plik

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Do czego to służy?

Jak sama nazwa wskazuje, jest to

urządzenie przeznaczone dla wodniaków,
zwłaszcza dla użytkowników dużych łodzi
oraz jachtów. Z uwagi na swoje rozmiary
oraz  masę  (a więc  dużą  bezwładność
i niezbyt  dobre  zdolności  manewrowe),
taka  łódź  może  nie  zdążyć  wyminąć  nie−
widocznej  z większej  odległości  prze−
szkody,  w szczególności  innej  jednostki
pływającej podczas mgły i ... kraksa goto−
wa.  Przeznaczeniem  opisanej  dalej  syre−
ny (rogu mgłowego) jest pełnienie roli sy−
gnalizacyjno−ostrzegawczej  i informowa−
nie o obecności danej jednostki pływają−
cej.  Sygnalizacja  taka  jest  niezbędna
w warunkach  złej  widoczności,  gdy  nie
widać nawet świateł pozycyjnych innych
statków, zwłaszcza na bardzo uczęszcza−
nych szlakach wodnych.

Niebagatelne jest też znaczenie charak−

terystycznego  dźwięku  rogu  mgłowego
w tworzeniu  specyficznej  atmosfery  nad
wodą.  A więc  układ  okaże  się  pożytecz−
nym  uzupełnieniem  każdego,  nawet  naj−
mniejszego i najbardziej zwrotnego jachtu.

Niestety sygnały dźwiękowe nie za−

wsze odniosą skutek, bo niektóre pływa−
jące przeszkody, takie jak kłody drewna,
są głuche jak... pień i na pewno same nie
usuną się z drogi nawet na głos opisywa−
nego urządzenia. Ale mówi się trudno
i płynie się dalej...

Syrena ta jest urządzeniem uniwersal−

nym i można dla niej znaleźć wiele innych
zastosowań np. jako układ wykonawczy
w instalacji alarmowej, a nawet jako nie−
typowy klakson samochodowy.

Jak to działa?

Schemat ideowy syreny jest przedsta−

wiony na rry

u 1

1. Jak można zauwa−

żyć,  syrena  składa  się  z dwóch  części:
układu generatora oraz wzmacniacza mo−
cy. Generator jest źródłem przebiegu trój−
kątnego,  który  za  pośrednictwem
wzmacniacza    mocy  jest  podawany  do
głośnika. Sam generator został wykonany
przy  użyciu  podwójnego  wzmacniacza
operacyjnego  typu  LM358N.  Pierwszy

wzmacniacz U1A razem z elementami R9
i R11  pracuje  jako  komparator  z histere−
zą.  Głębokość  dodatniego  sprzężenia
zwrotnego  jest  ustalona  przez  rezystory
R9 i R11. Drugi wzmacniacz U1B współ−
pracując z elementami R6 i C5 działa jako
integrator. Jego wyjście jest źródłem na−
pięcia  liniowo  rosnącego  i opadającego
(sygnału  trójkątnego),  natomiast  stała
czasowa  integratora  wyznaczona  przez
R6 i C5 ustala częstotliwość tego sygna−
łu.  Generowana  częstotliwość  powinna

Róg mgłowy

2351

s.. 1

1 S

att iid

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

być  mniejsza  od  1kHz,  gdyż  tylko  niskie
częstotliwości  mają  największy  zasięg,
co  wyraźnie  uwidacznia  się  nad  wodą.
Elementy C1 i R1 stanowią filtr odsprzę−

gający  zasilanie.  Mostkowy  wzmacniacz
mocy  jest  najprostszą  aplikacją  “samo−
chodowego” układu scalonego TDA2005
(z minimalną liczbą elementów zewnętrz−
nych). Teoretycznie, moc wyjściowa ukła−
du  TDA2005  może  wynosić  nawet
20W (zależy to od napięcia zasilania oraz
impedancji zastosowanego głośnika), ale
ponieważ  w tej  kostce  układ  bootstrap
jest niewykorzystany (nóżki 7 i 11 podłą−
czone  są  do  plusa  zasilania),  moc  wyj−
ściowa może być trochę mniejsza.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce

drukowanej pokazanej na rry

u 2

2. Ko−

lejność montażu jest tradycyjna: najpierw
podzespoły bierne, potem aktywne.

Syrena nie wymaga uruchamiania −

działa  od  razu.  Należy  tylko  za  pomocą
potencjometru  PR1  ustawić  żądaną  gło−
śność dźwięku (idź na całość − a więc peł−
na  moc?).  Jeżeli  pożądane  będzie  bar−
dziej ostre i wyraziste brzmienie dźwięku,
to należy obciąć nieco wierzchołki sygna−
łu trójkątnego doprowadzając do nieduże−
go przesterowania wzmacniacz mocy.

Jako źródło zasilania należy wykorzy−

stać akumulator 12V. Zasilanie syreny na−
leży załączyć za pomocą przycisku mono−

stabilnego  przystosowanego  do  przewo−
dzenia dużych prądów (min. 2A), Radiator
chłodzący  układ  TDA2005  może  mieć
małe gabaryty, o ile urządzenie będzie za−
łączane  na  krótki  okres  (kilka  sekund).
W razie wykorzystania syreny na jednost−
ce pływającej, całą elektronikę trzeba za−
bezpieczyć  przed  wpływem  wilgoci.
W takiej  sytuacji  warto  byłoby  zastoso−
wać także głośnik odporny na wpływy kli−
matyczne.

m S

Siie

eń

ńk

Wykaz elementów

ezzy

stto

orry

R1, R5:

220

Ω

R2, R7, R10:

10k

Ω

R3, R8, R9:

100k

Ω

R11:

47k

Ω

R4, R12:

Ω

/0,5W

R6:

27k

Ω

(22...39k

Ω

)

PR1:

PR 10k

Ω

miniaturowy

atto

orry

C1, C2:

100

F/16V

C3:

100nF ceramiczny

C4, C5, C8, C12: 100nF
C6, C9:

F/16V

C7:

F/16V

C10:

220nF

C11:

1nF

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

U1:

LM358N

U2:

TDA2005

ozzo

stta

ałłe

CON1, CON2:

ARK 2

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

ą jje

stt

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

T jja

kiitt A

T−2

s.. 1

1 S

att m

ntta

ażżo

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Pseudoanalogowy VU−metr

Do czego to służy?

