1999 09 Uniwersalny generator kwarcowy 1MHz

background image

63

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

Do czego to służy?

Układ, który chciałbym zaprezentować

Czytelnikom, jest doskonałym przykładem
jak można i trzeba radzić sobie w czasach
ogólnej dostępności wszelakich elementów
elektronicznych. Rzecz dotyczy gotowego
generatora sygnału prostokątnego o często−
tliwości 1MHz (fachowo nazywanego oscy−
latorem kwarcowym 14 – pin DIL). Jest to
element wielu urządzeń: częstościomierzy,
skal cyfrowych, itp. Jest też − niestety – ele−
mentem kilku kitów AVT. Dlaczego nieste−
ty? Otóż element ten jest trudny do kupie−
nia, a jego cena wysoka. Dla przykładu –
w jednej z firm wysyłkowych kosztuje − z po−
datkiem – dwadzieścia złotych. Czas realiza−
cji zamówienia około pięciu tygodni. Posta−
nowiłem więc wziąć sprawę w swoje ręce.
Zaprojektowałem układ będący odpowie−
dnikiem elementu fabrycznego.

Jak to działa?

Schemat elektryczny proponowane−

go układu oraz wyprowadzenia na płytce
przedstawiłem na rry

ys

su

un

nk

ku

u 1

1. Jego moż−

liwości to: generowanie częstotliwości
4MHz, 2MHz, 1MHz, stan spoczynku.
Właściwy generator tworzy bramka
U1D oraz elementy R1, R2, C1, C2, Q1.
Jest to tradycyjny układ z zastosowa−
niem elementu CMOS. Zastosowałem
kwarc 4MHz gdyż te
o częstotliwości 1MHz są
również trudne do dosta−
nia oraz − jak się domyśla−
cie – drogie. Następna
bramka U2C stanowi bufor
separujący oraz umożliwia
zablokowanie przepływu
impulsów przez podanie
na nóżkę 8 zera logiczne−
go. Wejście blokujące
STROB dołączone jest po−
przez rezystor R3 do plusa
zasilania. Dwa przerzutniki
4013 dzielą sygnał przez
dwa i cztery. Dzięki nim
impulsy wyjściowe 2MHz
i 1MHz mają zawsze wy−
pełnienie 50%. Bramki
U1A i U1B stanowią bufo−
ry wyjściowe. Zapytacie
co jest rewelacyjnego
w tym układzie. Tak na−

prawdę to nic. Sama prostota. Atrakcyj−
ność tkwi w wykonaniu. Otóż cały układ
zmontowany został na malutkiej płytce
z wykorzystaniem elementów SMD.
Dzięki temu koszt wszystkich elemen−
tów jest minimalny. Jedyną wadą jest
przeciętny współczynnik stabilności ter−
micznej układu.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na maleń−

kiej płytce drukowanej pokazanej na rry

y−

s

su

un

nk

ku

u 2

2. Elementy montujemy po oby−

dwu stronach płytki. Odpowiednie miej−
sca są opisane. Sugeruję by zacząć od
przylutowania układów scalonych. Na−
stępnie rezystory i kondensatory. Kwarc
– wrażliwy na przegrzanie – zostawmy
na koniec. Montujemy go od strony

R

Ry

ys

s.. 1

1.. S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

Uniwersalny generator
kwarcowy 1MHz

2380

V

VC

CC

C

background image

układów scalonych zaginając
wyprowadzenia tak, by leżał
na kostkach. Ułatwieniem

podczas lutowania może być
zamocowanie płytki w ima−
dełku stołowym. Uruchomie−
nie sprowadza się
do zasilenia całości
i sprawdzenia np.
przy pomocy oscy−
loskopu sygnałów
na odpowiednich
wyjściach. Dołą−
czając STROB do
masy sprawdzamy
możliwość zablo−
kowania

impul−

sów.

