E

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

ys

su

un

nk

ku

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

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

54

55

E

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

ys

su

un

nk

ku

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.

A

Ad

da

am

m S

Siie

eń

ńk

ko

o

Wykaz elementów

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y

R1, R5:

220

Ω

R2, R7, R10:

10k

Ω

R3, R8, R9:

100k

Ω

R11:

47k

Ω

R4, R12:

1

Ω

/0,5W

R6:

27k

Ω

(22...39k

Ω

)

PR1:

PR 10k

Ω

miniaturowy

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1, C2:

100

µ

F/16V

C3:

100nF ceramiczny

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

22

µ

F/16V

C7:

10

µ

F/16V

C10:

220nF

C11:

1nF

P

Pó

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

niik

kii

U1:

LM358N

U2:

TDA2005

P

Po

ozzo

os

stta

ałłe

e

CON1, CON2:

ARK 2

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

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

35

51

1

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

56

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

ys

su

un

nk

ku

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

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

2353

57

E

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

ys

su

un

n−

k

ku

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

ys

su

un

nk

ku

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

do

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.

M

Ma

arrc

ciin

n W

Wiią

ązza

an

niia

a

Wykaz elementów

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y

R1:

430k

Ω

R2:

470k

Ω

R3:

10k

Ω

R4:

1k

Ω

R5,R17: 4,7k

Ω

R6−R15: 22k

Ω

R16:

560

Ω

R18−R27: 100

Ω

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1:

100nF

C2:

220

µ

F/16V

C3,C4: 470nF

P

Pó

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

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

P

Po

ozzo

os

stta

ałłe

e

JP1:

goldpin 1x2 oraz zworka

Z1:

goldpin 1x10 wraz z takim samym
gniazdem

Z2:

goldpin 1x2 wraz
z takim samym gniazdem

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

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

35

53

3

F

Fo

ott.. 2

2

R

Ry

ys

s.. 2

2 S

Sc

ch

he

em

ma

att w

wy

yś

św

wiie

ettlla

ac

czza

a

R

Ry

ys

s.. 3

3 S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

58

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

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

2349

59

E

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

ys

su

un

nk

ku

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.

P

Piio

ottrr G

Gó

órre

ec

ck

kii

Z

Zb

biig

gn

niie

ew

w O

Orrłło

ow

ws

sk

kii

Wykaz elementów

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y

R1,R2−R5:

100k

Ω

R2:

10k

Ω

R6:

1k

Ω

R7:

220k

Ω

P1:

potencjometr 100k

Ω

B

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1,C4: 100

µ

F/16V

C3:

100nF ceramiczny

C5:

220nF

C6,C7: 10

µ

F/16V

C2:

47pF

P

Pó

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

niik

kii

D1:

dowolna dioda serii BP

D2:

1N4148

U1:

LM358

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

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

34

49

9

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

60

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

ys

su

un

nk

ku

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

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

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

ys

su

un

nk

ku

u 2

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.

J

Ja

arro

os

słła

aw

w B

Ba

arra

ań

ńs

sk

kii

61

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

R

Ry

ys

s.. 2

2 S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y

Wykaz elementów

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y 0

0,,1

12

25

5W

W 5

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

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

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

µ

F/25V

D

Diio

od

dy

y

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

T

Trra

an

nzzy

ys

stto

orry

y

T1, T3, T4 − T9 − BC547
T2 − BC557

U

Uk

kłła

ad

dy

y s

sc

ca

allo

on

ne

e

U1 − 4011
U2 − 4528 lub 4538

IIn

nn

ne

e

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

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

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

22

24

40

0

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.

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

62

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

ys

su

un

nk

ku

u 1

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

ys

su

un

nk

ku

u 2

2 została przedstawiona

mozaika ścieżek płytki obwodu druko−
wanego oraz rozmieszczenie na niej

63

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

T

Ta

ab

b.. 1

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.

Z

Zb

biig

gn

niie

ew

w R

Ra

aa

ab

be

e

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

64

Wykaz elementów

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1, C2, C3, C4, C7

100nF

C5

470

µ

F

C6

100

µ

F

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y

R1

51k

Ω

R2

300k

Ω

R3

300

Ω

R8, R4

3,3k

Ω

R6, R5

100k

Ω

R7

1k

Ω

(*)

R9

10k

Ω

P

Pó

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

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

T1

BC548 lub odpowiednik

P

Po

ozzo

os

stta

ałłe

e

CON1

ARK2 (3,5mm)

M1

mikrofon elektretowy
dwukońcówkowy

Q1

rezonator
kwarcowy 3,579MHz

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

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

35

55

5

R

Ry

ys

s.. 1

1 S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y