Wszelkiego rodzaju wskaźniki wyste−

rowania  znajdują  szerokie  zastosowanie
w sprzęcie  audio.  Wskaźnik  wysterowa−
nia  jest  niezbędnym  wyposażeniem  każ−
dego  miksera  czy  magnetofonu.  Wska−
źniki  wysterowania  nie  służą  jedynie  do
mrugania światełkami w takt muzyki, jak
myśli wielu amatorów. Służą one do mie−
rzenia poziomu przetwarzanego sygnału,
co  jest  bardzo  istotne  np.  przy  nagrywa−
niu  i pozwala  uniknąć  przesterowania
i wystąpienia dużych zniekształceń obra−
bianego sygnału.

W epoce, w której brakowało wyrafi−

nowanych układów scalonych, królowały
wskazówkowe  wskaźniki  wysterowania,
które jak się okazuje, miały swoje zalety.
Opisany  dalej  układ  jest  pseudoanalogo−
wym  wskaźnikiem  wysterowania,  gdzie
diody  świecące  udają  wychylającą  się
wskazówkę.

Układ ten posiada dwa tryby wyświe−

tlania  poziomu  sygnału  −  wspomniany
wcześniej  tryb  wskazówkowy  oraz  tryb
wyświetlania  w postaci  rozkładającego
się wachlarza. Opracowany wskaźnik wy−
sterowania  mierzy  wartość  szczytową
sygnału wejściowego, przez co jego dzia−
łanie jest podobne do VU−metru.

Jak to działa?

Schemat ideowy układu znajduje się

na rry

u 1

1. W skład układu wchodzi ak−

tywny prostownik oraz układ sterowania
linijki świetlnej LM3916. Sygnał wejścio−
wy jest podawany za pośrednictwem C3

i R1  na  wejście  aktywnego  prostownika
zbudowanego  na  wzmacniaczu  U1  oraz
D1,  D2  i R2,  R3.  Jeżeli  na  wejściu  pro−
stownika  pojawi  się  dodatnie  napięcie,
z zasady  działania  wzmacniacza  wiado−
mo,  że  będzie  on  dążył  do  wyrównania
napięć  na  swych  wejściach.  Tak  więc
przy  dodatnim  napięciu  na  wejściu,
wzmacniacz  wyrówna  napięcia  na  wej−
ściach za pośrednictwem diody D1, tym
samym  dioda  D2  nie  przepuści  sygnału
na  wejście  układu  U1.  W tym  czasie  na
wyjściu  wzmacniacza  będzie  występo−

wać napięcie ujemne równe spadkowi
napięcie na diodzie D1 (czyli −0,7V). Nato−
miast przy ujemnym napięciu na wejściu
prostownika, będzie on przepuszczał sygnał
na wejście układu U2 poprzez diodę D2,
kompensując spadek napięcia na tej diodzie.

Na wyjściu prostownika znajduje się

kondensator C4, który wraz z rezystorami
R2  i R3  tworzy  układ  całkujący  o różnej
stałej  czasowej  opadania  i narastania.
Podczas pracy kondensator C4 ładuje się
za pośrednictwem R3, natomiast rozłado−
wuje  się  przez  połączone  szeregowo

s.. 1

1 S

att iid

2353

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

rezystory  R2  i R4.  Ponieważ  ma  to  być
układ  podobny  do  prawdziwego  VU−me−
tru, powinien mierzyć wartość szczytową
sygnału,  czyli  szybko  reagować  na
pojawiający  się  sygnał  wejściowy.  Stała
czasowa R3C4 musi być mniejsza od cza−
su trwania impulsów wejściowych. Z ele−
mentami  takimi  jak  na  schemacie  stała
czasowa narastania wynosi ok. 5ms, na−
tomiast opadania ok. 250ms. Wzmocnie−
nie prostownika zależy od rezystorów R1,
R2.  Dzięki  dużej  wartości  rezystora  R1,
wskaźnik  nie  obciąża  zbytnio  sygnału
wejściowego.  W przypadku  gdyby  war−
tość  rezystora  R3  była  większa  od  R2,
uzyska się miernik wartości średniej.

Jeżeli kostka U2 pracuje w trybie

punktowym  sterując  czerwonymi  dioda−
mi  o niskim  napięciu  przewodzenia,  da
się  zauważyć  słabe  świecenie  pierwszej
diody. W przypadku tranzystora T1 powo−
dowałoby w trybie punktowym stałe jego
przewodzenie. Wada  ta  została zlikwido−
wana po zastosowaniu rezystora R17.

Rezystor R16 ogranicza prąd płynący

przez diodę D1, która jest wizualnym
punktem odniesienia dla wskazówki
wskaźnika.

Jeżeli wej−

ście  9  układu
U2  pozostawi
się  niepodłą−
czone,  układ
będzie  praco−
wał  w trybie
“wskazówki”,
n a t o m i a s t
po  dołącze−
niu

tego

wejścia do
plusa zasila−
nia

układ

przejdzie do
pracy w try−
bie wychy−
lającego się

wachlarza.