Kilka uwag na

koniec. Kwarc ste−
rujący

generato−

rem może mieć do−
wolną inną wartość
częstotliwści f. Na
wyjściach otrzyma−

my f, f/2 i f/4. Zasilanie układu
może wynosić od 5 do 15V.
Umożliwia to pracę z elemen−
tami TTL i CMOS. Wyprowa−
dzenia 1MHz, masa i “+” zasi−
lania odpowiadają wyprowa−
dzeniom generatorów fabrycz−
nych. Zasilanie układu powin−
no być odsprzęgnięte konden−
satorami 10uF/25V i 100nF.

J

Ja

arro

os

słła

aw

w B

Ba

arra

ńs

sk

kii

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

64

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2, 2k

SMD

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10M

SMD

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k

SMD

C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22pF SMD
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF SMD
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4011 SMD
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013 SMD
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . .kwarc 4,000MHz

Uwaga: w komplecie elementów rezystory

i kondensatory wystąpią w podwójnej liczbie
− jest to zapas na wypadek drgnięcia ręki.

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ą

jje

es

stt d

do

os

sttę

ęp

pn

ny

y w

w s

siie

ec

cii h

ha

an

nd

dllo

ow

we

ejj

A

AV

VT

T jja

ak

ko

o k

kiitt A

AV

VT

T−2

23

38

80

0

R

Ry

ys

s.. 2

2.. S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y

C

Ciią

ąg

g d

da

alls

szzy

y zze

e s

sttrro

on

ny

y 6

62

2

Z tego względu tranzystor T2 musi być wy−
posażony w niewielki radiator z kawałka
blachy.

Jak wykazano, rezystancja czujnika (wy−

padkowa oporność R1...R4) powinna być ta−
ka, by w trybie czuwania tranzystor T1 był
tuż przed progiem otwierania. Zwiększenie
obciążenia przez nawet niezbyt silne przyci−
śniecie wiertarki do płytki spowoduje wzrost
prądu, a tym samym wzrost napięcia na re−
zystancji czujnika i otwarcie tranzystora T1.
Otwarty tranzystor T1 spowoduje podanie
na wiertarkę praktycznie pełnego napięcia
zasilania (pomniejszonego tylko o 0,6...0,8V).

Po wywierceniu otworu obciążenie

i prąd się zmniejszają, tranzystor T1 zo−
staje zamknięty, napięcie na wiertarce
spada i układ wraca do trybu czuwania.

Jak wspomniano wcześniej, nieobcią−

żona wiertarka niezależnie od napięcia
pobiera niemal taki sam prąd. Jest to bar−
dzo ważna cecha, umożliwiająca działanie
prezentowanego układu. Gdyby obciąże−
niem nie był silnik wiertarki, tylko inny
odbiornik, układ nie mógłby funkcjono−
wać w opisany sposób − po włączeniu
tranzystora T1 i podaniu pełnego napięcia
na obciążenie prąd znacznie wzrósłby
i zestaw tranzystorów T1, T2 zatrzasnął−
by się, podobnie jak tyrystor.

W tym miejscu

należy wyjaśnić, iż
takie połączenie
tranzystorów rze−
czywiście ma wła−
ściwości bardzo
podobne do tyry−
stora. Trzeba też
pamiętać,

że

w drugim trybie
pracy,

gdy

na

wiertarkę poda−
wane jest pełne
napięcie, a prąd
jest

znacznie

większy od prądu
“spoczynkowe−
go”, większa
część tego prądu
płynie przez ob−
wód emiter−baza
tranzystora

T1.

Właśnie dlatego
także tranzystor
T1 powinien być
tranzystorem mo−
cy, o

katalogo−

wym prądzie bazy
większym niż prąd
pracy

wiertarki.

Z d e c y d o w a n a
większość tranzy−
storów mocy ma
prąd bazy rzędu

kilku amperów i takie tranzystory śmiało
można stosować jako T1. Tranzystor T2
w zasadzie mógłby być tranzystorem śre−
dniej mocy, ponieważ w najgorszym przy−
padku (w trybie czuwania) wydziela się na
nim co najwyżej 2...5W mocy. Natomiast
w drugim trybie, gdy oba tranzystory są
otwarte, wydziela się w nich moc strat
mniejsza niż 1W. Dlatego też tranzystor T1
nie potrzebuje radiatora, choć musi to być
tranzystor mocy o prądzie bazy rzędu kilku
amperów.

