 4/9S
SPRZĘT
W testowaniu układów pomaga również możliwo&C sprawdzenia, czy badane przebiegi nie przekraczają wartości granicznych. W tym celu użytkownik definiuje obszar będący jakby obwiednią przebiegu, a oscyloskop testuje, esy nie została ona przekroczona w żadnym kierunku (napięcia i czasuj. Przykładem jest testowanie przebiegów w telekomunikacji wg standardów przebiegów określonych np. przez CCITT. Jeżeli przebieg nie mieści się w zadanych granicach, to oscyloskop może o tym powiadomić komunikatem na ekranie, może także taki przebieg zapamiętać i wydrukować.
Nie bez znaczenia w diagnostyce układów elektronicznych jest fakt, że pracując nawet ze skrajnie wolną podstawą czasu (np. 50s/ dz.J oscyloskop jest w stanie zapamiętać impulsy napięciowe o bardzo krótkim czasie trwania - impuls o szerokości >2ns zostanie zapamiętany ze 100% pewnością.
Kolejny wielkim atutem Classica jest układ wyzwalania. Oprócz standardowego wyzwalania zboczem (czyli w dziedzinie napięcia) umożliwia określenie warunków wyzwolenia w innych dziedzinach, na przykład czasu, gdzie zmiana częstotliwość wejściowej (spadek lub wzrost powyżej wartości zadeklarowanej przez użytkownika) spowoduje wyzwolenie oscyloskopu. Nowoczesny układ wyzwalania może reagować też na przesunięcie czasowe między sygnałami - jeżeli impulsy wejściowe będą pojawiać się części ej/rzadziej, niż to określono. Możliwe jest połączenie dziedzin czasu i napięcia, które kontroluje układ wyzwalania, co pozwoli reagować na zmianę stromo śc i sygnału. Są to cechy, których nie posiadały dostępne do tej pory oscyloskopy, a mogą okazać się niezbędne przy diagnostyce współczesnych, skomplikowanych układów elektronicznych.
Układ wyzwalania potrafi zliczać impulsy, dzięki czemu możliwe jest wyzwolenie co określoną liczbę impulsów lub po określonej liczbie impulsów. Ta cecha może być przydatna w testowaniu układów mikroprocesorowych. Oscyloskop posiada wbudowany selektor linii sygnału TV, co bardzo ułatwia testowanie układów, np. telegazety itp.
Fot. lb.
Często niezbędne jest zapamiętanie oglądanego przebiegu. Classic oferuje do tego napęd dyskietek 3,5" (1.44MB - format MS-DOS) lub wbudowany twardy dysk o pojemności 500MB. Struktura dyskietki i dysku jest zgodna z DOS-em, dzięki czemu każdy użytkownik może stworzyć własny katalog (folder) i następnie tworzyć podkatalogi dla każdej grupy pomiarów - dzięki takiej organizacji danych na dyskach jest zawsze porządek.
W oscyloskop wbudowano także 45kB RAM-dysku (z możliwością rozbudowy do 1MB) z podtrzymaniem bateryjnym wystarczającym na 1 miesiąc. RAM-dysk nadaje się raczej do zapamiętania sekwencji po-miarowych i konfiguracji (patrz dalej). #
Kopią przebiegu z ekranu może być nie tylko zapis magnetyczny. Użytkownik może drukować przebiegi na drukarce atramentowej (monochromatycznej lub kolorowej) lub innej zgodnej z językiem PCL-3. Drukarkę podłącza się do standardowego złącza Centronics. Jako opcję montuje się w górnej płycie obudowy ploter termiczny. Ploter wykorzystuje pa- \-pier o szerokości 112mm. Jego główną zaletą jest tworzenie jednego wydruku zawierającego wszystkie 50000 próbek jednocześnie (długość wydruku ok. S,5m!), choć oczywiście można drukować także kopie ekranu o wymiarach ok. S4xS2rnrn. Oprócz samych przebiegów, wydruk jest zaopatrzony w datę i czas powstania oraz datę, czas i czułości kanałów w momencie zapamiętywania sygnałów. Możliwe jest także drukowanie wyników pomiarów wykonywanych przez oscyloskop.
Zaskakująco duże są możliwości pomiarowe - oscyloskop może jednocześnie wykonywać do 50 różnych pomiarów. Wyniki pomiaru mogą być prezentowane wraz z przebiegami w postaci cyfrowej, dzięki czemu nie trzeba już żmudnie mnożyć liczby działek przez czułość kanału. Podstawowe wielkości elektryczne (np.: napięcie, okres, czas narastania, wartość skuteczna) są wyznaczane automatycznie, a dodatkowo użytkownik może zdefiniować własne pomiary pośrednie. Pomiary te są wykonywane na podstawie kilku innych pomiarów, odnoszących się także do sygnałów pochodzących z różnych kanałów. Dzięki swoim możliwościom pomiarowym, oscyloskop jest w stanie podać w postaci cyfrowej np. przesunięcie fazowe między przebiegami, w stopniach lub radianach.
leżeli do jednego wejścia doprowadzimy sygnał proporcjonalny do prądu (z sondy prądowej), a do drugiego wejścia sygnał napięciowy, oscyloskop wyświetli na ekranie wartość mocy, współczynnika mocy itp. Tak szerokie możliwości pomiarowe wzbogacono o funkcję zmiany skali pomiarów. Classic pozwala nam zdefiniować w każdym kanale inną jednostkę pomiarową. Dlatego korzystając z sondy prądowej możemy czułość kanału ustalać w mA/działkę, co ogranicza możliwość pomyłki i znacznie oszczędza czas. Ta cecha otwiera szerokie możliwości dla pomiarów nieelektrycznych, przy których do tej pory przeliczenia z napięcia na inne, nieelektryczne jednostki (np. ciśnienia, przemieszczenia) trzeba było wykonywać na "piechotę".
Dla tych użytkowników, którzy muszą obserwować i rejestrować zmienność mierzonego parametru w czasie, oscyloskop udostępnia grafy, czyli wykresy zmian wybranej wielkości w czasie - np. dobowe zmiany częstotliwości sieci zasilającej lub poboru mocy.
Obok grafów można korzystać też z histogramów - oscyloskop wyznaczy czy zmiany parametru, interesującego użytkownika, były duże i częste, czy raczej przeważały niewielkie odchyłki od wartości pożądanej. Dla pracy XY przewidziano specjalne procedury pomiarowe, charakterystyczne dla tego trybu pracy. Jak zawsze u Goulda, dużo uwagi poświęcono ergonomii. Większość przełączników ma tylko jedną funkcję, dzięki czemu obsługa jest łatwa, szybka i intuicyjna. Układ menu (wpływającego na najbardziej zaawansowane funkcje) jest przejrzysty i zrozumiały (szczególnie menu układu wyzwalania). Bardzo pomocny jest przycisk AUTOSETUP, automatycznie dobierający czułość i podstawę czasu do sygnałów wejściowych.
Przy skomplikowanych przekształceniach przebiegów pomocne są sekwencje pomiarowe (czyli definiowane przez użytkownika makra), które raz zaprogramowane mogą wykonać ciąg czynności automatycznie (np: zapamiętaj przebieg, wydrukuj go, wykonaj filtrację, wyświetl FFT przebiegu, zapisz FFT na dysk. zapamiętaj następny przebieg, itd.). Aby zdefiniować sekwencję wystarczy włączyć tryb uczenia i raz wykonać ten ciąg poleceń, który oscyloskop ma wykonywać automatycznie. Na koniec należy przypisać zdefiniowanej sekwencji jeden z 9 przycisków funkcyjnych. Od tej pory każde użycie tego przycisku spowoduje wykonanie określonych przez użytkownika poleceń. Łącznie sekwencje nie mogą przekroczyć 240 czynności. Nie jest to mało, gdyż jedna sekwencja może wywoływać inną, a większość użytecznych sekwencji to ok. 20..30 czynności. Możliwość definiowania sekwencji jest najbardziej przydatna tam, gdzie ciągle trzeba wykonywać te same pomiary (np. linia produkcyjna) lub pomiary muszą odbywać się w tych samych warunkach (np. okresowe kontrole kilku różnych urządzeń).
Podobne do sekwencji możliwości daje zapamiętywanie konfiguracji przełączników płyty czołowej na dysku lub RAM-dysku. Zapamiętana konfiguracja może być łatwo i szybko przywołana, zamiast mozolnego ustawiania każdego parametru osobno. Jest to ułatwienie, szczególnie gdy jeden oscyloskop ma kilku użytkowników, bądź często wykonuje się dużą liczbę różnych pomiarów, z których każdy wymaga innych nastaw oscyloskopu.
Standardowo oscyloskop jest wyposażony w interfejs szeregowy RS-232 (RS423) i wspomniany już Centronics. Jako opcję można zamówić interfejs IEEE-4SS.2. RS-23 2 oraz IEEE-4SS.2 mogą być wykorzystane do transmisji danych oraz do zdalnego sterownia pracą oscyloskopu. Dodatkowo dostępne jest złącze pomocnicze (sygnały w standardzie TTL), do którego można podłączyć własny generator taktujący pracę oscyloskopu (do 5MHz). Wyprowadzone są także sygnały potwierdzające otrzymanie impulsu wyzwalającego oraz sygnału wejściowego i wyjściowego współpracujące z sekwencjami pomiarowymi. Gniazdo to pozwala na zwiększenie możliwości wykorzystania oscyloskopu w automatycznych układach testujących i przy analizie bardzo wolno zmiennych procesów (gen. taktujący). Jacek Rzeźnicki
Urządzenie udostępniła redakcji firma R.a-di o te ch nika -Ma rke ti ng.
80
Elektronika Praktyczna 4/98
iS P R Z Ę T
Sieci o inteligencji rozproszonej -LonWorks, część 5
Główne rynki rozwoju sieci o inteligencji rozproszonej
W kolejnej części artykułu
o sieciach inteligentnych
LonWorks prezentujemy
najszybciej rozwijające się rynki
wykorzystujące tę nowoczesną
technologię sterowania.
Z punktu widzenia sieci, problemy sterowania i kontroli są w większości gałęzi przemysłu podobne. Te podobieństwa pozwoliły stworzyć pewną bazę rozwojową wspólną dla całego świata. Cztery główne rynki obsługiwane przez sieci kontrolno-sterujące to (rys. 11):
- przemysł - silniki, zawory, czujniki, SCA-DA, rozmaite urządzenia we/wy, itp.;
- budownictwo - oświetlenie, HVAC, bezpieczeństwo, zarządzanie dostępem do pomieszczeń, wykrywanie pożaru, przesłony awaryjne, automatyczne drzwi, dźwigi windowe, systemy klimatyzacyjne, itp.;
- dom i usługi - oświetlenie, bezpieczeństwo, audio/wideo, rozrywka, mierniki, podstacje, nadzór linii, itp.;
- inne - transport, urządzenia medyczne, automatyka rolnicza, lotnictwo, telekomunikacja, itp.
Rynek przemysłowy
Nowa technologia stworzyła najbardziej prężną i dynamicznie rozwijającą się niszę na rynku systemów dla przemysłu i budownictwa. Aplikacje pokrywają pełną gamę urządzeń sterowania, wliczając w to produkcję artykułów elektrycznych i elektronicznych, tekstylnych, plastyków, pras drukarskich, produkcję motoryzacyjną, żywnościową, farmakologiczną, zarządzanie wodą i oczyszczalniami, produkcję półprzewodników i wiele innych. Istnieje zauważalny trend w projektowaniu na rynku przemysłowym ukierunkowany na systemy kontrolno-sterujące 4. generacji. Trend ten przypomina rozwój na rynku komputerowym, na którym ,,doszliśmy" obecnie do sieci komputerowych opartych na rozproszonych, samodzielnych stacjach roboczych, stojących u każdego na biurku. W przypadku sieci kontrolno-sterujących4. generacji, stacje robocze stanowią czujniki, aktywatory z elementem inteligencji. Tradycyjny model sieci z jednym, scentralizowanym komputerem ,,oddaje pole" sieciom o inteligencji rozproszonej, pozbawionym silnej centralnej jednostki obliczeniowej.
Trend został zapoczątkowany przez THEN, czołowego dostawcę urządzeń far-biarskich dla przemysłu tekstylnego. Sfrustrowani zwiększającymi się ograniczeniami systemów scentralizowanych, dużymi problemami z okablowaniem, złożonością procesu produkcji tekstyliów oraz wiecznymi usterkami, zaprzestali projektowania sterowania w starych systemach PLC i Profibus, przechodząc na całkowicie zdecentralizowany system LonWorks. Automatycznie musieli się do nich dostosować inni producenci dostarczający systemy transportu taśmowego, klimatyzatorów, zaworów, siłowników, itp. W ten sposób powstają obecnie duże instalacje, np. 5000, transporterów taśmowych do obsługi przepływu bagaży na lotniskach sterowane przez jedną sieć LonWorks.
Każdy z producentów może dużo zyskać dzięki temu trendowi, zapewniając swoim od-
biorcom sprzęt spełniający dokładnie ich konkretne wymagania, a jednocześnie uniwersalny!
International Forecourt Standards Forum (IFSF), konsorcjum wielonarodowościowych spółek naftowych zrzeszające Agip, Aral, BP, Fina, Mobil, Q8, Shell, Texaco i innych, przyjęło jako standard technologię LonWorks dla wszystkich dziedzin projektowania automatyki na ich potrzeby. Spółki te ponosiły znaczne straty wywołane koniecznością zapewnienia serwisu i zakupami urządzeń, które różniły się między sobą protokołami transmisji, interfejsami i sposobem sterowania w ponad 144000 rafineriach i stacjach benzynowych całej Europy. Pragnęli systemu ,, wy mień-działaj", w którym dowolne urządzenie jakie należało wymienić (pompy, zawory, wskaźniki, tablice sygnalizacyjne, myjnie, sklep, zabezpieczenia, oświetlenie) mogło być zastąpione urządzeniem dowolnego producenta, a wszystko to powinno bezproblemowo działać w obrębie jednej sieci. Obecnie trwa proces projektowania i wymiany starych, niejednolitych systemów obsługi stacji benzynowych (wraz z infrastrukturą sklepów, myjni, toalet, barów) na nowy ustandardyzowany system LonWorks .