Sposób dołączenia diod do gniazd

Z1 i Z2 przedstawiony został na rry

n−

u 2

2. Rezystory R18...R27 ograniczają

prąd diod LED. Przy napięciu zasilania
12V wartość 100

Ω

powinna okazać się

dobra. Wskaźnik powinien być zasilany
napięciem 12V. W przypadku zasilania
innym (wyższym) napięciem lub użycia
diod czerwonych, wartość tych rezy−
storów należy zmienić.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy został zamie−

szczony na rry

u 3

3. Układ składa się

z dwóch płytek, które po zmontowaniu
należy złożyć w tzw. kanapkę. Montaż
należy  rozpocząć  od  płytki  z diodami
LED.  Od  staranności  wlutowania  tych
diod będzie zależał końcowy efekt wizual−
ny.  Na  początku  należy  wlutować  diody,
znajdujące się w narożnikach płytki, i wy−
prostować  je.  Następnie  można  włożyć
pozostałe diody zwracając uwagę na ko−
lory.  Tak  “nafaszerowaną”  płytkę  należy
ostrożnie odwrócić i umieścić na płaskiej
powierzchni. Na początek należy lutować
tylko po jednej nóżce każdej diody, dzięki
czemu  możliwe  będzie  później  ich  wy−
równanie.  Dopiero  po  wyrównaniu  diod

należy

przyluto−

wać

pozostałe

końcówki.  Druga
płytka  została  wy−
konana  na  lamina−
cie  dwustronnym,
przez  co  próba
wylutowania  nie−
prawidłowo zmon−
towanego

ele−

mentu bez odpo−
wiednich narzędzi
prawdopodobnie
doprowadzi

uszkodzenia płyt−
ki. Montaż tej płyt−
ki należy przepro−

wadzić w tradycyjny sposób, rozpoczyna−
jąc od elementów najmniejszych, a koń−
cząc na włożeniu układów w podstawki.
Obie płytki należy połączyć razem, nie za−
pominając o wybraniu zworką trybu pracy
wskaźnika.

arrc

ciin

n W

Wiią

ązza

niia

Wykaz elementów

ezzy

stto

orry

R1:

430k

Ω

R2:

470k

Ω

R3:

10k

Ω

R4:

Ω

R5,R17: 4,7k

Ω

R6−R15: 22k

Ω

R16:

560

Ω

R18−R27: 100

Ω

atto

orry

C1:

100nF

C2:

220

F/16V

C3,C4: 470nF

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

D1,D2:

1N4148

U1:

TL081

U2:

LM3916

T1−T10:

BC558

D41,D46:

LED 3mm żółte

D1,D50,D51:

LED 3mm czerwone

D2−D40,D42−D45, D47 − D49: LED 3mm

zielone

ozzo

stta

ałłe

JP1:

goldpin 1x2 oraz zworka

Z1:

goldpin 1x10 wraz z takim samym
gniazdem

Z2:

goldpin 1x2 wraz
z takim samym gniazdem

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

ą jje

stt

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

T jja

kiitt A

T−2

ott.. 2

s.. 2

2 S

att w

yś

św

wiie

ettlla

czza

s.. 3

3 S

att m

ntta

ażżo

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Do czego to służy?

Urządzenie umożliwia “podsłuchiwa−

nie” różnych źródeł promieniowania pod−
czerwonego.  Jak  wiadomo,  źródłem  ta−
kiego  promieniowania  są  żarówki,  pło−
mień  świecy,  ogień  w kominku,  piloty
zdalnego  sterowania  pracujące  w pod−
czerwieni, itd.

Przedstawiony układ umożliwia prze−

prowadzenie  szeregu  ciekawych  ekspe−
rymentów. Służy także do rozrywki. Znaj−
dzie  też  szereg  jak  najbardziej  praktycz−
nych  zastosowań,  choćby  do  sprawdza−
nia pilotów zdalnego sterowania i innych
urządzeń  wykorzystujących  promienio−
wanie podczerwone (np. alarmowych ba−
rier podczerwieni aktywnej).

Bardzo interesujące jest “odsłuchanie

w podczerwieni” płomienia świecy czy
ognia w kominku.

Jak to działa?

Schemat ideowy układu pokazany jest

na  rysunku  1.  Odbiornikiem  promienio−
wania podczerwonego jest fotodioda D1.
Sposób narysowania schematu może su−
gerować,  że  jest  ona  spolaryzowana
w kierunku  zaporowym.  W rzeczywisto−
ści jest inaczej. Fotodioda pracuje w try−
bie fotowoltaicznym − nie jest spolaryzo−
wana obcym napięciem, tylko pod wpły−
wem światła sama staje się źródłem prą−
du. Biegunowość tego napięcia jest taka,
jak  w przewodzącej  diodzie.  Natomiast

wytwarzany prąd jest proporcjonalny do
natężenia światła.

Wzmacniacz operacyjny U1B jest

przetwornikiem  tego  prądu  na  napięcie.
Współczynnik  przetwarzania,  czyli  czu−
łość można regulować za pomocą poten−
cjometru P1. Jest to wręcz niezbędne ze
względu  na  ogromny  zakres  natężenia
promieniowania:  od  światła  słońca  do
płomienia świecy.

W zasadzie zastosowany wzmacniacz

operacyjny mógłby pracować przy napię−
ciach  wejściowych  równych  ujemnemu
napięciu zasilającemu, jednak dodano ob−
wód  sztucznej  masy,  wytwarzający  na−
pięcie wyższe od ujemnego napięcia zasi−
lania o spadek napięcia na przewodzącej
diodzie D2. Rezystor R2 ustala prąd pola−
ryzacji  diody  D2  i jego  wartość  nie  jest
krytyczna  (2,2k

Ω

...100k

Ω

). Kondensator

C7 dodatkowo filtruje napięcie sztucznej
masy i nie jest niezbędny.