Kto chce, może sprawdzić, jak zmienia−

ją się właściwości układu przy zmianach
rezystancji R5. Testy praktyczne wykazały,
iż podane wartości (1,2k

, 510

) są opty−

malne. Przy próbach zmian wartości ele−
mentów R5, R6 należy pamiętać, że część
prądu płynącego przez R5 to prąd bazy T2.
Można wiec usunąć R6 i dobrać R5 dla da−
nej wiertarki i konkretnego egzemplarza
tranzystora T2 (stosownie do jego wzmoc−
nienia prądowego), by w trybie czuwania
napięcie na wiertarce nie przekraczało 1/3
napięcia nominalnego.

Jeśli natomiast rezystor R6 o wartości

510

będzie zastosowany, musi to być

rezystor o obciążalności co najmniej
0,5W − przecież na nim w drugim trybie
pracy też będzie występować praktycz−
nie całe napięcie zasilające.

Montaż i uruchomienie

Układ sterownika można zmontować

albo na płytce drukowanej, pokazanej na
rry

ys

su

un

nk

ku

u 2

2, albo w “pająku”. Montaż nie

sprawi trudności. W przypadku wiertarki
AD−19 z oferty AVT zamiast czterech rezy−
storów R1...R4 należy zastosować jeden,
o wartości 2,2

(0,25W). W innych przy−

padkach wartość rezystancji czujnika prą−
du należy dobrać samodzielnie.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów powinien od razu pracować po−
prawnie.

Gdyby wiertarka po włączeniu zasila−

nia od razu pracowała na pełnych obro−

tach, należy zmniejszyć rezystancję czuj−
nika. Wartość rezystancji czujnika nie mo−
że być zbyt duża, bo spadek napięcia na
nim przekraczałby 0,6V i tranzystor T1
byłby stale włączony. Wartość rezystancji
czujnika nie może też być zbyt mała, bo
układ nie będzie działał po niezbyt dużym
zwiększeniu obciążenia. Doświadczenia
redakcyjne wskazują, że ewentualne do−
branie wartości rezystancji czujnika nie
sprawi kłopotów. Należy zaczynać od
większej wartości rezystora R1, gdy wier−
tarka cały czas pracuje na pełnych obro−
tach, a potem zmniejszać wypadkową re−
zystancje wlutowując równolegle kolejne
rezystory R2...R4, aż napięcie się zmniej−
szy i układ przejdzie w tryb czuwania.

Praktyczne próby wiercenia płytek z uży−

ciem opisanego sterownika jak najbardziej
potwierdziły jego przydatność. Wykonanie
takiego układu można więc zalecić wszy−
stkim posiadaczom miniaturowych wierta−
rek zasilanych prądem stałym.

P

Prro

ojje

ek

ktt o

op

prra

ac

co

ow

wa

an

ny

y w

w R

Re

ed

da

ak

kc

cjjii E

Ed

dW

W

n

na

a p

po

od

ds

stta

aw

wiie

e p

po

om

my

ys

słłu

u P

Piio

ottrra

a W

ójjtto

ow

wiic

czza

a

R

Ry

ys

s.. 2

2.. S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
1999 08 Uniwersalny generator
1999 09 10 1942
uniwersalia generatywizm
Generatory generatory kwarcowe
1999 09 Szkoła konstruktorów klasa II
generator kwarcowy, kwarc schemat plytka
1999 09 Szkoła konstruktorów
GENERATOR KWARCOWY STEROWANY NAPIĘCIEM 0 LINIOWEJ, ściągnięte, IT, Technologia informacyjna(3)
09 Zab generat
generator kwarcowy generatory kwarcowe
2495 Uniwersalny generator
09 PEiM Generatory doc (2)
generator kwarcowy, generatory kwarcowe
1999 09 09 1931
1999 09 10 1943


więcej podobnych podstron