Rynek budowlany
Obecnie rynek ten został praktycznie zdominowany na całym świecie przez sieci o inteligencji rozproszonej. Przykładem jest ponad 1500 budynków obsługiwanych przez jeden (lub więcej) systemów opartych o LonWorks: HVAC, oświetlenie, systemy bezpieczeństwa, sterowanie dźwigami windowymi, zarządzanie zużyciem energii. Ponieważ system LonWorks umożliwia współpracę wielu urządzeń, możliwe jest późniejsze rozszerzenie działającego systemu o nowe urządzenia, w celu dopasowania się do zmieniających się potrzeb klienta (np. właściciela budynku).
Czołowi dostawcy urządzeni systemów dla potrzeb budownictwa, jak: Honeywell, Johnson Controls, Landis & Gyr, Siebe Environ-mental Controls, StaefaControl System, Tour & Andersson i wielu innych aktywnie wspierają rozwój i współpracę produktów LonWorks. W dziedzinie współpracy między produktami LonWorks, zrzeszenie ASHRAE (American Society of Heating, Air-Conditioning and Refrigeration Engineers) zostało zobligowane do zaadaptowania LonWorks (a konkretnie samego protokołu transmisji LonTalk) dla potrzeb ich systemu BACnet.
System BACnet został zatwierdzony przez Amerykański Instytut Normalizacji (ANSI). Przy przejściu z system BACnet na LonWorks ten ostatni automatycznie jest rozpoznawany przez ANSI jako system otwarty. Europejska norma TC247 dla automatyki budynków przejęła wiele punktów modelu BACnet, co najprawdopodobniej pomoże ustalić również LonWorks jako standard w Europie.
W związku z gwałtownym rozwojem sieci o inteligencji rozproszonej w dziedzinie budownictwa, firma Olivetti przeznaczyła jeden
Elektronika Praktyczna 4/98
81
SPRZĘT
ze swoich działów (OliService) do pracy w dziedzinie integrowania sieci o inteligencji rozproszone].
W Finlandii zostało stworzone pod nazwą SaMBA (Smali and Modular Building Auto-mation) konsorcjum ponad 60 spółek we wspólnym projekcie ulepszenia systemów w istniejących już i nowo powstających budynkach. Wykorzystując technologię Lon-Works jako fundament techniczny, zamierzają oni obsługiwać teren całej Finlandii, a następnie przenieść swoje zainteresowania w dziedzinę eksportu na rynek całej Europy opracowanych przez siebie rozwiązań (zarówno produktów, jak i usług).
Automatyka domowa
Automatyka domowa stanowi połączenie rozmaitych systemów zapewniających mieszkańcom komfort, wygodę, bezpieczeństwo i oszczędność. Występujące w standardowych domach systemy elektryczne można ze sobą połączyć w jeden organizm sterowany siecią. Najczęściej łączone są ze sobą: oświetlenie, zarządzanie zużyciem energii (taryfy), instalacja hydrauliczna, niejednokrotnie system alarmowy.
Jeśli te systemy połączymy wspólną siecią, otrzymamy układ o niespotykanych dotychczas walorach. Ponieważ technologia Lon-Works to również tzw. plug-and-play, użytkownik pomieszczeń może zainstalować, zmodyfikować i kontrolować całą instalację dodając nowe elementy otwierające nowe możliwości ułatwienia sobie życia czy wprowadzenia dodatkowych oszczędności. Dlaczego wzrasta zapotrzebowanie na taką automatykę? Rynek domaga się takich rozwiązań. Producenci komputerów, narzędzi, urządzeń telekomunikacyjnych, systemów alarmowych, rozmaitych komponentów instalacji domowych, wszyscy szykują się do zaoferowania szerokiej gamy informacji, ułatwień, sposobów sterowania i usług ułatwiających codzienne użytkowanie lokali. Końcowy użytkownik lokalu ma coraz większe wymagania co do zapewnienia mu komfortu, by mieszkanie było łatwiejsze, bezpieczniejsze, pozwalało zaoszczędzić pieniądze - stąd pojawiło się zapotrzebowanie na mi kro sterowniki i komputery domowe, usługi internetowe czy tzw. "home theater" (podsystem oświetleniowy, alarmowy). Ludzie kupują rozmaite gadżety mające im uprzyjemnić życie. To jest właśnie rynek, którego chłonność jest praktycznie nieograniczona!
LonWorks stało się czołową technologią w dziedzinie połączenia narzędzi i ich użytkowników. Szwedzki Sydkraft znajduje się w drugiej fazie swojego projektu Inteligentnie Rozproszonej Automatyki (IDA - Intel-ligent Distribution Automation), systemu opartego na LonWorks, służącemu zainstalowaniu rozległych systemów automatyki i kontroli w obrębie domku wolno stojącego lub mieszkania. Produkt IBM o nazwie rynkowej Arigo wprowadza elementy sieciowe do mieszkania przy wykorzystaniu sieci 220V (obecnej w każdym domu) do celów pomiaru zużycia energii i lokalnych sieci automatyki. W Wielkiej Brytanii grupa 13 producentów energii elektrycznej o nazwie REC oraz producentów mierników energii, elektrycznych urządzeń grzewczych i systemów komunikacyjnych, przyłączyła się do projektu CELECT. Projektem objętych zostało 80 domów, a zainstalowany system pozwolił na zmniejszenie porannych i popołudniowych ,,szczytów" energetycznych, zapewniając większy komfort i obniżenie kosztów energii elektrycznej.
W Stanach Zjednoczonych Detroit Edison w połączeniu z ABB również pracują nad przyszłościowym projektem zautomatyzowania mieszkań i efektywnego zużycia energii przy użyciu sieci o inteligencji rozproszonej, sprawdzając swoje rozwiązania w przeszło 1000 domach, biurach, halach przemysłowych. Ameritech wraz z Wisconsin Electric pracują nad wspólnym projektem zarządzania energią elektryczną i pomiarem zużycia energii obejmującym 50000 domów. Central and South West rozpoczyna podobny projekt obejmujący 2500 domów. Honeywell wraz z Pacific Net-work zamierzają wprowadzić LonWorks jako zunifikowany system zarządzania automatyką domu w połączeniu z telemetrią, który zostanie w początkowej fazie zainstalowany w 1100 domach.
Prowadzone są również we współpracy z Echelonem prace nad połączeniem w jedną całość systemów telewizji kablowej "na żądanie", wraz z siecią bezpieczeństwa, systemem zakupów z domu, systemem sterowania oświetleniem i zużyciem energii w celu wprowadzenia LonWorks jako standardu na rynku.
Pozostałe rynki
Jednym z najtrudniejszych problemów jest określenie właśnie tych ,,innych" sektorów rynków opanowanych przez LonWorks lub stanowiących potencjalną niszę do wypełnienia. Ponieważ LonWorks jest systemem bardzo elastycznym i otwartym, można sobie wyobrazić jego zastosowanie praktycznie w każdym urządzeniu czy systemie, wliczając w to transport i telekomunikację, ekwipunek medyczny, rolnictwo, komputery i wiele innych.
Sektor transportowy rozwija się obecnie najszybciej. Association of American Railroads (stowarzyszenie amerykańskiej kolei) wskazała na LonWorks jako system do nadzoru hamulców pneumatycznych w ponad milionie wagonów będących ich własnością. ABB Sig-nal wprowadziło LonWorks do sterowania wszystkich przejazdów kolejowych na terenie Europy. Firma Raytheon Company wykorzystuje LonWorks do swojego systemu Control-By-Light (CBL) - odpornej na zakłócenia systemu transmisji (z wykorzystaniem światłowodu) dla potrzeb lotnictwa: do sterowania urządzeń mechanicznych, hydraulicznych i elektrycznych, systemów nadzoru funkcjonowania urządzeń na pokładzie oraz systemów wyświetlania informacji. Obecnie trwają działania mające na celu uzyskanie certyfikatu FAA-25 dla wykorzystania tego systemu w samolocie pasażerskim. Amtrak wykorzystuje LonWorks do sterowania opisem wagonów, pozwalając na wyeliminowanie pracy konduktora zmieniającego tabliczki określające stację początkową i docelową składu, umieszczone na każdym wagonie.
Zarządzanie energią
Właściciele olbrzymich koncernów żądają maksymalnego zwiększenia wydajności, prowadząc do coraz bardziej agresywnych cięć w budżetach. Koszty materiałów i robocizna zostały zmniejszone do poziomu, który uniemożliwia dalsze poszukiwanie oszczędności w tym kierunku. Coraz częściej pytający wzrok pada na wskaźniki kosztów energii. Nierzadko jest to bardzo owocne spojrzenie.
Spośród szerokiej gamy gałęzi przemysłu i handlu, największe nadzieje wiąże się z oszczędnością w obrębie samych budynków i hal fabrycznych. Biura i hale produkcyjne mogą bezpowrotnie marnować niewyobrażalne ilości energii przez ograniczony i niefunkcjonalny lub w ogóle nieobecny system kontroli i sterowania. Urządzenia niejednokrotnie
Cyfrowy Dom 20%
Przemyst 35%
Rys,
Budynki 35%
pracują pozostawione przez obsługę, pomimo że nie są aktualnie wykorzystywane. Biura pozostają oświetlone, pomimo nieobecności pracowników. Systemy ogrzewania niejednokrotnie pracują tylko po to, by zrównoważyć układy nawiewu zimnego powietrza. W wielu budynkach oba powyższe systemy działają w dzień i w nocy, niezależnie czy to dzień roboczy, czy święto. Nie pomagają tu rozlepiane wszędzie naklejki ,,Oszczędzaj światło!", tudzież wprowadzanie akcji typu ,,każdy pracownik odpowiada za zużytą przez siebie energię". Wprowadza to jednakże atmosferę stresu, a pracownicy mają lepsze zajęcia niż pilnowanie zużycia energii. To sprawą zarządu jest zadbać o oszczędzanie energii, chociażby poprzez inteligentny system oświetleniowy, tym bardziej, że zwrot inwestycji nastąpiłby po ok. dwóch latach. Należy przy tym upewnić się, czy wprowadzenie takich zmian faktycznie obniży koszty eksploatacyjne, a to w głównej mierze zależy od samego systemu zarządzania energią. System musi być tak zaprojektowany, by przeciwdziałał skutkom ewentualnych strat zanim się one pojawią.
W przypadku budynków prawdziwe ulepszenia zazwyczaj wymagają wprowadzenia automatycznej kontroli. Do chwili obecnej systemy automatyki budynków były systemami kosztownymi i złożonymi, dedykowanymi głównie wielkim wieżowcom/kompleksom. Stanowiły sztywny, zamknięty świat nie posiadający możliwości komunikowania się z innymi pokrewnymi systemami. Duży problem stanowiło rozbudowanie możliwości takiego systemu, a użytkownik był ,,przy wiązany" do jednego konkretnego dostawcy czy producenta podzespołów tego systemu. Z tego względu dotychczasowe systemy automatyki budynku stanowiły raczej odizolowaną inteligentną wyspę, a nie w pełni uniwersalny i ,,globalny" system.
Obecnie można powiedzieć, że system LonWorks staje się standardem światowym. Został on włączony do końcowej koncepcji AS-HRAE (American Society of Heating, Refrige-ration and Air-Conditioning Engineers), standardu automatyzacji budynków BACnet. Przewiduje się, że BACnet zostanie objęty standardem ANSI (American National Standards Institute) i europejskim CEN TC 247, a za tym LonWorks stanie się jedynym systemem o inteligencji rozproszonej, który będzie stanowił standard na całym świecie.
Nowe produkty i systemy już teraz zamieniają dawne futurystyczne wizje w praktyczną rzeczywistość. Systemy LonWorks działają w budynkach o szeroko rozwiniętej strukturze kontroli i automatyki, lecz ze względu na niższe koszty w porównaniu z dawnymi scentralizowanymi systemami automatyki mogą znaleźć również zastosowanie w małych biurach i domach. Istnieją obecnie duże naciski ze strony użytkowników na instalowanie systemów sieciowych o możliwie elastycznej konstrukcji, dających szerokie możliwości przebudowy i rozbudowy. Olaf Lewiński
82
Elektronika Praktyczna 4/98
PODZESPOŁY
Układy zerujące do urządzeń cyfrowych,
2
Zgodnie z zapowiedzią
z poprzedniego numeru EP, w tej
części artykułu skupimy się na
prezentacji układów scalonych
integrujących w jednej strukturze
systemy kontroli napięcia
zasilającego wraz z innymi
modułami peryferyjnymi, które są
często wykorzystywane
w systemach mikroprocesorowych.
17.
AAAX801
W pierwszej części artykułu przedstawiliśmy trzy podstawowe grupy układów: standardowe układy zerujące, układy zerujące zintegrowane z watchdogiem oraz układy zerujące z wbudowanymi komparatorami, umożliwiającymi wczesne wykrycie zaniku napięcia zasilającego.
W tej części zajmiemy się układami o nieco większych możliwościach.
Dbamy o pamięć
Kolejnym rozszerzeniem możliwości układów nadzorujących było dodanie automatycznego przełącznika, który pozwala na zmianę źródła zasilania systemu po wykryciu zaniku napięcia źródła podstawowego. Zasilanie awaryjne dostarczane jest zazwyczaj do pamięci SRAM, które służą do przechowywania istotnych danych systemowych.