Kondensator C2 filtruje ewentualne

“śmiecie” wysokiej częstotliwości, jakie
mogłyby pojawić się w układzie wskutek
indukowania się zakłóceń w przewodach.

Na wyjściu układu U1B (nóżka 7) wy−

stępuje  napięcie  dodatnie  względem
sztucznej  masy  −  tym  większe,  im  więk−
sze  jest  natężenie  promieniowania  pod−
czerwonego,  padającego  na  fotodiodę.
Chwilowa wartość tego napięcia zmienia
się  wraz  ze  zmianami  natężenia  promie−
niowania. Ta składowa zmienna przecho−
dzi przez kondensator C5 na typowy nie−
odwracający  wzmacniacz  z układem
U1A. Rezystory R1, R5 zapewniają pola−
ryzację  wejść  i wyjścia  tego  wzmacnia−
cza na poziomie połowy napięcia zasilają−
cego.  Wzmocnienie  wynosi  około  101
(R3/R6  +1).  Wzmocniony  sygnał  przez
punkty A, O1 jest podawany na słuchaw−
ki.  Mogą  to  być  dowolne  słuchawki.
W przypadku  stereofonicznych  słucha−
wek  od  walkmana  warto  połączyć  obie
w

szereg,

wykorzystując

tylko

Mikrofon podczerwieni

s.. 1

1 S

att iid

2349

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

“gorące” zaciski a masę pozostawić nie
podłączoną.

Układ może być zasilany napięciem

6...15V.  Podczas  pracy  pobiera  średnio
tylko  kilka  miliamperów  prądu,  więc
może  być  zasilany  z typowej  baterii
9−woltowej typu 6F22.

Zarówno duża wartość P1, jak i duże

wzmocnienie wzmacniacza U1A zapew−
niają ogromną czułość “mikrofonu”.
W trakcie prób okazało się, że czułość na
najsłabsze sygnały jest nawet zbyt wyso−
ka i trzeba było dodać rezystor R7 zmniej−
szający wpływ przydźwięku sieci. Nawet
śladowe ilości promieniowania z żarówek
powodowały silny przydźwięk w dołączo−
nych słuchawkach.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce po−

kazanej na rry

u 2

2. Montaż jest kla−

syczny,  nie  sprawi  trudności.  Jedynym
kłopotem  może  być  określenie  bieguno−
wości  fotodiody.  Łatwo  to  ustalić  za  po−
mocą jakiegokolwiek omomierza, porów−
nując  go  ze  zwykła  diodą.  Zresztą  przy
odwrotnym włączeniu diody nic złego się
nie stanie.

Potencjometr należy dołączyć za po−

średnictwem krótkiego (kilkucentymetro−

wego)  przewodu,  niekoniecznie  ekrano−
wanego.  Ze  względu  na  dużą  czułość,
zbyt  długie  przewody  staną  się  anteną,
zbierającą  zakłócenia  elektromagnetycz−
ne, w tym także brum sieciowy.

Także osoby, które nie skorzystają

z płytki drukowanej pokazanej na rysunku
2, tylko zmontują układ inaczej, powinny
zwrócić uwagę, by konstrukcja była mo−
żliwie zwarta. Długie przewody i ścieżki
mogą zwiększyć podatność na za−
kłócenia.

Układ zmontowany bezbłędnie ze

sprawnych elementów nie wymaga żad−
nego uruchomiania i od razu pracuje po−
prawnie.

W praktyce okaże się, że czułość ukła−

du jest bardzo duża i wyłapuje on wszel−
kie,  nawet  bardzo  niewielkie  ilości  pro−
mieniowania podczerwonego, w tym po−
chodzące  od  żarówek.  Przebiegi  takie
mają  częstotliwość  100Hz  i mogą  za−
kłócać  odbiór  sygnałów  z innych  źródeł.
Opisany  prosty  układ  nie  zawiera  filtru
wycinającego  tę  częstotliwość,  dlatego
przy

wieczornych

eksperymentach

z układem należy wyłączyć żarówki
oświetleniowe.

Piio

ottrr G

Gó

órre

kii

biig

niie

w O

Orrłło

kii

Wykaz elementów

ezzy

stto

orry

R1,R2−R5:

100k

Ω

R2:

10k

Ω

R6:

Ω

R7:

220k

Ω

P1:

potencjometr 100k

Ω

atto

orry

C1,C4: 100

F/16V

C3:

100nF ceramiczny

C5:

220nF

C6,C7: 10

F/16V

C2:

47pF

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

D1:

dowolna dioda serii BP

D2:

1N4148

U1:

LM358

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

jje

stt d

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

jja

o k

kiitt A

T−2

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Do czego to służy?

Rynek elektroniczny od paru lat za−

pewnia  elektronikom  pełny  dostęp  do
elementów elektronicznych. Do przeszło−
ści  należą  czasy  gdy,  zdobycie  upragnio−
nego  UCY  produkcji  CEMI  należało  do
wielkich  wyczynów.  Problem  polega  je−
dynie  na  tym  co  wybrać.  Serię  HC  czy
HCT?    A może  CMOS?  Nie  jest  to  pro−
blem błahy. Popularne ongiś TTL są zasi−
lane  napięciem 5V.  CMOS  −  y pracują
przy zasilaniu  od  kilku  do  kilkunastu
woltów. Różne są możliwości taktowania
układów.  Różne  możliwości  obciążenia
wyjść.

Przed młodym elektronikiem staje pro−

blem − przy pomocy jakiego przyrządu ma
uruchamiać i testować swoje projekty.
Oscyloskop jest (niestety) dość drogi.
Rozwiązanie jest proste. Należy wykonać
opisaną poniżej sondę logiczną.

Jak to działa?