Przykładem układu zerującego, połączonego z supervisorem napięcia zasilającego, może być układ MAX791, którego schemat aplikacyjny przedstawiono na rys. 17. Układ ten integruje w jednej strukturze kompletny układ zerowania, komparator napięcia zasilania (umożliwiający wczesne wykrycie zaniku napięcia), automatyczny przełącznik zasilania, który pozwala podtrzymać zawartość systemowej pamięci SRAM oraz timer-watch-dog. Układ MAX791 nie jest już jednak produkowany.
Podobny, konstrukcyjnie jest nowszy układ, noszący oznaczenie MAX808 (jego schemat blokowy znajduje się na rys. 18). Układ ten jest pozbawiony watchdoga, obniżono natomiast w znacznym stopniu rezystancję przejścia przełącznika półprzewodnikowego, który służy do wyboru źródła zasilania.
Bardziej rozbudowaną wersją układu MAX808 jest układ MAX801. Rozszerzenie możliwości tego układu obejmuje elementy zaznaczone szarym wypełnieniem na rys. 18, tzn. watchdog oraz blok sterowania sygnałem zezwolenia na dostęp do pamięci !CE (ang. Chip Enable). W chwili przełączania zasilania na bate-ryjne, na wejście !CE pamięci podawany jest sygnał logicznej
,,1", co powoduje, że nie będzie możliwy ani odczyt, ani modyfikacja jej zawartości. Tak więc, oprócz zapewnienia ciągłości zasilania, układ ten pozwala ograniczyć ryzyko błędnych, przypadkowych wpisów, których może dokonać procesor wraz z opadaniem napięcia zasilającego.
Na rys. 19 przedstawione zostały przebiegi na wejściach i wyjściach MAX801, które ułatwią analizę działania tego układu. Jak widać, nawet chwilowe obniżenie się napięcia zasilającego poniżej wartości bezpiecznej dla pracy systemu powoduje zablokowanie pracy pamięci RAM.
Jeszcze inne rozwiązanie zaproponowali konstruktorzy układów MAX691A i pochodnych (schemat blokowy na rys. 20). We wnętrzu tego układu zintegrowano komplet bloków realizujących wszystkie dotychczas przedstawione funkcje, tzn. zerowanie systemu, kontrolę napięcia zasilającego, automatyczne przełączanie na zasilanie bateryjne, programowany timer-watchdog, blokadę zapisu pamięci SRAM oraz wczesne wykrywania zaniku zasilania podstawowego. W odróżnieniu od układu MAX801, układ MAX691A ma osobne wyjście watchdoga. Dzięki temu system mikroprocesorowy może wykryć zawieszenie się programu i podjąć akcję ratunkową. W przypadku MAX801 przepełnienie watchdoga powoduje zerowanie procesora, co nie zawsze jest rozwiązaniem bezpiecznym.
Na rys. 21 został przedstawiony podstawowy schemat aplikacyjny układu MAX691A (i pochodnych). W przypadku, gdy prąd pobierany przez układy zasilane poprzez wbudowany w strukturę układu klucz prądowy przekracza 250mA, możliwe jest zastosowanie zewnętrznego wzmacniacza w postaci tranzystora pnp, który na schemacie z rys. 21 otoczono szarym kołem. Wyjścia ILowLine i !WDO zostały wykorzystane do określenia stanu systemu - można do nich dołączyć wskaźniki świetlne lub akustyczne (jako druga opcja na rys. 21).
Coraz silniejszy trend ,,przechodzenia" w systemach cyfrowych na zasilanie 3,3V spowodował, że produkowane są także specjalizowane układy zerujące dla systemów niskonapięciowych. Na rys. 22 przedstawiony został schemat aplikacyjny układów MAX690T i pochodnych. Struktura wewnętrzna tych układów jest identyczna
Rys. 18.
Rys. 19.
Elektronika Praktyczna 4/98
83
PODZESPOŁY
OznKzanla układu Naplacla zasilania [V] Cni trawiła tygnału zatulącngo [im] Wyjścia zanijąca o polsrymjl duitalila|/ijMiinaj lypwybfda watchdog Współpraca z arżycKklam zaromila rannego Wbudowały lysiom pizałaranla na zaillanla titaiyjna Ima Obudowa
DS1Z81 5 500 4/+ 0D DS1232 5 610 Ś(/+ OD t t Kontrola zaniku napięcia zasilającego DIPB/SOIC16/S0IC8 (tylko wersja LPS)
DS12S3 3,3/5 350 -/+ 5k(l pull-up t - TO92/S0T223
DS12H 5 100 Ś(/+ pjsh-pjll t t t DS12U 5 B5 Ś(/+ push-pull t t t DS17D5 3,3 205 + (tylko w wersji L I P)/t push-pull t t DS1706 5 Z05 + (tylko w wersji L ipy+ push-pull t t Kontrola zaniku napięcia zasilającego - sygnalizacja NMI DIP8/SOIC&I1SOP8
DS1707 3,3 205 Śt/+ push-pull t Kontrola zaniku napięcia zasilającego - sygnalizacja NMI DIP8/SOIC841SOP8
0*1701 S 205 Śi/t push-pull t DS1810 5 150 -/+ push-pull - T0S2/S0T23
DS1811 5 150 -/+ 5k(l pull-up - TO92/S0T23/SOT223
DS1S12 S 150 t/- push-pull t - T092/S0T23
DS1S13 S 150 -/t 5kn pull-up t - T092/S0T23
DS1B15 3,3 150 -/+ push-pull t - TO92/S0TZ3
DSIBie 3,3 150 Ś/t 5H1 pull-up - T092/S0T23
DS1B17 3,3 150 t/- push-pull - TO92/SOT23
DS1B1S 3,3 150 -/t 5k(l pull-up t - T092/S0T23
DS1B32 3,3 610 Śi/t push-pull t t Sygnalizacja zaniku napięcia zasilającego, możliwość* ustawienia tolerancji zadziałania komparatora napięcia. DIPB/SOIG8
DS1833 5 350 +/Ś 5U1 pull-up - T092/SOT2Z3
D81834 3,3/5 350 -/t push-pull t Podwójny kontroler napięć 3,3V oraz 5V, Ma dwa niezależne wejścia kontrolne I dwa niezależne wyjścia zeru|aca. Istnieje możliwość ustalenia tolerancji progu zadziałania, DIPB/SOIG8
DS18S6 3,3/5 350 t (wersie BI D}/t (wersje AIC) push-pull t NUUCB9B 3,3/5 200 -/+ push-pull t t Jkład wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIPB/SO8
NUXBB2 5 200 -/t push-pull t t Jkład wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIPB/SOS
MMDMB 5 35 Śi/t push-pull t t 3zasy trwania sygnałów wyjściowych 1 próg zadziałania mmparatora można zmieniać. Dims/soie
HUXG97 5 35 4/t push-pull t Wbudowany układ zabezpieczania pamięci RAM przed zaplssm, Czasy trwania syrjnałćw wyjściowych Iprćg zadziałania komparatora można zmieniali DIP1B/SO16
mUWTDO 5 200 t/t push-pull t Możliwość* regulacji progu zadziałania komparatora napięcia. DIPS/SO8
NUUC7D1 5 200 t/t push-pull t - DIPB/SOS
HUX7D2 5 200 -/t push-pull t - DIPB/SOB
wanta/m 5 200 -/t push-pull t t Wbudowany komparator wykrywający zanik napięcia zasilającego, DIP8/SO8
HUX70G/70-B/B13L 5 200 t(MAX813L)/t (MAX705/70B) push-pull t t MAX7BT/708 5 200 t/t push-pull t MAX79E/B20 3,3/5 200 t/t push-pull t t Czas reakcji watehdoga można próg ramować. Wbudowany moduł kontroli napięcia zasilającego oraz zabezpieczania pamięci RAM przed zapisem, DIP1S/5O16
MMC7S3/794 3,3 200 t/t push-pull t t t Wbudowany układ kontroli stanu batem oraz zabezpieczania jamlęcl RAM przed zapisem. Kontrola zaniku napięcia zasilającego, DIP1S/5O16
HUX7t5 3,3 2oa -/t push-pull t Jkład zabezpieczenia pamięci RAM przed zapisem. DIPa/SOB
MAXB01 5 200 4/t push-pull t t Układ wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIP8/SOB
HUXBD2 5 200 -/t push-pull t t Jkład wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIPB/SOS
NUUOH 3,3 200 4/- push-pull t t Układ wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIP8/SOB
HUX8D5 5 200 t/- push-pull t t Jkład wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIPB/SOS
mamo* 3,3 200 -/4 push-pull t t Jkład wykrywania zaniku napięcia zasilającego. DIPB/SOB
MAXBD7 5 200 4/t push-pull t t t majom 5 200 -/t push-pull t Jkład wykrywania zaniku napięcia zasilającego. Zabezpieczania przed zapisem pamięci RAM. DIPB/SOB
MAXBN 3,3/5 200 Ś/t push-pull - S0T23
NUUCB1B 3,3/5 200 +/Ś push-pull - SOT23
Uwagi:
1. W oznaczeniach układów nie uwzględniono dodatkowych znaków informujących o dopuszczalnych temperaturach pracy, wersji obudowy, itp.
2. Parametr "Napięcie zasilania" nie określa precyzyjnie napięcia pracy, wskazuje tylko w jakich systemach zaleca się stosowanie wybranego typu układu.
3. Podane parametry czasowe są średnimi wartościami katalogowymi.
4. "OD"oznacza wyjście typu otwartydren. "OC"oznaczawyjścietypuotwartykolektor."Push-puH"oznaczawyjściezdwomatranzystorami, zwierającymi końcówkę wyjściową do plusa lub masy zasilania. "Pull-up" oznacza wyjście otwarty dren lub otwarty kolektor z wewnętrznym rezystorem "podwieszającym".
jak dla wersji przystosowanych do pracy w systemach zasilanych napięciem 5V. Najważniejsze modyfikacje polegają na przesunięciu punktów pomiarowych wewnętrznych komparatorów nieco w dół.
To nie wszystko...
Wydawać by się mogło, że już nic wię-
cej nie da się wymyśleć. Różnorodność konfiguracji dotychczas opisanych układów przypomina wprawdzie barokowy przepych, ale na początku okazało się, że pomysłowość projektantów układów scalonych posunęła się jeszcze dalej.
Inżynierowie firmy Xicor opracowali rodzinę układów integrujących w 8-końców-
kowej obudowie układ zerujący z szeregową pamięcią EEPROM (X25168/9, X25328/9, X25648/9)
Dostęp do matrycy pamięciowej jest możliwy poprzez 4-przewodowy interfejs szeregowy SPI o dużej maksymalnej częstotliwości taktowania (do 2MHz). W zależności od wersji układu, pojemność pamię-
84
Elektronika Praktyczna 4/98
PODZESPOŁY
OzMczanlB układu HaplBcta ZKlIanla m Czai trwania sygnału zanilacłgo [md Wy|fclazni|a a poUryzacII dodatnla]Ai|amne| HrPWlfela Watchnog Waaołpraca z przrcMclMti zsrowanla racznego Wbudowany system przełączania na zasilanie baterflna Ima Oiudowa
MA11 3,3/5 200 -!+ push-pull + - - SOT143
HUUCBIZ 3,3/5 200 +/- puBh-pull - - SOT143
HUUW14 3,3/5 200 +7+ push-pull + - Detekc|a zaniku napięcia zasllalącego. DIPB/SOfl
HUBIE 3,3/5 200 -/+ push-pull + - Detekcja zaniku napięcia zasilającego, DIP8/5O8
MUB1B 3,3/5 200 +7+ push-pull Detekcja zaniku napięcia zasilającego. Możliwość regulacji progu zadziałania komparatorów. DIPB/SO8
HUUCB17 5 200 -/+ push-pull + - + Detekcja zaniku napięcia zasilającego. Blok kontroli stanu batem. DIP8/S084iMAXE
MAXB18 5 200 -/+ push-pull + - + Zabezpieczenie pamięci RAM przed zapisem. Blok kontroli stanu baterii. DIP8/S0&tiMAX8
NUUEB1B 5 200 -7+ push-pull + + Detekcja zaniku napięcia zasilającego, Blok kontroli stanu batem, DIP8/S0aftiMAX8
ADME9B 5 50 -/+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego, DIP8
ADMU1 S 50 +7+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego, ZabezpieczeńIb pamlgcl RAM przed zapisem. Sygnalizacja zbyt niskiego napięcia zasilania, Możliwość zmiany czasu zadziałania watchdoga. DIP16/SOIG1S
ADME92 5 50 -/+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego, DIP8
ADMEH 5 50 +/+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego. Zabezpieczenie pamięci RAM przed zapisem. Sygnalizacja zbyt niskiego napięcia zasilania. Możliwość zmiany czasu zadziałania watchdoga. DIP1OS0IC16
ADMM4 5 200 -7+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego. DIP8
ADMM5 5 50 +7+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego, Zabezpieczenie pamięci RAM przed zapisem. Sygnalizacja zbyt niskiego napięcia zasilania, MozllwoSć zmiany czasu zadziałania watchdoga. DIP16/SOIC1S
ADM69E 5 50 +7+ push-pull + - + Detektor zaniku napięcia zasilającego, DIP1O50IC1S
ADHK97 5 50 +7+ push-pull + - - Układ zabezpieczający pamięć RAM przed zapisem. Detektor zaniku napięcia zasilającego. DIP16/SOIC16
ADM698 5 200 +7+(SOIC16) -/+ (DIP8) push-pull - - - DIP8/5OIC18
ADMB9B 5 200 +7+(SOIC16) Ś/t (DIPB) push-pull + - - - DIP8/SOIC1S
ADM7BE 5 200 -/+ push-pull + - Detektor zaniku napięcia zasilającego, DIPS/SOtyiSOB
ADM7BB S 2D0 -7+ push-pull + + - Detektor zaniku napięcia zasilającego. DIPa/SOtySOB
ADNT7B7 5 200 +/- push-pull - Detektor zaniku napięcia zasllalącego, DIPUSOtyiSOB
ADM7B8 5 200 +/- push-pull - Detektor zaniku napięcia zasilającego, DIPS/SOtyiSOB
ADM7BS 3.3/5 140 -/+ push-pull - - - DIP8/SO8
JZ61W 2,7/3,3/5 2D0 -7+ push-pull + - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 2kxB. Programowany czas trwania Impulsu ZBmJącego. S0ICB/TSS0P14
XZE1SE 2,7/3,3/5 200 +/- push-pull + - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 2kxfl. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. S0ICB/TSS0P14
XZE1E8 2,7/3,3/5 200 -/+ push-pull - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 2kx6. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. S0IC8/TSS0P14
KZSIBS 2,7/3,3/5 200 +/- push-pull - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 2kxS. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. SOICS/TSSOP14
X25323 2,7/3,3/5 200 -7+ push-pull + - - Szereaowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 4kx8. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. SOIC3/TSSOP14
X25325 2,7/3.3/5 200 +/- push-pull + - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 4kxfl. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. S0ICB/TSS0P14
XZE8ZB 2,7/3,3/5 2D0 -7+ push-pull - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 4kxB. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. S0ICB/TSS0P14
XZE8ZS 2,7/3,3/5 200 +/- push-pull - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 4kx8. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. SOIC8/TSSOP14
XZE643 2,7/3,3/5 200 -/+ push-pull + - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 8kx8. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. SOIC14
KZSB45 2,7/3,3/5 200 +/- push-pull + - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności SłocS. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. SOIC14
K2S64B 2,7/3,3/5 2D0 -7+ push-pull - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 8kx8. Programowany czas trwania Impulsu zsrującego. 5OIC14
X25B4S 2,7/3,3/5 200 +/- push-pull - - Szeregowa (SPI) pamięć EEPROM o pojemności 8kx8. Programowany czas trwania Impulsu zerującego. SOIC14
TL7702 2,5 ustalany przy pomocy zewnętrznego kondensatora +7+ OG - - - DIPS/PLCC20/S0e
TL7705 5 ustalany przy pomocy zewnętrznego kondensatora +7+ OC - - - DIPM>LCC20/SOa
TL77BB 9 ustalany przy pomocy zewnętrznego kondensatora +7+ OC - - - DIPB/PLCC2O/SOB
TL7712 12 ustalany przy pomocy zewnętrznego kondensatora +7+ OC - - - DIPB/PLCC2U/SOS
TL7715 15 ustalany przy pomocy zewnętrznego kondensatora +7+ OC - - - DIPS/PLCC2D/SO8
TL77B7 5 0,0035 -/+ OC - - - S0B/T022G/S0TB9
TL77E9 5 0,001 +7+ OC - - - DIPS/508
TL7770 5/12/15 ustalany przy pomocy zewnętrznego kondensatora +7+ OC - - Dwa Jednakowe układy kontrolne. Możliwość programowania czasu trwania Impulsu wyjściowego, DIP16/PLCC20/SO16
TLG770S 5 2,1 +7+ push-pull - - Detekcja zaniku napięcia zasilania. DIPB/SOfl
Elektronika Praktyczna 4/98
85
PODZESPOŁY
51 BATT ON
MAX691A MAX693A MAX800L MAX800M
OSCIN OSCSEL
Rys. 20.