Na początek tro−

chę  teorii.  W stan−
dardzie  TTL  “0”  lo−
giczne  reprezentuje
napięcie  z przedziału
0 − 0,8V. “1” logiczna
to napięcie 2,6V − 5V.
Między  0,8V a 2,6V
mamy  stan  nieokre−
ślony.

Standard CMOS −

ze względu na możli−
we różne zasilania −
został

pomyślany

nieco

odmiennie.

“0” logiczne repre−
zentowane

jest

przez napięcie od
0% do 30% wartości
napięcia

zasilania.

“1” logiczna to na−
pięcie od 70% do
100% zasilania.

Schemat

sondy

logicznej pokazano
na rry

u 1

1. Sto−

pień  wejściowy  son−
dy  zaprojektowany
został  tak,  by  mógł
spełniać

warunki

pracy  w każdym  ze
standardów.  Do  wy−
boru  trybu  pracy  słu−

ży przełącznik S1. Tranzystor T1 stero−
wany  jest  logiczną  “1”,  T2  służy  do
wykrywania logicznego “0”. Poziomy
wyzwalania ustalone są przez dzielni−
ki  R3/R6  (dla  TTL)  i R3+R4/R5      (   dla
CMOS).  Diody  D1,  D2  kompensują
spadki napięć na złączach B−E tranzy−
storów T1 i T2 w trybie badania ukła−
dów CMOS. Bramki U1A i U1D stano−
wią  prosty  dekoder  stanów.  Dla  na−
pięć  z zakresu  stanów  nieustalonych
T1  i T2  przewodzą  jednocześnie.  Na

wejściach bramki U1A panuje stan ni−
ski,  na  wejściu  13  U1D stan  wysoki.
Na wyjściu U1D mamy stan niski. Do
wyjścia  bramki  U1D dołączony  jest
(pracujący  jak  inwerter)    tranzystor
T3.  Do  jego  kolektora  dołączone  są
tranzystory  T6/T7  sterujące  diodą
LED  (kolor  żółty),  sygnalizującą  stan
nieokreślony.

Jeżeli grot sondy dołączymy do

punktu układu, gdzie występuje lo−
giczne “0” T2 będzie przewodził, T1

2240

s.. 1

1 S

att iid

Uniwersalna sonda logiczna
CMOS / TTL

będzie  zatkany.  Na  wyjściu  bramki
U1A pojawi się stan niski. Wymusi on
na wyjściu bramki U1D stan wysoki −
zgaśnie  dioda  żółta  −  oraz  poprzez
bramkę  U1C wysteruje  tranzystory
T8/T9. Zapali się dioda zielona.

Jeżeli na grot sondy podamy lo−

giczną  “1”  przewodzić  będzie  T1.  T2
będzie zatkany. Na wejściu 5 U1B bę−
dzie stan niski. Obecny na jej wyjściu
stan wysoki,  poprzez tranzystory T4,
T5  spowoduje  zaświecenie  diody
czerwonej.

Układ U2 służy do przedłużania bar−

dzo krótkich impulsów − tak by mogła
zauważyć  je  osoba  używająca  sondy
logicznej.  W skład  U2  wchodzą  dwa
multiwibratory  astabilne.  Ich  wejścia
wyzwalające  dołączone  są  odpowie−
dnio  do  nóżek  5  U1B i 9  U1C.  Jeżeli
przełącznik S2 jest w pozycji TAK mul−
tiwibratory wyzwalane są przez każdą
pojawiającą się logiczną “1” lub “0”.
Czas  zadziałania  multiwibratorów  za−
leży  od  wartości  elementów  R10C1
i R12C2.

Układ 4528 zastosowany jako U2

ma właściwość ponawiania wyzwala−
nia (retriggering) w trakcie trwania im−
pulsu  wyjściowego.  Ponieważ  w nie−
których  przypadkach  (grupy  impul−
sów)  własność  ta  może  powodować
zafałszowanie  działania  próbnika,  wy−
dłużanie  impulsów  można  zabloko−
wać przełączając S2 w położenie NIE.

Należy jeszcze wyjaśnić sposób

dołączenia diod LED. Ponieważ napię−
cie  zasilające  sondę  wynosi  3  −  15V,
niemożliwe  stało  się  zasilanie  diod
świecących  tylko  poprzez  rezystor
ograniczający  prąd.  Zastosowano
więc  źródła  prądowe.  Wartość  prądu

ustalona jest poprzez rezystory R17,
R18, R19.

Dioda D6 stanowi zabezpieczenie

układu przed złym dołączeniem biegu−
nów zasilania.

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany został na płytce

dwustronnej. Rozmieszczenie ele−
mentów przedstawiono na rry

u 2

Montaż  zaczynamy  od  wlutowania
elementów dyskretnych. Wyjaśnienia
wymagają przełączniki S1 i S2. Zreali−
zowano  je  za  pomocą  goldpinów
i dwóch jumperów. Rozwiązanie takie
wybrano  wychodząc  z założenia,  że
w trakcie pracy nad konkretnym ukła−
dem  nastawy  nie  są  często  zmienia−
ne.  Oczywiście  Czytelnicy  mogą  za−
stosować dowolne przełączniki.

Następnie wlutowujemy podstaw−

ki pod układy scalone. Na stronie luto−
wań płytki przy połączeniu R1/R2 jest
płaszczyzna  miedzi.  Służy  ona,  po
zdrapaniu  lakieru  ochronnego,  do
przylutowania  grotu  pomiarowego.

Wykonać go można z zaostrzonego
gwoździa lub grubej igły.

Po zlutowaniu sondy należy włożyć

do podstawki U1 i podłączyć układ do
zasilania  5V.  Powinna  zapalić  się  dio−
da  żółta.  Dotknięcie  grotem  do
+5V lub  0V wywoła  świecenie  odpo−
wiednio diody czerwonej lub zielonej.
W przypadku  kłopotów    z działaniem
należy sprawdzić napięcia na kolekto−
rach T1 i T2 a następnie stany na wyj−
ściach  bramek  zawartych  w układzie
U1.