Opcfe
Stabilizator 5V
LOW LINĘ WDO
Opcje
ci może wynosić 2..8kB, a wyjścia zerujące mają polaryzację dodatnią lub uj emną.
Na rys. 23 przedstawiony został schemat blokowy wnętrza nieco bardziej rozbudowanych układów tej serii, które są dodatko-
SI SO
SCK C5
Rys. 24.
Alarm akustyczny
Rys. 21.
Napięcie przed stabilizatorem
Do układu detekcji statusu zasilania
Napicie stabilizowana +3,3V lub +3,0V
MAX690T/S/R MAXB02T/S/n WDI
MAXBO4T/S/R MAXBOffT/S/R
Z16644/4B U63S4/3B Z8S1B4/BB
Blok zabezpieczenia
przed błędnym
zapisani
wo wyposażone w programowany timer-watcłi-dog. Współpracuje on z układem zerującym, tak więc jeżeli po przekroczeniu zadanego czasu procesor nie obsłuży ti-mera, zostanie wyzerowany. Jeszcze więcej możliwości oferuje grupa układów: X25163/5, X25323/5 i X25643/5. Oprócz układu zerującego, pamięci EEP-ROM (odpowiednio 2kB, 4kB, 8kB) i watcłidoga, we wnętrzu każdego z tych układów znajduje się obwód śledzący napięcie zasilające. Przekroczenie dozwolonych wartości w dół lub w górę powoduje blokadę pamięci, dzięki czemu przypadkowy zapis nie będzie możliwy. Schemat blokowy tej grupy układów znajduje się na rys. 24.
Żaden z układów opracowanych przez firmę Xicor nie jest wyposażony w wejście współpracujące z przyciskiem zerowania ręcznego. W większości typowych przypadków nie jest on niezbędny, ale gdyby wystąpiła konieczność jego zastosowania, to prosta rozbudowa aplikacji (jak na rys. 25) pozwoli uniknąć tej niedogodności.
Oferta rynku
Oprócz układów, które przedstawiliśmy skrótowo w artykule, na krajowym rynku dostępne są także układy produkowane przez inne firmy (m.in. Linear Technology, Motorolę, SGS Thomson). Zdaniem autora układy skrótowo opisane w artykule stanowią reprezentatywną próbkę konfiguracji i możliwości oferowanych przez nowoczesne układy nadzorujące pracę systemów mikroprocesorowych, nazwane skrótowo ,,zerującymi".
Chcąc ułatwić Czytelnikom orientację w bardzo bogatej ofercie, w tab. 1 znajduje się zestawienie większości produkowanych w chwili obecnej układów wraz ze skróconym opisem ich wewnętrznego ,,wyposażenia".
Tab. 1 będzie z pewnością pomocna przy podjęciu decyzji technicznych. Podjęcie decyzji o zakupie może ułatwić zestawienie firm handlowych, które mają w swojej ofercie przedstawione przez nas układy. Piotr Zbysiński, AVT
Rejestr wejściowy Ś"------------------ f Dekoder strony
T32 Ta
Dekoder poleceń 1 układ sterujący __________J Dekoder 1 Rejestr t,___
------------Ś l----------Ś Matryca pamieciowB EEPROM
zerowania ~r ZS6IB3/6 Z2S323/5 Z26643/6
Kontroler napięcia zasilającego Watotidog
Blok zabezpieczenia przed błędnym zapbem Sterowanie 1 napięciem programującym r
Dystrybutorzy firm produkujących
układy zerujące:
Analog Devices: Alfine, Elbatex, Elt-ron, JM Elektronik, Micros, Soy-ter
Dallas: JM Elektronik, Soyter, WG Electronics,
Linear Technology: E2000-Setron, Eltron, Eurodis-Microdis, JM Elektronik, Macropol, Soyter
Maxim: Elatec, Elfa, Eltron, JM Elektronik, Micors, Soyter, Spezial Electronic
Xicor: E2000 Setron, Elatec, Eltron, JM Elektronik
vcc
RST
cs X25...
si
so
SCK
RESET
Przycisk zerowania ręcznego
Rys. 23.
Rys. 25.
86
Elektronika Praktyczna 4/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy
poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że
artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie pubfikowany. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 200,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo
do dokonywania skrótów.
Domofon klatkowy
Rozwiązania
zastosowane przez
konstruktora w tym
projekcie trącą nieco
myszką, ale dzięki temu
możliwe jest wykonanie
doskonałej instalacji
domofonowej w oparciu
o często spotykane, lecz
coraz rzadziej
wykorzystywane telefony
z wybieraniem
impulsowym.
Oprócz niskiego kosztu
wykonania, prezentowany
domofon jest prosty
w instalacji, ponieważ
wymaga niewielkiej liczby
przewodów łączących
poszczególne elementy
konstrukcji.
b
SIEĆ
250 mA
Można się pokusić o stwierdzenie, że ten domofon jest jakby małą centralą telefoniczną. Nie ma w tym żadnej przesady, gdyż działanie domofonu przypomina działanie aparatu telefonicznego.
Do budowy domofonu użyłem elementów stosowanych w aparatach telefonicznych produkcji krajowej. Podstawową różnicą między prezentowanym domofonem, a konstrukcjami domofonów, które były i są produkowane w kraju jest to, że ograniczono do minimum liczbę przewodów łączących centralę domofonu z poszczególnymi mieszkaniami.
Zazwyczaj jest to jeden przewód wspólny i po jednym przewodzie sygnałowym do każdego mieszka-
Projekt
044
nia. Do aparatów nie potrzeba doprowadzać przewodów zasilających, nie ma też przy aparacie przycisku do otwierania rygla. Rygiel otwiera się poprzez przekręcenie tarczą aparatu telefonicznego podłączonego do domofonu. To wszystko w znacznym stopniu ułatwia montaż domofonu oraz jego konserwację. Opisany układ domofonu działa od paru lat na mojej klatce schodowej bez żadnych zastrzeżeń.
Domofon składa się z następujących zasadniczych bloków (rys. 1):
- zespołu przełączników;
- układu rygla;
Aparaty telefoniczne
B B
Wzmacniacz
fn.cz
Ttansfornietor
telefoniczny,
UkbdantylokalnyCB
Zespól
przełączników
Zasilacz
U Wad rygla
Rygiel
24V-
Rys. 1.
- zasilacza dostarczającego napięć 24VDC, 24VAC, 10VDC;
- transformatora telefonicznego w układzie antylokal-nym;
wzmacniacza m. cz. z głośnikiem. Zespół przełączników, to listwa z izostatami niestabilnymi w liczbie równej liczbie mieszkań, do których ma być podłączona centralka domofonu. Układ rygla eliminuje dodatkowy przewód sterujący ryglem, wykorzystywany w innych konstrukcjach domofonów. Transformator telefoniczny jest standardowym transformatorem wyjętym ze starego aparatu telefonicznego, którego zadaniem jest utworzenie układu anty lokalnego. Do jednego z uzwojeń transformatora jest podłączony wzmacniacz m.cz. z głośnikiem, a do drugiego mikrofon węglowy. Zasilacz dostarcza napięcia do zasilania wzmacniacza m. cz., układu rygla, napięcia do wysyłania zewu do abonenta oraz napięcie do zasilania obwodu mikrofonowego. Model układu jest zmontowany na dwóch płytkach drukowanych, połączonych przewodami zakończonymi złączami wielopinowymi, co ułatwia montaż układu oraz jego uruchomienie.
Zasada działania
Domofon wykorzystuje zasadę działania aparatu telefonicznego. Centralnym elementem domofonu jest transformator telefoniczny w układzie antylokalnym (rys 2). Uzwojenie Li jest
Elektronika Praktyczna 4/98
87
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Do
wzmacniacza m. cz.
Rys. 2.
to uzwojenie, do którego jest przyłączony wzmacniacz m. cz. Uzwojenia L2 i L3 oraz rezystory R4 i R5 wchodzą w skład obwodu mikrofonu.
Działanie układu jest następujące: traktując mikrofon jako źródło siły elektromotorycznej widzimy, że kierunki prądów płynących w uzwojeniach L2 i L3 transformatora są przeciwne. Liczba zwojów w uzwojeniach L2 i L3 oraz rezystancja całkowita uzwojenia L2 i L3 są tak dobrane w stosunku do łącza (linii abonenta), że prądy płynące przez uzwojenia L2 i L3 dają praktycznie takie same spadki napięć. Wobec przeciwnych kierunków tych prądów, nie wytworzą one żadnego strumienia, a co za tym idzie nie przedostaną się do wzmacniacza m. cz.
Krótko mówiąc, zadaniem takiego układu jest niedopuszczenie do obwodu wzmacniacza prądu przemiennego wytworzonego przez mikrofon. Natomiast prądy przychodzące z łącza abonenta przepływają przez uzwojenia L2 i L3 w tym samym kierunku wytwarzając zgodne co do kierunku strumienie i w rezultacie przenoszą się do wzmacniacza m. cz.
Jak widać ze schematu (rys. 3), równolegle do uzwojenia Li transformatora telefonicznego są podłączone przeciwstabnie diody Dl i D2. Stanowią one tzw. obwód przeciwtrzaskowy (ogranicznik napięcia do ą0,7V). W czasie normalnej rozmowy napięcie indukowane w uzwojeniu Li jest rzędu ułamka wolta, wobec czego diody Dl i D2 nie przewodzą.
Gdy napięcie wzrośnie powyżej wartości napięcia przewodzenia diody, dioda przewodzi bocznikując we-
jscie wzmacniacza m. cz. W rezultacie nie słychać w głośniku ewentualnych trzasków.
Biegun dodatni zasilacza 24VDC jest połączony przez zespół przełączników oraz linię do aparatu w mieszkaniu, drugi przewód (wspólny) od aparatu jest podłączony do uzwojenia L2 transformatora telefonicznego centralki domofonu. Obwód rozmowny zamyka się do masy poprzez uzwojenia L2 i L3 oraz rezystory R4 i R5 i wkładkę mikrofonową. W przypadku gdy słuchawka aparatu jest odłożona, w opisanym obwodzie nie płynie prąd. Gdy słuchawka zostanie podniesiona, to w wyżej opisanym obwodzie rozmownym popłynie z zasilacza prąd zasilania mikrofonu. W obwodzie tym podczas rozmowy zmienia się rezystancja mikrofonu węglowego, w związku z tym płyną również prądy rozmowne. Prąd rozmowny wytworzony w aparacie abonenta (w mieszkaniu) płynąc w tym obwodzie, indukuje w uzwojeniach wtórnych transformatora centralki domofonu napięcie, które następnie jest wzmacniane we wzmacniaczu m. cz.
W obwód rozmowny jest włączony rezystor Rx. Spadek napięcia na tym rezystorze steruje układem rygla. Wartość rezystora Rx jest tak dobrana, aby spadek napięcia wynosił powyżej 0,5V przy zwartych przewodach do abonenta i przy rezystancji pętli zwarciowej nie większej niż 15O. Przy podniesionej słuchawce spadek napięcia na rezystorze Rx powinien być mniejszy niż 0,5V. Dobierając wartość rezystora Rx powinniśmy uwzględnić to, że wszyscy abonenci mogą
podnieść słuchawkę, co automatycznie spowoduje zmniejszenie rezystancji obwodu rozmownego. W tym przypadku zwiększenie spadku napięcia na rezystorze nie może spowodować włączenia tranzystora Tl i otwarcia zamka rygla. Orientacyjna rezystancja wejściowa aparatu telefonicznego produkcji polskiej w stanie rozmowy wynosi dla prądu stałego maksymalnie 600O.
W obwodzie sterującym pracą rygla zastosowałem popularny układ NE555 w funkcji wyłącznika czasowego. Działanie układu rygla jest następujące: przy podniesieniu słuchawki przez abonenta w mieszkaniu, spadek na Rx wynosi około 0,2V co nie powoduje zadziałania tranzystora Tl i T2 i wyzwolenia układu czasowego NE555.
Po pokręceniu tarczą numerową aparatu, zwierają się styki, które bocznikują aparat telefoniczny, co powoduje obniżenie się rezystancji obwodu. Następuje zwiększenie wartości prądu płynącego w obwodzie i zwiększenie spadku napięcia na Rx do wartości około 0,6V. Powoduje to zadziałanie tranzystora Tl oraz T3, wyzwolenie układu czasowego NE555 i uruchomienie rygla zamka. Rygiel otwarty jest przez czas zależny od doboru wartości elementów R7 i C15. Czas otwarcia rygla oblicza się według wzoru T = 1,1xR7xC15. Czas otwarcia proponuję ustawić na 3..5 sekund.
Wysyłanie zewu z centrali domofonu do aparatu w mieszkaniu odbywa się poprzez przyciśnięcie przycisku izostatu danego mieszkańca (schemat połączeń na rys. 4). Napięcie zmienne 24V jest przy naciśnięciu przycisku podawane na aparat telefoniczny, gdzie powoduje zadziałanie dzwonka w aparacie abonenta. Przy zasilaniu dzwonka aparatu dość niskim napięciem zmiennym (24V), które jest w stanie uruchomić dzwonek, należy zwrócić uwagę na kondensator Cl7. Jego pojemność powinna być jak największa, aby opór dla prądu zmiennego stawiany przez ten kondensator był
jak najmniejszy. W przypadku, kiedy po wysłaniu zewu do abonenta dzwonek w aparacie nie będzie się odzywał lub będzie dzwonił bardzo cicho, należy wyregulować dzwonek w sposób mechaniczny. Można też zwiększyć pojemność kondensatora Cl7.
W zasilaczu należy zwrócić uwagę na filtrację napięcia zasilania obwodu mikrofonu. Kondensator filtrujący C9 powinien mieć pojemność nie mniejszą niż 4700|iF, aby tętnienia były jak najmniejsze. Do zasilania wzmacniacza m.cz. i układu rygla jest zastosowany stabilizator scalony typu 7810. Napięcie przemienne do zasilania zewu jest brane bezpośrednio z uzwojenia wtórnego transformatora zasilającego.
Transformator zasilający zastosowany w domofonie, to transformator typu TS8/ 2, który dostarcza na wtórnym uzwojeniu napięcia o wartości co najmniej 24V. Można zastosować transformatory innych typów, zwracając uwagę na napięcie wtórne, aby było nie mniejsze niż 24V. Przy mniejszym napięciu może nie zadziałać dzwonek w aparacie abonenta.
Wzmacniacz m.cz. wykonany został z użyciem układu scalonego produkcji krajowej UL1401. Jest to fabryczna aplikacja tego układu. Poziom wyjściowy ze wzmacniacza reguluje się za pomocą potencjometru Pl, tak aby nie występowały sprzężenia między mikrofonem a głośnikiem wzmacniacza. Aby ograniczyć wymiary zastosowałem głośnik
0 średnicy 5,5cm, o mocy 0,25VA i impedancji 8Q. Zastosowany mikrofon węglowy typu MB61 o średnicy 3cm lub trochę większy typu CB68 o średnicy 4,5cm.
Po zmontowaniu układu
1 podłączeniu abonentów należy go wyregulować.
Regulacji trzeba poświęcić trochę czasu ze względu na potrzebę dobrania wartości rezystora Rx i regulacji potencjometrami Pl i P2 oraz dobrania odległości między głośnikiem a mikrofonem. W rozwiązaniu modelowym użyłem jako Rx rezystora o wartości 6O/1W, który dobrałem eksperymentalnie.
88
Elektronika Praktyczna4/98
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 3.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 330Q
R2: 100Q
R3: Ó8OQ
R4: 200Q
R5: 2,2kQ
R6: 4,7kQ
R7: 22kQ (dobrać wg
podanego wzoru)
R8, RIO: lka
R9: 10ka
Rx: ÓQ/1W ew. dobrać
Pl: 47kQ
P2: 220Q
Kondensatory
Cl, C2: 470^F/25V
C3: 560pF
C4: 4,7^F/1ÓV
C5: l,5nF
Có, C16: 47^F/25V
C7: 220^F/25V
C8: 10^F/25V
C9: 4700^F/50V
CIO, Cli, C12: 47^F/50V
Cl3: 220nF
C14: lOnF
C15: 22..47^F/25V* (dobrać
wg podanego wzoru)
Cl7: 2,2^F/63V
Półprzewodniki
D1..D6: 1N4006
US1: UL1401
US2: UA7810C
US3: NE555
Tl, T3: BC338
T2: BD135
Różne
Głośnik 0,25VA/8Q
Mikrofon MB61 lub CB68
TRI: sieciowy TS8/2 lub inny
o napięciu wtórnym 24 V
TR2: telefoniczny np. TR-
140-CB
Dokładnej regulacji progu zadziałania rygla dokonuje się za pomocą potencjometru P2. Robi się to w następujący sposób: po skręceniu suwaka potencjometru do masy układu, przy podniesionej słuchawce któregoś z abonentów (najlepiej dwóch) zwiększamy rezystancję potencjometru do chwili, gdy zadziała rygiel. Wtedy należy cofnąć potencjometr, aż do momentu kiedy zaczep puści. Następnie trzeba sprawdzić, czy przy pokręceniu tarczą rygiel zadziała. Jeżeli nie, to należy czynności powtórzyć z większą precyzją.
Następnie, potencjometrem Pl ustawiamy odpowiedni poziom słyszalności z głośnika tak, aby nie powodować sprzężeń między
Elektronika Praktyczna4/98
89
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 4.
głośnikiem a mikrofonem. Odległość między głośnikiem a mikrofonem dobieramy eksperymentalnie; im większa tym lepiej. Proponuję, aby po zmontowaniu i wyregulowaniu domofonu, płytkę zabezpieczyć od strony druku roztworem kalafonii w spirytusie. Pozwoli to uniknąć korozji i negatywnych wpływów wilgoci na pracę układu.
Montaż domofonu ze względu na jego prostą konstrukcję i niewielką liczbę kabli połączeniowych jest bardzo prosty i przyjemny. Regulacja nie powinna sprawić trudności, nawet początkującemu elektronikowi.
Jeżeli na swojej klatce nie masz jeszcze domofonu, proponuję abyś wykonał ten tani układ, który zaskoczy swoją funkcjonalnością zarówno Ciebie jak i Twoich sąsiadów. Krzysztof Górski, SO2GCL
Literatura:
1. "Telekomunikacja" Feliks MICHALSKI PWSZ 1970 Wyd. V.
2. "Zarys telekomunikacji" Alicja BOGDAŃSKA WSPP Wyd. V.
3. "Zastosowania analogowych układów scalonych" Sidney SOCLOF WKŁ 1991 Wyd. I.
90
Elektronika Praktyczna4/98
FORUM
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania I uwagi Czytelników EP, w której chcemy pomagać w rozwiązywaniu problemów powstałych podczas uruchamiania oferowanych przeznas kitów, a także innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum" jest korekta błędów, które pojawiły się w publikowanych przeznas artykułach. Pytania do "Forum" można zgłaszać listownie na adres redakcji lub poprzez internetowa listę dyskusyjną Elektroniki Praktycznej. Szczegółowe informacje na temat tej listy można znaleźć pod adresem:
http://www.jm. com.pl/klub-ep
DYSKUSYJNA
Audiofilski potencjometr
elektroniczny
kitAVT-369
2/98
W opisie konstrukcji "Potencjometru audio filskiego" wystąpiły następujące błędy (rys. 1):
- Tranzystor T15 został na schemacie z rys. 1 (w EP2/ 98) narysowany odwrotnie. Wyprowadzenia drenu i źródła powinny być zamienione miejscami.
- Wyprowadzenie 12 inwer-tera IC7H powinno być połączone z wejściami zegarowymi IC3, IC4, IC2B.
- Końcówka połączona na schemacie z rys. 1 (EP2/98) z wyjściem inwertera IC7H powinna być połączona z masą zasilania.
- Elementy C25, C28 i C29 mają różne wartości na schemacie i w wykazie elementów. Jako prawidłowe należy przyjąć wartości podane w wykazie (C25=47O|J.F zamiast 100uF\ C28 i C29=47|J.F zamiast 22\iF).
Niezbędne poprawki przedstawiono na rysunku poniżej.
R1SI lOOk
Alarm samochodowy "Projekty Czytelników" 024
Opublikowany w dziale "Projekty Czytelników" projekt alarmu samochodowego wzbudza duże zainteresowanie wśród Czytelników EP. Podczas przygotowywania materiałów do druku popełniliśmy błąd, który spowodował, że w wykazie elementów nie podaliśmy wartości pojemności kondensatorów zastosowanych w urządzeniu. Podajemy je w ramce obok.
Podczas uruchamiania układu należy sprawdzić, czy
odstępy czasu generowane przez poszczególne timery odpowiadają wymaganiom aplikacji. Jeżeli okaże się, że niezbędna jest niewielka korekta, można jej dokonać przy pomocy zmiany wartości rezystorów ustalających stałą czasową. Jeżeli zmiany czasów muszą być większe niż ok. 3O..5O% wartości aktualnej, modyfikacji należy dokonać poprzez zmianę pojemności kondensatorów.
IKA EPll/95
Cl: 470|iF/25V
C2, C3, C8, C17: lOOnF
C4, C9, C14, C15, C16: 22OnF
C5: 22..220|iF/l6V (dobrać indywidualnie)
C6: 100..680nF (dobrać indywidualnie)
C7: 100|iF/l6V
CIO: 10|iF/l6V (dobrać indywidualnie)
Cli: 47|iF/l6V
C12: 470nF
C13: dobrać wraz z R13 zgodnie z uwagami w tekście
artykułu
Elektronika Praktyczna 4/98
g Międzynarodowy magazyn elektroników hobbistów i profesjonalistów
5/98 maj 5 zł 90 gr
^A
ZASILACZ_Q
UMfm IM' KIW
u c
\,
ŁONOWY
,ENOWYCH
TEST:
PRZEGLĄD!
LUTOWNICZYCH
PODZESPOtT:
NOWE MIKROKONTROLERyJ'. i-FIRMY , \tV-
Micro
Indgks 357t77 * ISSN 1E3Q-352Łi
77123D
352986
i
05>
Germany 4.5DM France 16FF
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Dźwięk i bezpieczeństwo
W artykule prezentujemy
opis sygnalizatora
akustycznego, który dzięki
współpracy z reflektorami
oświetlającymi chroniony
teren, pozwala zapobiec
niezbyt sympatycznym
postępkom złodziei.
Reflektory z pasywnymi czujnikami podczerwieni (PIR) oferowane są w wielu sklepach po przystępnych cenach. Reflektory te włączają się na pewien czas, jeśli detektor podczerwieni wy-kryje ciepło promieniowane przez ciało ludzkie. Jeśli więc ktoś pojawi się w polu "widzenia" detektora o promieniu około 10 metrów, reflektor zostaje włączony.
Droższe modele zapewniają możliwość regulacji czasu świecenia, natomiast w modelach tańszych jest on stały i wynosi około 4 minut. Detektor reaguje na oświetlenie pochodzące z otoczenia i blokuje układ w porze dziennej. Reflektory te są bardzo przydatne, ponieważ można je umieścić w taki sposób, by oświetlały podjazd i chodnik prowadzący do drzwi wejściowych. Ulokowane na bocznych ścianach i z tyłu budynku także będą odstraszały włamywaczy.
Należy pamiętać, że tego typu zewnętrzne urządzenia alarmowe nie powinny być połączone z wewnętrznym układem alarmowym domu, między innymi dlatego, że domownicy przypadkowo mogą je włączyć. Należy też liczyć się z możliwością przypadkowych włączeń reflektorów, np. przez kota, psa lub nawet spadającą gałąź.
Nie ma żartów
Byłoby niewątpliwie korzystnie, gdyby słysząc dźwięk intruz pomyślał, że spowodował zadziałanie alarmu. Dobrze wiadomo, że odstraszanie włamywaczy wymaga w równym stopniu technologii, jak i wszelkiego rodzaju psychologicznych "podstępów".