Jeżeli wszystko działa poprawnie

możemy  umieścić  w podstawce  U2.
Opóźnienia,  które  wprowadza,  może−
my  zmienić  dobierając  wartości
R10/C1 i R12/C2.

Układ modelowy pracował popraw−

nie.  W tabeli  podano  programowe
wartości  napięć,  przy  których  nastę−
powało  świecenie  kolejnych  diod
LED.

Sposób

obudowania

sondy

pozostawiamy inwencji Czytelników.

arro

słła

w B

arra

ań

ńs

kii

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

s.. 2

2 S

att m

ntta

ażżo

Wykaz elementów

ezzy

stto

orry

y 0

0,,1

W 5

R1, R2, R7, R8, R9, R11 , R14, R16 −
10k

Ω

R3, R5 − 330

Ω

R4 − 820

Ω

R6 − 680

Ω

R10, R12 − 220k

Ω

R13, R15 − 4,7k

Ω

R17, R18, R19 − 39

Ω

atto

orry

C1, C2 − 220nF MKT
C3 − 100nF MKT
C4 − 47

F/25V

Diio

D1, D2 − 1N4148
D3 − dowolna LED − kolor czerwony
D4 − dowolna LED − kolor żółty
D5 − dowolna LED − kolor zielony
D6 − 1N4001

Trra

nzzy

stto

orry

T1, T3, T4 − T9 − BC547
T2 − BC557

kłła

y s

allo

U1 − 4011
U2 − 4528 lub 4538

IIn

S1, S2 − goldpin 3x1 + jumper
płytka drukowana
podstawka DIL14
podstawka DIL16

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

jje

stt d

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

jja

o k

kiitt A

T−2

Dane techniczne sondy

Uwzględnia poziomy logiczne TTL −

przy zasilaniu +5V

Uwzględnia poziomy logiczne

CMOS − przy zasilaniu

od +3V do +15V

Sygnalizuje za pomocą diod

świecących logiczne “0”, “1”

oraz stan nieustalony.

Ma możliwość wydłużania bardzo

krótkich impulsów.

Zasilanie pobierane jest

z badanego układu.

Wykonana jest z zastosowaniem

układów CMOS

− pobiera znikomy prąd.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Do czego to służy?

Chciałbym zaproponować dzisiaj mo−

im  Czytelnikom  budowę  urządzenia,
które będąc typowym przyrządem labora−
toryjnym może w znacznym stopniu uła−
twić budowę układów stosujących trans−
misję  danych  za  pomocą  kodu  DTMF.
Uruchamiając  taki  układ,  składający  się
z nadajnika  i odbiornika  kodu  DTMF,  na−
potykamy często na trudności polegające
na

niemożliwości

jednoznacznego

stwierdzenia,  który  z elementów  układu
nie  działa  jeszcze  prawidłowo.  Wadliwe
działanie urządzenia najczęściej może być
spowodowane zarówno błędami w nada−
wanym  kodzie  DTMF,  jak  i nieprawidło−
wym jego przekodowaniu. Proponowany
układ umożliwia jednoznaczne stwierdze−
nie, czy i jakie kody emitowane są przez
nadajnik DTMF, którym może być np. te−
lefon,  który  z jakichś  przyczyn  przestał
prawidłowo wybierać numery.

Sterowanie w systemie DTMF pomy−

ślane zostało w założeniu do wykorzysta−
nia w systemach łączności telefonicznej.
Nic  jednak  nie  stoi  na  przeszkodzie,  aby
ten  interesujący  system  przekazywania
informacji zastosować w innych urządze−
niach,  w domowym  sterowaniu  różnymi
urządzeniami  lub  nawet  w zabawkach.
Układ,  który  za  chwilę  pozwolę  sobie
przedstawić Czytelnikom EdW może oka−
zać  się  wielce  użyteczny  także  przy  uru−
chamianiu takich urządzeń.

Proponowany układ jest bardzo łatwy

do wykonania i może być zbudowany na−
wet przez początkujących elektroników.
Także koszt elementów potrzebnych do
jego wykonania nie doprowadzi z pewno−
ścią nikogo do bankructwa.

Jak to działa?

W najprostszej postaci monitor anali−

zujący kodu DTMF mógłby się składać je−
dynie z dekodera kodu DTMF, mikrofonu
i czterech diod LED sygnalizujących aktu−
alny  stan  wyjść  dekodera.  Jednak  takie
urządzenie  nie  byłoby  zbyt  wygodne
w użyciu,  szczególnie  dla  tych  Czytelni−
ków,  którzy  nie  mają  jeszcze  większej
wprawy w tłumaczeniu “w głowie” kodu
dwójkowego na postać dziesiętną. Także
układ  z mikrofonem  dołączonym  bezpo−
średnio do wejścia dekodera mógłby oka−
zać się zbyt mało czuły i utrudniać bada−
nie  sygnałów  np.  bezpośrednio  ze  słu−
chawki  telefonicznej.  Dlatego  też  zasto−
sowałem w układzie dwa dodatkowe blo−
ki:  przedwzmacniacz  wejściowy  i deko−
der  liczby  czterobitowej  zapisanej  w ko−
dzie  binarnym  na  postać  dziesiętną.

Schemat elektryczny całości pokazany
został na rry

u 1

Jak już wspomniałem, układ składa się

z trzech  bloków  funkcjonalnych,  które
musimy  kolejno  omówić.  Blokiem  pod−
stawowym,  realizującym  najbardziej
skomplikowaną  funkcję  rozpoznawania
kodów DTMF jest fragment układu zrea−
lizowany  z wykorzystaniem  scalonego
dekodera  DTMF  typu  UM92870.  Układ
ten był już bardzo szczegółowo omawia−
ny  na  łamach  EdW  (patrz  numer  11/96)
i dlatego  przypomnimy  sobie  teraz  jedy−
nie najważniejsze jego parametry, istotne
dla funkcjonowania opisywanej konstruk−
cji.

UM92870 jest scalonym dekoderem

kodu  DTMF  umożliwiającym  przekodo−
wanie  odebranych  sygnałów  do  postaci
liczby  czterobitowej.  Układ  wyposażony
jest w przedwzmacniacz o dużej czułości,
umożliwiający  analizowanie  sygnałów
o niewielkiej  amplitudzie.  Po  odebraniu
ważnej  transmisji  DTMF  na  wyjścia
Q1...Q4 układu wysłana zostaje liczba bę−
dąca  binarnym  odpowiednikiem  odebra−
nego kodu. Mogą to być liczby z zakresu
0001  ...  1111,  ponieważ  stan  0000  jest
w systemie  DTMF  zakazany.  Stany  na
wyjściach  układu  są  zapamiętywane  (za−
trzaskiwane) aż do czasu odebrania kolej−
nej transmisji. Fakt ten może być wielkim
ułatwieniem dla konstruktora, ale też nie−
kiedy  znacznie  komplikuje  budowę  ukła−
du.

Ważną rolę pełni niewykorzystywane

w naszym układzie wyjście STD. Po każ−
dorazowym odebraniu ważnej transmisji
DTMF występuje na nim stan wysoki
i trwa aż do momentu zakończenia odbie−

rania kodu.

Układ UM92870 jest obecnie dość

trudny do nabycia, ale na szczęście posia−
da dwa odpowiedniki, zarówno funkcjo−
nalne, jak i “pinowe”. Jednym z nich jest
układ MT8870 (omówiony także w nume−
rze 11/96EdW), a drugi układ coraz lepiej
znanej w naszym kraju firmy HOLTEK –
HT9170 (tylko w obudowie DIP18).

Założeniem konstrukcyjnym, jakie

przyjąłem podczas projektowania układu,
było dostosowanie go do odbioru nawet
bardzo  słabych  sygnałów.  Założenie  to
zostało w pełni zrealizowane: układ potra−
fi prawidłowo rozpoznać kody DTMF po−
chodzące  ze  słuchawki  telefonicznej
umieszczonej  50  cm  od  mikrofonu!  Tak
duża czułość została osiągnięta dzięki za−
stosowaniu  przedwzmacniacza  mikrofo−
nowego  zrealizowanego  na  “połówce”
popularnego  układu  UL1321.  Czułość
przedwzmacniacza możemy w szerokich
granicach regulować za pomocą dobiera−
nia wartości rezystora R7.

Odebrany przez mikrofon sygnał

DTMF  jest  wzmacniany  i przekazywany
na wejście IN− dekodera, a następnie na
wyjściach  Q1...Q4  ukazuje  się  liczba  bi−
narna  określająca  numer  odebranego
sygnału. Moglibyśmy oczytać tę wartość
za  pomocą  czterech  diod  LED  dołączo−
nych  do  wyjść  układu,  ale  jak  już  wspo−
mniałem  byłoby  to  rozwiązanie  mało
“eleganckie”. Dlatego też zastosowałem
w układzie prosty dekoder liczby czterobi−
towej na postać dziesiętną i jest to chyba
jedyny  fragment  układu  warty  szerszego
omówienia.

Dekodując dowolne stany linii cztero−

bitowej będziemy mieli do czynienia

2255

Analizator sygnałów DTMF

z liczbami w zakresie od 0 do 15, które to
liczby musimy wyświetlić na podwójnym
wyświetlaczu  7−segmentowym.  Dla
uproszczenia  konstrukcji  zakładamy,
że pierwszy wyświetlacz w zakresie liczb
od  0  do  9  jest  wygaszony  i dopiero  po
przekroczeniu  stanu  9  zapala  się  na  nim
1.  Dekoder  BCD  −  7  segmentów  zbudo−
wany  z wykorzystaniem  układu  4543
(IC2)  steruje  drugim  wyświetlaczem.
Elektroniczny przełącznik 4053 – IC4 kie−
ruje na dekoder bądź sygnały przychodzą−
ce  z badanej  linii,  bądź  też  specjalnie
“spreparowane”  sygnały  potrzebne  do
zapalenia na wyświetlaczu cyfr od 0 do 5
przy wyświetlaniu liczb z zakresu 10 .. 15.
Rozpatrzmy  teraz,  co  będzie  się  działo
w miarę powstawania na wyjściu IC1 ko−
lejnych liczb od 0 do 15:

Od liczby 0 do 7 na wejściu 5 bramki

IC3B utrzymuje się  stan “0”, po przekro−
czeniu tej liczby pojawia się stan “1”. Po−
nieważ jednak na wejściach Q2 i Q3 IC1
utrzymują się nadal stany “0” na wyjściu
bramki  IC3B nadal  mamy  “1”.  Dopiero
w zakresie liczb od 10 do 15 na wyjściach
Q2 i / lub Q3 pojawia się “1”, a w konse−
kwencji stan “0” na wyjściu IC3B. Po za−
negowaniu przez bramkę IC3C powoduje
on  włączenie  tranzystora  T1  i zapalenie
cyfry 1 na pierwszym wyświetlaczu.