Dla przykładu: obudowa podobna do urządzenia alarmowego, znajdująca się na bocznej ścianie budynku, jest niemal równie skuteczna jak autentyczny alarm. Intruz, który znajdzie się w polu działania czujnika PIR powoduje włączenie reflektora, ten zaś uruchamia urządzenie opisywane poniżej, generujące nieprzyjemny sygnał akustyczny. Potencjalny włamywacz raczej nie będzie uważał sygnału akustycznego za skutek włączenia reflektora i zresztą
nie ma to znaczenia. Efektem będzie spłoszenie i ucieczka intruza. Dźwięk alarmu nie jest tak głośny, by przeszkadzać mieszkańcom sąsiednich domów, na pewno jednak zwróci uwagę kogoś znajdującego się w pobliżu.
Włamywacz może spodziewać się, że sygnał ten zapowiada włączenie syreny alarmowej, o ile tylko zostanie dłużej w tym samym miejscu. Może nawet pomyśleć, że policja lub firma ubezpieczeniowa zostały zaalarmowane przez automatyczny system telefoniczny. W obu tych przypadkach na pewno nie będzie długo zwlekał z ucieczką.
Istnieje druga możliwość wykorzystania urządzenia, która może zresztą być połączona z pierwszą. Polega ona na umieszczeniu drugiego brzęczyka wewnątrz domu, dzięki czemu mieszkańcy zostaną ostrzeżeni po włączeniu reflektorów. Jest to o tyle pożyteczne, że włączone na zewnątrz światło może pozostać niezauważone, jeśli zasłony są zaciągnięte.
Urządzenie może ostrzegać przed zbliżaniem się jakiejś osoby lub wręcz nawet może służyć jako automatyczny "dzwonek" do drzwi wejściowych. Należy jednak liczyć się z możliwością błędnych uruchomień. Z tego też powodu instalacja brzęczyka wewnątrz domu, zwłaszcza w przypadku gdy reflektor z czujnikiem PIR ulokowany jest z tyłu budynku, może nie być dobrym pomysłem, gdy mieszkańcy są w podeszłym wieku lub nie są w pełni sprawni -fałszywe alarmy będą przyczyną niepotrzebnego zdenerwowania.
Duża autonomiczność
Urządzenie wraz z bateriami zamknięte jest w niewielkiej wodoszczelnej obudowie. Połączenie elektryczne z reflektorem nie jest potrzebne. Można nawet użyć zwykłej obudowy, o ile tylko urządzenie zostanie umieszczone w taki sposób, by nie padał na nie deszcz. Obudowa podana w wykazie elementów nadaje całości "profesjonalny" wygląd, przypominający prawdziwe urządzenie alarmowe.
Elektronika Praktyczna 5/98
13
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Pobór prądu wynosi w stanie standby tylko 400uA i zestaw 6 baterii alkalicznych powinien wystarczyć na kilka miesięcy pracy urządzenia, nawet jeśli zadziała ono kilkakrotnie w tym czasie. Ponieważ włączanie i wyłączanie urządzenia przez użytkownika nie wydaje się celowe, nie wyposażono go w włącznik.
Urządzenie można zamontować na dowolnej ścianie zewnętrznej budynku tak, aby osoby niepowołane nie mogły się do niego dostać. Musi być jednak umieszczone w taki sposób, by w nocy na jego czujnik fotoelektryczny mogło padać światło reflektora z czujnikiem PIR, natomiast nie docierało do niego światło z jakichkolwiek innych źródeł.
Prototyp był umieszczony w odległości około lOm od reflektora, a więc w podobnej odległości, w której musi znaleźć się osoba, by spowodować włączenie reflektora. Może więc zdarzyć się, że nasze urządzenie zacznie emitować dźwięk w momencie, gdy intruz znajdzie się bezpośrednio pod nim. Otwory ułatwiające wydobywanie się dźwięku wykonane są w dolnej części obudowy, tak więc brzęczyk może być bardzo nieprzyjemny dla kogoś znajdującego się bezpośrednio pod nim.
Urządzenie zostaje zablokowane, gdy oświetlenie zewnętrzne (dzienne) przekracza określony poziom. Zapobiega to uruchomieniu alarmu dźwiękowego przez
np. światło słoneczne docierające do czujnika między gałęziami drzew. Czas emisji sygnału akustycznego może wynosić od 3 do 30 sekund.
Opis układu
Schemat ideowy alarmu przedstawia rys. 1. Układ ICl to podwójny wzmacniacz operacyjny CMOS, wybrany ze względu na bardzo niski spoczynkowy pobór prądu, wynoszący około IOOuA. Układ IC2 to podwójny timer, także wykonany w technologii CMOS i pobierający prąd o bardzo małym natężeniu - około IOOuA. Timer IC2a działa jako przerzutnik monostabilny, natomiast timer IC2b - jako przerzutnik astabilny.
Obydwa wzmacniacze operacyjne funkcjonują jako komparatory. Jeśli napięcie podane na ich nie-odwracające wejście (+) przekracza potencjał wejścia odwracającego (-), na wyjściu panuje stan wysoki (bliski dodatniemu napięciu zasilania), w przeciwnym zaś przypadku - stan niski (bliski 0V).
Wejścia odwracające obu wzmacniaczy połączone są dzielnikiem napięcia z rezystorami R3 i R4. Ponieważ ich rezystancje są jednakowe, podzielone napięcie wynosi około połowy napięcia zasilania, czyli 4,5V.
Wejście nieodwracające wzmacniacza ICla połączone jest z kolejnym dzielnikiem napięciowym, składającym się z elementów R5,
R6, R7 i VR2. Jeśli potencjometr VR2 ustawiony jest na minimum, współczynnik podziału dzielnika wynosi 1/2 i napięcia na wyprowadzeniach 2 i 3 będą identyczne. Jeśli rezystancja VR2 wzrośnie, napięcie na wyprowadzeniu 3 stanie się wyższe niż na wyprowadzeniu 2. W efekcie na wyjściu wzmacniacza ICla pojawi się stan wysoki, a dioda LED Dl zostanie włączona. Rezystor RIO ogranicza natężenie prądu płynącego przez tę diodę.
W układzie znajduje się jeszcze jeden dzielnik napięcia, składający się z rezystora Rl, potencjometru VRl i fotorezystora R2. Ze wzrostem natężenia światła padającego na fotorezystor jego rezystancja zmniejsza się, spada więc napięcie w punkcie połączenia elementów Rl i Cl. Powolne zmiany natężenia oświetlenia nie mają wpływu na działanie dalszej części układu, ponieważ kondensator Cl blokuje wolne zmiany napięcia. Przez kondensator Cl przedostają się jednak wszystkie szybkie zmiany napięcia. I tak, skok oświetlenia fotorezystora powoduje skokową zmianę napięcia w punkcie wspólnym Rl i Cl, co powoduje chwilowy spadek potencjału wyprowadzenia 3 układu ICla poniżej poziomu napięcia na wyprowadzeniu 2 tego układu. W efekcie na wyjściu układu ICla pojawia się stan niski, a dioda LED Dl zostaje wyłączona do momentu powrotu potencjału na
D4 1N4001
Rys. 1. Schemat ideowy urządzenia odstraszającego nieproszonych gości.
14
Elektronika Praktyczna 5/98
PROJ E KTY ZAGRANICZNE
wejściu 3 do poprzedniego stanu, co trwa około 1 sekundy.
Skok napięcia na wyjściu ICl dociera przez kondensator C2 do wejścia wyzwalającego 6 przerzut-nika mono stabilne go IC2a. Prze-rzutnik generuje impuls i na wyjściu 5 na pewien czas pojawia się stan wysoki. Czas trwania impulsu zależy od wartości elementów R14, VR3 i C4. W przypadku wartości jak na schemacie minimalna długość impulsu wynosi około 3 sekund (minimalna rezystancja VR3), maksymalna natomiast około 30 sekund. Wartości te zależą od tolerancji kondensatora C4.
Należy zauważyć, że na wejście wyzwalające IC2a podane jest napięcie zasilania, co zapobiega przypadkowym wyzwoleniom. Załóżmy także - co zostanie wyjaśnione dalej - że na wejście zerujące przerzutnika podany jest stan wysoki, a więc przerzutnik jest aktywny.
Jeśli na wyjściu 5 timera IC2a panuje stan wysoki, timer IC2b jest odblokowany i działa jako generator astabilny. Na jego wyjściu 9 pojawia się ciąg impulsów, wysterowujący brzęczyk. Po zakończeniu impulsu przerzutnika monostabilnego, na wejściu 10 timera IC2b pojawia się stan niski, timer zostaje zablokowany, a sygnał akustyczny znika.
Częstotliwość pracy generatora astabilnego określają elementy R15, R16 iC5. W układzie nie zapewniono możliwości regulacji tej częstotliwości, ponieważ jej wartość nie jest szczególnie istotna. W przypadku wartości elementów jak na schemacie, częstotliwość ta wynosi około 3Hz, a więc w ciągu 1 sekundy wystąpią 3 impulsy. Wyższą lub niższą częstotliwość uzyskać można zmniejszając lub zwiększając pojemność kondensatora C5.
Działanie układu modyfikuje wzmacniacz operacyjny IClb, którego wejście nie odwracające (5) połączone jest z fotorezystorem. Przy oświetleniu dziennym rezystancja fotorezystora jest mniejsza niż połączenie rezystancji VRl i Rl, w związku z czym napięcie na wyprowadzeniu 5 jest niższe niż na wyprowadzeniu 6 układu IClb. Na wyjściu tego wzmacniacza będzie więc stan niski, który nie wpływa na działanie dalszej
Rys. 2. Schemat rozmieszczenia elementów oraz mozaika ścieżek na płytce urzqdzenia.
części układu. Na wejście zerujące 4 układu IC2a doprowadzane jest bowiem przez rezystor Rl3 niskie napięcie, blokujące przerzutnik monostabilny, który nawet w przypadku pojawienia się impulsu wyzwalającego nie zadziała.
Gdy natężenie oświetlenia spada poniżej wartości progowej od-p owi a daj ąc ej na s ta wi e po tenc j o -metru VRl, rezystancja fotorezystora staje się większa od sumy rezystancji VRl i Rl, i napięcie na wyprowadzeniu 5 układu IClb staje się wyższe niż na wyprowadzeniu 6. Na wyjściu układu IClb pojawia się stan wysoki i dioda LED D2 zostaje włączona. Wysoki stan przez diodę D3 dociera do wejścia zerującego 4 układu IC2a i uaktywnia go. Poziom oświetlenia, przy którym to następuje, zależy od nastawy potencjometru VRl.
Jeśli włączony zostaje reflektor z czujnikiem PIR, światło padające na fotorezystor R2 powoduje spadek napięcia na wyjściu IClb. Gdyby w układzie nie było kondensatora C3, przerzutnik monostabilny zostałby zablokowany. Zadaniem kondensatora C3 jest więc uniemożliwienie zablokowania przerzutnika. Gdy na wyjściu wzmacniacza operacyjnego IClb jest stan wysoki, następuje ładowanie kondensatora C3. W momencie spadku napięcia na wy-
jściu IClb kondensator ten przez pewien czas utrzymuje wysoki stan na wejściu zerującym przerzutnika monostabilnego, który pozostaje odblokowany. Kondensator C3 rozładowuje się z dużą stałą czasową przez rezystor Rl3 i w przypadku wartości elementów jak podano na schemacie, zapewnia generację impulsu
0 maksymalnej długości wynikającej zwartości VR3, Rl4 i C4.
Dioda D3 zapobiega rozładowaniu kondensatora C3 przez wyjście wzmacniacza operacyjnego IClb, gdy panuje na nim stan niski. Należy zauważyć, że czas trwania stanu wysokiego na wejściu 4 przerzutnika monostabilnego IC2a jest zbliżony do maksymalnej długości impulsu tego przerzutnika, co zapewnia możliwość poprawnej pracy przerzutnika.
Rezystory R8 i R9 tworzą pętle słabego dodatniego sprzężenia zwrotnego wzmacniaczy ICl a
1 IClb, które przyspiesza proces przełączania. Jedną z konsekwencji obecności tego sprzężenia jest to, że zablokowanie układu przy wzrastającym natężeniu oświetlenia rano następuje dla nieco większej wartości natężenia niż natężenie powodujące zadziałanie układu w nocy. Dioda D4 zabezpiecza układ przed skutkami odwrotnego włączenia baterii i ogranicza napięcie zasilania do 8,3V.
Elektronika Praktyczna 5/9S
15
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Dioda LED Dl jest włączona i zostaje na moment wyłączona w przypadku skokowego wzrostu oświetlenia foto rezystora. Dioda LED D2 jest wyłączona i zostaje włączona po spadku natężenia oświetlenia poniżej wartości progowej. Diody LED służą wyłącznie do celów testowania i regulacji układu. Ponieważ pobierają prąd o dużym natężeniu, po zakończeniu uruchamiania układu zostają odłączone.
Ponieważ napięcia na wejściach wzmacniaczy operacyjnych ustalane są przez dzielniki napięciowe, przy spadku napięcia zasilania zostaną one proporcjonalnie obniżone i relacja między nimi nie ulegnie zmianie, co oznacza, że układ będzie działał prawidłowo mimo starzenia się baterii. Jeśli jednak napięcie spadnie poniżej 6V, sygnał akustyczny prawdopodobnie nie będzie już dostatecznie głośny i baterie należy wtedy wymienić. Spoczynkowy pobór prądu przez układ określa maksymalny czas pracy baterii. Na pobór ten składają się prądy układów scalonych oraz dzielników napięciowych. Użyte w nich rezystory mają bardzo duże wartości i pobór prądu jest niewielki.
Natężenie prądu płynącego w gałęzi zawierającej fotorezystor zależy od nastawy potencjometru VRl i natężenia światła padającego na fotorezystor. Po umieszczeniu układu w obudowie, fotorezystor zasłonięty jest czerwoną wodoszczelną przesłoną, co ogranicza ilość padającego światła, a więc jego rezystancja wzrośnie. W praktyce potencjometr VRl zostanie najprawdopodobniej ustawiony na maksymalną wartość rezystancji, wobec czego natężenie prądu płynącego przez tę gałąź będzie bardzo małe - około 60uA przy dziennym oświetleniu. W nocy spadnie on jeszcze bardziej, ponieważ rezystancja foto-rezystora będzie bardzo duża.