Aż do tego momentu przełącznik IC4

przekazywał  do  dekodera  BCD  –  kod
wskaźnika  siedmiosegmentowego  IC2
sygnały  bezpośrednio  z wyjść  IC1  i na

drugim wyświetlaczu zapalały się kolejno
cyfry  od  0  do  9.  Teraz  stan “0”  podany
z wyjścia 10 IC3C na wejścia sterujące A,
B i C przełącznika zamyka wejścia X0, Y0
i Z0, a otwiera wejścia X1, Y1 i Z1. Na te
wejścia  musimy  podać  odpowiednio
“spreparowane”  kody,  aby  umożliwić
wyświetlenie  cyfr  od  0  do  5  na  drugim
wyświetlaczu.    Aby  ułatwić  sobie  zrozu−
mienie  zasady  działania  tego  fragmentu
układu posłużymy się poniższą tabelką:

Po lewej stronie tabeli mamy kolejne

stany reprezentujące liczby od 10 do 15,
a po  prawej  stronie  kody,  jakie  musimy
przekazać  na  wejście  dekodera.  Na  wej−
ściu  A nie  są  potrzebne  jakiekolwiek
przekształcenia i jest ono połączone bez−
pośrednio z wejściem dekodera. Od razu
też widać, że nie będziemy mieli żadnego
problemu  z wejściem  D i B.  Na  wejściu
D dekodera  musimy  trwale  wymusić
stan  “0”,  co  zostało  zrealizowane  przez
połączenie wejścia Z1 z masą. Stan wej−
ścia  B musimy  jedynie  zanegować,  co
osiągamy przy pomocy bramki IC3D.

Problem mamy jedynie z wejściem

C dekodera. Przy liczbach 10, 14 i 15 sta−
ny wejściowe są jednakowe, zarówno na
zakresie 0 ... 9 jak i na zakresie 10 ... 15,
a przy liczbach 12 i 13 zanegowane. Zau−
ważmy  jednak,  że  wtedy  i tylko  wtedy
kiedy  mamy  do  czynienia  z liczbami  12
i 13  na  wyjściu  Q2  IC1  występuje  niski
stan  logiczny.  Dołączamy  zatem  poprzez
rezystor  R5  wyjście  Q2  IC1  do  wejścia
Y1  IC4,  co  umożliwia  przekazywanie  na
to wejście nie zanegowanych stanów lo−
gicznych  podczas  wyświetlania  liczb  10,
11 i 15 . Dioda D4 połączona z wyjściem
Q2 IC1 zwiera wejście Y1 do masy pod−
czas dekodowania liczb 12 i 13.

Diody D1−D3 ograniczają prąd płynący

przez segmenty wyświetlaczy i zabezpie−
czają dekoder 4543 przed przeciążeniem.
Układ powinien być zasilany napięciem
stałym stabilizowanym o wartości 5V, do−
prowadzonym do złącza CON1.

Montaż i uruchomienie

Na rry

u 2

2 została przedstawiona

mozaika ścieżek płytki obwodu druko−
wanego oraz rozmieszczenie na niej

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

s.. 1

1 S

att iid

b.. 1

elementów.  Montaż  wykonujemy  w
typowy  sposób,  rozpoczynając  od  wluto−
wania  w płytkę  rezystorów,  a kończąc  na
elementach  o największych  wymiarach.
Pod  układy  scalone  zalecam  zastosować
podstawki.

Układ zmontowany ze sprawdzonych

elementów nie wygaląda jakiegokolwiek
uruchamiania ani regulacji. W celu spraw−

dzenia  poprawności  jego  działania  dołącza−
my do niego zasilanie +5VDC. Na wyświe−
tlaczach powinna ukazać się liczba 15. Jest
to spowodowane tym, że układ UM92870
“budzi  się  do  życia”  chyba  zawsze  ze  sta−
nem 1111 na wyjściach. Celowo napisałem
“chyba”,  ponieważ  sprawa  ta  nie  została
w jakikolwiek  sposób  zasygnalizowana
przez  producenta  w karcie  katalogowej
i dysponuję  wyłącznie  informacją  zdobytą
doświadczalnie. Nie ma to jednak najmniej−
szego znaczenia dla prawidłowego działania
urządzenia i wygody posługiwania się nim.

Po włączeniu zasilania zbliżamy do mi−

krofonu słuchawkę telefoniczną i naciskamy
dowolny, np. “1” klawisz w telefonie (oczy−
wiste  jest,  że  telefon  musi  być  ustawiony
w tryb  wybierania  tonowego  –  TONE).  Po
naciśnięciu klawisza i wygenerowaniu przez
aparat  telefoniczny  odpowiedniego  dźwię−
ku,  na  wyświetlaczach  powinna  natych−
miast ukazać się liczba odpowiadająca wy−
branej cyfrze. Jeżeli tak się nie stało, to po−
zostaje  nam  jedynie  szukanie  błędu
w montażu lub wadliwego elementu.

Płytka drukowana została zwymiarowa−

na pod obudowę typu KM33C. Do zasilania
układu najlepiej zastosować zasilacz siecio−
wy typu “wtyczkowego” o napięciu wyj−
ściowym +5VDC i minimalnym prądzie
250mA.

biig

niie

w R

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Wykaz elementów

atto

orry

C1, C2, C3, C4, C7

100nF

470

100

ezzy

stto

orry

51k

Ω

300k

Ω

300

Ω

R8, R4

3,3k

Ω

R6, R5

100k

Ω

(*)

10k

Ω

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

DP2, DP1

wyświetlacz siedmio−
segmentowy LED,
wsp. anoda

D1, D2

1N4001 lub odpowiednik

D3, D4, D5, D6

1N4148 lub odpowiednik

IC1

UM92870 lub ścisły
odpowiednik

IC2

4543

IC3

4011

IC4

4053

IC5

UL1321

BC548 lub odpowiednik

ozzo

stta

ałłe

CON1

ARK2 (3,5mm)

mikrofon elektretowy
dwukońcówkowy

rezonator
kwarcowy 3,579MHz

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

jje

stt d

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

jja

o k

kiitt A

T−2

s.. 1

1 S

att m

ntta

ażżo