Montaż i uruchomienie
Urządzenie montowane jest na jednostronnej płytce drukowanej, której mozaika ścieżek oraz schemat rozmieszczenia elementów widnieją na rys. 2.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania dwóch zworek, a następnie montować rezystory. Re-
zystor R8 ma wyjątkowo dużą rezystancję - 100ML2 -takie rezystory nie są łatwo dostępne i może okazać się konieczne użycie dwóch połączonych szeregowo rezystorów 4.7MO,. W następnej kolejności montowane są diody D3 i D4 (uwaga na polaryzację) oraz kondensatory (uwaga na sposób montażu elektrolitów). Kolejny etap stanowią diody LED - zazwyczaj katody mają krótsze wyprowadzenia. Następnie montujemy podstawki pod układy scalone i potencjometry montażowe.
Brzęczyk ma wyraźnie zaznaczone na obudowie wyprowadzenie, na które należy podawać wyższy potencjał. W przypadku zamiany wyprowadzeń brzęczyk nie będzie działał. Projektując płytkę przewidziano możliwość połączenia dwóch brzęczyków równolegle - drugi byłby wówczas zainstalowany wewnątrz mieszkania. W takiej sytuacji należy użyć brzęczyków małej mocy. Fotorezystor należy przyluto-wać pozostawiając pełną długość wyprowadzeń, na które należy nałożyć koszulki. Umożliwi to właściwe usytuowanie fotorezys-tora w stosunku do otworu w obudowie.
Wyprowadzenia baterii należy przy lutować do punktów oznaczonych na płytce "+9V" (przewód czerwony) i "0V" (przewód czarny). Podczas prób rozsądnie byłoby zakleić otwory obudowy znajdujące się pod brzęczykiem taśmą samoprzylepną, co osłabi nieco natężenie dźwięku. Na zakończenie wstawiamy układy scalone w podstawki. Są to układy CMOS i należy zachować podstawowe środki ostrożności - przed wzięciem ich do ręki dotknąć uziemionego przedmiotu.
Przed dalszym montażem urządzenia należy dokładnie przetestować działanie układu. Pierwszy krok stanowi sprawdzenie prawidłowości wlutowania podzespołów. Następnie należy ustawić suwak potencjometru VR2 w środkowym położeniu - zapewni to średnią czułość układu, najpewniej odpowiednią do warunków eksploatacji urządzenia. Ustawić potencjometr VRl w skrajnym lewym położeniu (obrót przeciwny do ruchu wskazówek zegara, widziany od strony krawędzi płyt-
ki). Prawdopodobnie potencjometr ten pozostanie w tym właśnie położeniu. Ustawić potencjometr VR3 w skrajnym prawym położeniu (obrót zgodny z ruchem wskazówek zegara, widziany od strony krawędzi płytki), co da minimalny czas trwania impulsu generatora monostabilnego. Podłączyć baterię i skierować powierzchnię fotorezystora w stronę okna lub żarówki i zasłonić ją dłonią. Odsłonić szybko fotorezystor i sprawdzić, czy dioda LED Dl zostaje wyłączona na czas około 1 sekundy. Zakleić np. plasteliną światłoczułe okienko fotorezystora i sprawdzić, czy dioda D2 zostaje włączona i pozostaje w tym stanie. Może to nastąpić dopiero po upływie nawet kilku sekund.
Po szybkim odsłonięciu fotorezystora - o ile pomieszczenie jest dostatecznie jasne - na kilka sekund, powinien zadziałać brzęczyk. Zasłonięcie fotorezystora palcem zamiast zaklejenia go plasteliną może okazać się niewystarczające - na powierzchnię światłoczułą może paść trochę światła i uniemożliwić przeprowadzenie tego testu.
Jeśli układ działa w sposób zadowalający, należy przeciąć po jednym z wyprowadzeń każdej z diod LED, tak jednak, by można było je ponownie zlutować, jeśli okaże się to konieczne.
Montaż w obudowie
Płytkę drukowaną wkładamy do obudowy w taki sposób, aby fotorezystor znalazł się od strony, która będzie skierowana w stronę reflektora z czujnikiem PIR.
Rogi płytki należy zaokrąglić pilnikiem tak, by można było zamocować pokrywę obudowy. Następnie należy wyjąć płytkę i wykonać w obudowie otwór pod fotorezystor. Otwór ten należy następnie zasłonić przezroczystą i wodoszczelną płytką, co dodatkowo nada urządzeniu profesjonalny wygląd. W prototypie zastosowano soczewko watą część osłony neonowego wskaźnika napięcia sieciowego, przyciętą tak, by pozostał 4-mm nagwintowany fragment, ułatwiający montaż w obudowie. Otwór wykonany w obudowie powinien umożliwiać ciasne wpasowanie odciętej części, a przed dokręceniem nakrętki
16
Elektronika Praktyczna 5/98
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
należy pokryć okolicę otworu środkiem uszczelniającym. Po wstawieniu płytki do obudowy należy tak zgiąć wyprowadzenia fotorezystora, by znalazł się tuż za umocowaną w otworze obudowy soczewką.
Po określeniu położenia brzę-czyka należy wywiercić pod nim otwór o takiej średnicy, by zmieścił się w nim gumowy przepust o średnicy wewnętrznej 8mm. To także chronić będzie urządzenie przed penetracją wilgoci.
Eksploatacja
Urządzenie można zawiesić na ścianie budynku przy pomocy dwóch gwoździ, które powinny być wbite w odległości zależnej od wymiarów obudowy.
Jeśli w okolicy znajduje się źródło światła włączane na noc, np. reflektor na sąsiednim budynku, konieczna jest albo zmiana usytuowania modułu, albo przymocowanie do obudowy fragmentu rurki w taki sposób, by na fotorezy stor padało wyłącznie światło z reflektora z czujnikiem PIR.
Jeśli zachodzi potrzeba regulacji czułości, należy użyć potencjometru VR2. Obrót zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara powoduje zmniejszenie czułości. Jeśli trzeba zmienić próg zadziałania urządzenia, należy użyć potencjometru VR1. Obrót VR1 w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara spowoduje włączanie przy wyższym natężeniu oświetlenia. W przypadku pozostawienia nastawy wykorzystywa-
nej podczas uruchamiania układu, urządzenie będzie działać dopiero w niemal zupełnych ciemnościach, co obniży pobór prądu. Teraz można ustawić przy pomocy potencjometru VR3 wymagany czas działania brzęczyka. Nie zapomnijmy odkleić taśmy znajdującej się na brzęczyku!
Jeśli wykorzystywany jest drugi brzęczyk, połączenie z nim wykonać należy używając podwójnej złączki przewodowej i przewodów. Złączkę można umieścić obok pojemnika z bateriami. W obudowie należy wykonać otwór do poprowadzenia przewodów łączących z drugim brzęczy-kiem, po czym otwór trzeba uszczelnić np. używając przepustu gumowego. Przewody mogą być dość cienkie i rozsądnie długie, np. może to być przewód głośnikowy, który dodatkowo ułatwi właściwe podłączenie drugiego brzęczyka. Brzęczyk ten można umieścić w niewielkim pudełku z tworzywa i przymocować do ściany wewnątrz mieszkania.
W przypadku wysokiej wilgotności na płytce drukowanej może kondensować się para wodna, powodując błędne działanie układu (nie zaobserwowano tego w przypadku prototypu). Środek zapobiegawczy to spryskanie obu powierzchni płytki lakierem lub smarem silikonowym. Terry de Vaux-Balbirnie, EPE
Ańykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(0,25W, 5%, z wyjątkiem R2
węglowe warstwowe)
Rl: 22kQ
R2: ORP12 (lub podobny
fotorezystor)
R3, R4, R5: Ó,8MQ
R6: 5,ÓMQ
R7: 1,2MQ
R8: 100MO (patrz tekst)
R9: 220kO
RIO, Rl 1: Ó80O
R12, R13: lMn
R14, R15: lOOka
R16: 10MO
VR1: lOOka potencjometr
miniaturowy, montażowy
VR2, VR3: 1MO potencjometr
miniaturowy, montażowy
Kondensatory
Cl, C2: lOOnF, poliestrowy
C3, C4: 22|iF/16V
C5: 22nF, poliestrowy
Có: 47O^F/1ÓV
Półprzewodniki
Dl, D2: czerwona dioda LED
D3, D4: 1N4001
IC1: ICL7621
IC2: ICM7556
Różne
Bl: baterie alkaliczne AA (6 szt)
WD1: brzęczyk piezoelektryczny
z generatorem do montażu na
płytce (patrz tekst)
pojemnik na baterie oraz złączka,
wskaźnik neonowy napięcia sieci
(patrz tekst), przepust gumowy,
podstawka 8-nóżkowa, podstawka
14-nóżkowa, wodoszczelna
obudowa z tworzywa sztucznego
lOOmm x lOOmm x50mm,
podkładki samoprzylepne,
przewód, cyna itp.
Elektronika Praktyczna 5/98
17
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Zasilacz/ładowarka do akumulatorów
Wcześniej czy później, ale
prawie każdemu potrzebny
bywa czasem zestaw
akumulatorowy, zapewniający
zasilanie z dala od gniazdek
sieciowych. Paotrzebę taką
może mieć radioamator,
wędkarz czy też turysta
pragnący mieć przenośne,
bezpieczne oświetlenie
elektryczne.
Zestawy akumulatorów
NiCd mają małe rozmiary
i są bardzo wydajne, ale
ograniczenia technologiczne
powodują, że ilość
dostarczanej przez pojedyncze
ogniwo en ergii jest niewielka.
Typowy akumulator AA NiCd
m a pojemn ość około 500mAh,
co oznacza, że przez godzinę
może dostarczać prąd
o natężeniu 500mA, a raczej
przez 10 godzin prąd
o natężeniu 50mA.
Większą moc i dłuższy czas pracy możemy osiągnąć dzięki wykorzystaniu innych typów akumulatorów. Najlepszym wyborem wydaje się być kwas owo-ołowiowy akumulator żelowy. Ten bliski krewny akumulatora samochodowego ma elektrolit w postaci żelu, który - jeśli tylko obudowa akumulatora nie została uszkodzona - nie może się wylać. Akumulatory takie mogą działać w dowolnym położeniu i mają dużą pojemność. Typowy akumulator 12V/7Ah jest równoważny zestawowi 10 ogniw AA połączonych szeregowo, ale może dostarczyć prąd o natężeniu 14-krotnie większym. Jego wymiary wynoszą tylko 6,5cm x 15cm x lOcm.
W artykule przedstawione zostaną dwa warianty urządzenia, wykorzystujące tę samą płytkę drukowaną. Różnią się one tym, że jeden zawiera zasilacz oraz ładowarkę do akumulatorów dającą prąd o natężeniu 1A, natomiast drugi zawiera wyłącznie urządzenie do ładowania akumulatorów prądem o większym natężeniu.
Ładowarka
Schemat elektryczny ładowarki przedstawiono na rys. 1. Serce urządzenia stanowi układ scalony UC3906 firmy Unitrode, który w 16-nóżkowej obudowie mieści wiele różnych bloków funkcjonal-
nych, m.in. źródło napięcia odniesienia oraz układy sterujące.
Opisany prototyp ładowarki ma za zadanie utrzymywać w stanie naładowania wewnętrzny akumulator żelowy, ładując go prądem o maksymalnym natężeniu 1A. Rozwiązanie ma zapewnić nie tyle szybkie ładowanie, ile ciągłą gotowość akumulatora do pracy.
Akumulatory żelowe oraz akumulatory kwasowo-ołowiowe są zazwyczaj ładowane ze źródła o stałym napięciu, nie zaś prądem o stałym natężeniu, jak to jest w przypadku akumulatorów NiCd. Jak wynika ze schematu układu oraz przebiegów przedstawionych na rys. 2, układ UC3906 emuluje ładowanie ze źródła stałego napięcia, sterując pracą szeregowego tranzystora Darlingtona TRI, przez który są ładowane akumulatory. Z napięcia zmiennego 18V, które występuje na uzwojeniu wtórnym transformatora sieciowego Tl, mostek prostowniczy RECl i kondensator Cl zapewniają napięcie stałe około 24V. Niesta-bilizowane napięcie 24V podawane jest na wyprowadzenie 5 układu ICl. W przypadku odłączenia napięcia zasilania układ zostaje zablokowany i stan ten utrzymuje się do momentu, w którym napięcie na wyprowadzeniu 5 przekroczy 5V. Gdy to nastąpi, na
F31
SOOmA
230V Tl 9V
Zasilanie 23WAC
Rys. 1. Schemat ideowy zasilacza/ładowarki 12V.
Elektronika Praktyczna 5/98
19
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Napięcie wejściowe 24V
24V
Napijcie ładowania
_________Ładowanie napięciem o stałej wartości
Punkt pnetadowanla
Prąd
ładowania
Podtadowywanle
Ładowanie
prądem ok. 1 A
Ograniczenie prądu ładowania do 100mA
Wyprowadzenia 7 - LED włączony
Wyprowadzenia9 -LEDwłączony
Punkt podtadowywanla prądem 1Q0mA
Rys. 2. Typowe przebiegi czasowe napięć i prądów podczas ładowania.
wyprowadzeniu 7 pojawia się stan niski i włączona zostaje dioda LED Dl, sygnalizująca obecność napięcia zasilania.
Następnie, napięcie występujące na wyprowadzeniu 12 układu ICl jest porównywane z wewnętrznym napięciem odniesienia 2,3V. W przypadku wartości rezystancji R5 i R6 jak na schemacie, gdy napięcie akumulatora jest mniejsze od 10V, napięcie na wyprowadzeniu 12 IC5 jest mniejsze od 2,3V i nie dochodzi do szybkiego ładowania prądem o natężeniu ok. 1A. Do chwili przekroczenia wartości 10V, ładowanie odbywa się prądem o małym natężeniu przez rezystor R4 i wyprowadzenie 11 układu ICl.
Ładowanie prądem o dużym natężeniu
W momencie przekroczenia przez napięcie akumulatora wartości 10V rozpoczyna się pierwszy etap szybkiego ładowania. Układ ICl wysterowuje tranzystor Darlingtona w taki sposób, że natężenie prądu płynącego do aku-
mulatora przez rezystor mocy Rl, tranzystor i diodę D3 wynosi około 1A. Towarzyszy temu spadek napięcia na Rl (o rezystancji 0,22^) wynoszący około 0,25V.
W takiej sytuacji wyprowadzenie 10 układu ICl połączone jest z masą, zwierając rezystory R7 i R9. Aby napięcie na wyprowadzeniu 13 (Vsense) wyniosło 2,3V, a więc tyle, ile wynosi napięcie odniesienia, akumulator musiałby zostać naładowany do 14,4V. Wewnętrzne układy ICl obniżają jednak wartość progową do 0,95*2,3V. Warunkiem przejścia do kolejnej fazy ładowania jest więc napięcie akumulatora wynoszące tylko 13,7V.
Gdy napięcie akumulatora osiąga wartość 13,7, układ przechodzi w stan przeładowania. Włączona zostaje sygnalizująca ten stan dioda LED D2, a wyprowadzenie 10 układu ICl zostaje rozwarte. W tej sytuacji - by napięcie na wyprowadzeniu 13 wyniosło 2,3V -napięcie akumulatora musi wzros-
Wtórne uzwojenie transformatora T1
TR1
nąć do 13,8V, ponieważ rezystor R7 nie wpływa już na stopień podziału dzielnika R8, R9.
Ładowanie odbywa się teraz w inny sposób. Początkowo natężenie prądu ładującego akumulatory wynosi około 1A, ale maleje od momentu przekroczenia przez napięcie na wyprowadzeniu 13 wartości 13,8V. Napięcie proporcjonalne do natężenia prądu przepływającego przez rezystor Rl podawane jest między wyprowadzenia 2 i 3 układu ICl. Gdy napięcie to spadnie do 25mV, co odpowiada natężeniu prądu równemu jednej dziesiątej wartości występującej w poprzednim trybie ładowania, następuje zakończenie stanu przeładowania (na wyprowadzeniu 1 pojawia się impuls). Rozpoczyna się ładowanie akumulatora prądem o małym natężeniu, trwające do momentu, w którym napięcie na akumulatorze spadnie do 12,4V, co nastąpi gdy do akumulatora podłączone będzie obciążenie. Jeśli napięcie akumulatora obniży się tak, to po podłączeniu napięcia sieciowego układ ICl ponownie wchodzi w tryb ładowania prądem o dużym natężeniu.
Tranzystor TRI jest układem Darlingtona zawierającym wewnętrzne rezystory wspomagające jego działanie. Przy braku napięcia sieciowego może się zdarzyć, że popłynie przez nie prąd wsteczny o dostatecznie dużym natężeniu, by włączona została dioda LED Dl. Sytuacji takiej zapobiega dioda D3. Kondensatory C2 i C3 zapewniają odporność na zakłócenia i stabilność układu.
Wspomniana we wstępie wersja o podwyższonych parametrach,
V
Rys. 3. Mozaika ścieżek druku i schemat rozmieszczenia elementów na płytce urządzenia.
1 B
1 1 RS
I B RB
1 ICl 1 II - R5
1 RB
I i R4
1 1 R7
I II
R3
R2
, Do B1 + przez FS2
D2
Elektronika Praktyczna 5/98
PROJEKTY ZAGRANICZNE
zawierająca wyłącznie urządzenie do ładowania akumulatorów, służy do ładowania akumulatorów o większych pojemnościach,
0 większej masie i przeznaczonych do transportu bez zabierania ładowarki.
Pierwszym parametrem, którego wartość należy ustalić, jest wymagane natężenie prądu ładowania akumulatora, ponieważ wynikać z niej będą wartości pozostałych parametrów układu. Napięcie stałe na wyprowadzeniu 5 układu ICl nie może wynosić mniej niż 17V, ponieważ wtedy układ nie będzie w stanie poprawnie ładować akumulatora o napięciu 12V.
Jeśli założyć, że kondensator gromadzący ładunek powinien mieć pojemność 2000U.F na każdy 1A natężenia prądu ładowania, to z rozważań dotyczących tętnień
1 minimalnej wartości napięcia stałego na wejściu układu ICl wynika, że napięcie po stronie wtórnej transformatora powinno wynosić 16V. W przypadku prototypu wybrano transformator posiadający dwa uzwojenia wtórne o napięciu 9V każde, uzyskując napięcie 18V.
Moc transformatora w niestabi-lizowanym zasilaczu z mostkiem prostowniczym powinna przekraczać iloczyn uzyskiwanego napięcia stałego i wymaganego natężenia prądu. Jeśli natężenie prądu ładowania ma być większe, należy odpowiednio dobrać elementy REC1, D3 iRl. Podobnie, ustalając wyższe natężenie prądu ładowania należy w takim samym stopniu zwiększyć pojemność kondensatora, by zachować ten sam poziom tętnień w części nie stabilizowanej zasilacza.
Kolejny element, który trzeba dostosować, to rezystor Rl. Należy pamiętać o tym, że podczas ładowania prądem o dużym natężeniu, układ UC3906 utrzymuje 0,25V na Rl, a wartość jego rezystancji określana jest właśnie przez natężenie prądu ładowania.
Wobec braku pełnego szeregu niskoomowych rezystorów z wyprowadzeniami w postaci drutów, należy dokładnie zastanowić się nad doborem rezystancji Rl. Najmniejsza wartość rezystancji w szeregu takich rezystorów wynosi O,1W i zapewni ona prąd ładowania 2,5A.
Rys. 4. Rozmieszczenie podzespołów urządzenia w obudowie i sposób ich okablowania.
Montaż
Ponieważ różnice w wykonaniu wersji pełnej i samej ładowarki zapewniającej większe natężenia prądu zostały już omówione, podane zostaną szczegóły doty-
czące realizacji pełnej wersji urządzenia. Mozaika ścieżek na płytce oraz rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 3.
Na płytce montowane są niemal wszystkie elementy, z wyjątkiem
Elektronika Praktyczna 5/98
21
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
obu diod LED, tranzystora Darlin-gtona z radiatorem, transformatora sieciowego oraz akumulatora.
Rozmieszczenie podzespołów urządzenia w metalowej (koniecznie!) obudowie nie jest krytyczne, ponieważ ładowarka pracuje ze stałym natężeniem prądu i w układzie znajdują się kondensatory C2 i C3 zapewniające jej stabilność. Na rys. 4 przedstawiono sposób rozmieszczenia podzespołów modelu i jego okablowania.
Ze względów bezpieczeństwa, na wejściu sieciowym urządzenia należy zastosować bezpiecznik (FSl). Także na wyjściu urządzenia niezbędny jest bezpiecznik (FS3), ponieważ w przypadku zwarcia akumulator żelowy może dostarczyć prąd o bardzo dużym natężeniu. Na wyjściu urządzenia ładującego także umieszczono bezpiecznik (FS2), zabezpieczający akumulator oraz obciążenie przed skutkami uszkodzenia tranzystora Darlingtona.
Wejściowe gniazdo sieciowe PLl/FSl wyposażone jest w bezpiecznik, tak więc przewody sieciowy i neutralny należy połączyć z uzwojeniem pierwotnym transformatora. Przewód zerujący (E -zielony) należy połączyć z końcówką lutowniczą masy włożoną pod nakrętkę jednej ze śrub mocujących transformator oraz do zacisku zerującego wtyczki sieciowej. W przypadku metalowej obudowy zapewnia to bezpieczeństwo użytkowania. Zerowanie jest wyprowadzone na obudowę, zielone gniazdo wyjściowe SK3 znajduje się na płycie czołowej.
Wyjściowy punkt lutowniczy płytki o małym potencjale (-) powinien być wyposażony w przewód z końcówką nasadzaną (jak w samochodowej instalacji elektrycznej) na wyprowadzenie akumulatora oraz w przewód łączący z czarnym gniazdem wyjściowym SK2 (przewody te powinny być czarne). Dodatni punkt lutowniczy na płytce łączymy najpierw z gniazdem bezpiecznikowym FS2, a następnie z dodatnim biegunem akumulatora. Dodatni biegun akumulatora należy połączyć z gniazdem bezpiecznikowym SK3, a następnie z czerwonym gniazdem wyjściowym SKl (patrz rys. 4). Należy dobrać średnice przewodów do przewidywanych wartości natężenia prądu.
Wersja wysokoprądowa
Jeśli wybieramy wariant o podwyższonej wartości natężenia prądu ładowania, w którym akumulator nie jest umieszczany w obudowie urządzenia do ładowania, to moduł ładowarki zwiera transformator, radiator, płytkę drukowaną i te same gniazda wyjściowe 4mm. Akumulator żelowy wyposażony jest w końcówki, na które nasadza się wtyki (jak złącza w instalacji samochodowej), tak więc wtyki 4mm są potrzebne do wykonania odpowiednich kabli.
W przypadku akumulatorów większej mocy można zaakceptować zaprop onowaną wartość natężenie prądu ładowania 1A, jakkolwiek w przypadku mocno rozładowanego akumulatora samochodowego o pojemności 24Ah ładowanie trwać będzie cały dzień. Można również zdecydować się na większą wartość natężenia prądu i odpowiednio przeliczyć wartości elementów.
Montaż wysokoprądowej wersji jest analogiczny jak w przypadku wersji standardowej. Na płytce przewidziano dodatkowe otwory w okolicy elementów Rl, Cl i RECl - w przypadku wyższych natężeń prądów elementy te montowane są poza płytką.
Ostrzeżenie: pod żadnym pozorem nie wolno ulegać pokusie zrezygnowania z bezpieczników FSl i FS2. W przypadku zewnętrznego akumulatora, FS3 staje się elementem zabezpieczającym tylko zasilane z akumulatora urządzenie.
Uruchomienie
Po zakończeniu montażu i uważnym sprawdzeniu połączeń, pozostaje do przetestowania bardzo niewiele. Po doprowadzeniu napięcia z uzwojenia wtórnego transformatora sieciowego między końcówkę lutowniczą niskiego potencjału płytki, a anodę którejkolwiek z diod LED, powinno pojawić się napięcie 24V. Jeśli napięcie to wynosi mniej niż 5V, dioda LED Dl powinna świecić.
Należy zmierzyć napięcie na końcówkach wyjściowych. Jeśli jest ono wyższe niż 10V i dioda D2 jest wyłączona, na rezystorze Rl powinno występować napięcie 250mV (ładowanie prądem o dużym natężeniu) lub 0V (ładowanie prądem o małym natężeniu). Jeśli dioda D2
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(0,25W, 1%, metalizowane,
z wyjątkiem Rl)
Rl: 0,22Q/3W, drutowy (rezystancja
ma zapewnić spadek napięcia
0,25V przy ładowaniu dużym
prądem)
R2, R3, R4: 1,5kQ
R5: 68kD
R6, R9: 20kD
R7: 360kD
R8: lOOkD
Kondensatory
Cl: 2200|iF/35V, wyprowadzenia
jednostronne (2000jiF na 1A prądu
ładowania: patrz tekst)
C2: 20nF, ceramiczny
C3: lOOnF, ceramiczny
Półprzewodniki
RECl: mostek prostowniczy WOO5
(typ o wyższych parametrach
w przypadku wyższego prądu
ładowania)
Dl: czerwona dioda LED 5mm
D2: żółta dioda LED 5mm
D3: 1N4001 5OV/1A
TRI: TIP147 tranzystor mocy
Darlingtona z radiatorem (typ
o wyższych parametrach
w przypadku wyższego prądu
ładowania)
IC1: UC3906
Różne
Bl: szczelnie zamknięty
akumulatora kwas owo-ołowiowy
(Yuasa NP7-12 lub podobny)
PLl/FSl: gniazdo sieciowe
z bezpiecznikiem 0,5A
FS2: gniazdo bezpiecznikowe
20mm do montażu w obudowie
z bezpiecznikiem 1,6A
FS3: gniazdo bezpiecznikowe
20mm do montażu w obudowie;
celem ochrony zasilanego układu
stosować możliwie jak najsłabszy
bezpiecznik
SK1-SK3: gniazda zakręcane 4mm,
czarne, czerwone i zielone
Tl: transformator sieciowy 230V,
uzwojenie wtórne 18V (2x9V),
50VA
Uwaga: jeśli akumulator ma
dostarczać prądu o wysokim
natężeniu, należy użyć między
akumulatorem a gniazdami
wyjściowymi przewodów
o odpowiednich przekrojach.
Pozostałe przewody sq standardowe,
świeci, napięcie na rezystorze Rl powinno wynosić między 250mV i 25mV, ponieważ układ pracuje w trybie przeładowania. David Silvester, EPE david.silvester xtra.co.nz
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
Elektronika Praktyczna 5/98
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
elektronika praktyczna 1998 2
elektronika praktyczna 2002
elektronika praktyczna 2000
elektronika praktyczna 2002 2
elektronika praktyczna 2000 2
Elektronika Praktyczna W głośnikowym żywiole Cz 04
elektronika praktyczna 09 1997
elektronika praktyczna 08 1997
Elektronika Praktyczna 1997 02
elektronika praktyczna 10 1997
elektronika praktyczna 2003 2
elektronika praktyczna 2001
elektronika praktyczna 02 1997
więcej podobnych podstron