Międzynarodowy magazyn elektroników hobbi^krprofesjonalistów
11/97 listopad 5 zł 90 gr
Ind*ks 3S7L77 * ISSN 1330-3531
Kormany 4 ftDM France lfiFF
PROJEKTY ZAGRANICZNE
"Przedłużacz" zdalnego sterowania
Na pierwszy rzut oka
proponowany układ może
wydawać się nieco
podejrzany, ponieważ zmienia
bezprzewodowy system
sterowania w podczerwieni,
np. odbiornika TV
satelitarnej, magnetowidu itp.,
w przewodowy system
zdalnego sterowania.
O celowości zastosowania
takiego rozwiązania
przekonuje nas autor
artykułu.
Pilot
IRLED
DDDDDDDDD DDDDDDDDD DDDDDDDDD
Cel proponowanego przedsięwzięcia na pierwszy rzut oka nie jest w pełni jasny. Urządzenie może jednak być bardzo przydatne, jeżeli np. w sypialni znajduje się odbiornik TV połączony z odbiornikiem TV satelitarnej lub magnetowidem. W sypialni można oczywiście oglądać wybrany wcześniej program lub film wideo, nie ma jednak możliwości sterowania pracą źródła sygnału. Chcąc zmienić kanał, wyłączyć magnetowid, przewinąć kasetę czy zrobić cokolwiek innego, trzeba wstać i biec do salonu.
Czy to jest zgodne ze standardami końca XX wieku? Naszym zdaniem nie.
Kable, kable...
Przewodowy system zdalnego sterowania nie jest eleganckim rozwiązaniem, jest jednak pozbawiony podstawowej wady systemu sterowania w podczerwieni, a mianowicie ograniczonego zasięgu i wymagania, aby nadajnik i odbiornik "widziały się" nawzajem. Przewód można natomiast poprowadzić przez otwory w ścianach, sufitach i podłogach, a jego długość może być bardzo duża. W opisywanym przypadku przewód zdalnego sterowania jest po prostu położony wzdłuż kabla prowadzącego sygnał do odbiornika TV. Działanie przekaźnika sterowania sprawdzono przy długości przewodu sięgającej 2 Om. Długość taka okaże się wystarczająca w większości przypadków, jednak system powinien działać
Długi przewód
Wzmacniacz/ bufor
Fototranzystor
O-------*>
Wzmacniacz prądu stałego
Rys. 1. Schemat blokowy systemu zawierającego przekaźnik zdalnego sterowania w podczerwieni.
poprawnie również przy większych długościach kabli.
Zastosowano bardzo prosty układ ze sprzężeniem bezpośrednim, co znacznie ogranicza odległość między pilotem a przekaźnikiem - nie powinna ona przekraczać 0,5 m. Mimo że pożądany byłby większy dystans, jednak nawet przy tak ograniczonym zasięgu system spełnia swe zadanie. Od strony nadajnika zasięg wynosi kilka metrów. Chociaż urządzenie pozostaje w stanie standby przez wiele godzin, to pobór prądu jest niewielki i możliwe jest zastosowanie zasilania bateryjnego.
System wykorzystano do sterowania urządzeniami firm Fergu-son i Toshiba. Powinien jednak współpracować ze wszystkimi urządzeniami sterowanymi w podczerwieni, wykorzystującymi standardowe układy scalone.
Opis układu
Schemat blokowy przedstawiony na rys.l ułatwia zrozumienie zasady działania urządzenia. Standardowy pilot wysyła impulsy światła podczerwonego, kodowane w sposób umożliwiający ich zdekodowanie w odbiorniku i wykonanie odpowiednich operacji: zwiększenie głośności, zmianę kanału, zmianę barwy itp.
W przypadku niektórych rodzajów kodowania impulsów niezbędne jest, by przebieg czasowy sygnału nie ulegał zniekształceniom, ponieważ nawet nieznaczne odchylenia mogą stać się przyczyną błędnego dekodowania. Na szczęście dzięki mechanizmom kodowania stosowanym w układach sterowania w podczerwieni transmisja jest odporna na drobne zniekształcenia i pewne rozmycie sygnału odtworzonego w odbiorniku. Sygnał wyjściowy przekaźnika sterowania powinien spełniać jednak pewne wymagania.
Fototranzystor odbiera impulsy światła podczerwonego pochodzące z pilota i przekształca je na impul-
Elektronika Praktyczna 11/97
17
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
(a)
v+
Napięcie
progowe
0V
V+
ov
JIJIJIJLrL
Rys. 2. Przebieg o wolno narastających zboczach (a) i uzyskany zeń przebieg prostokątny (b).
sy prądu o małym natężeniu. Prosty wzmacniacz o sprzężeniu bezpośrednim wzmacnia te impulsy, a na jego wyjściu pojawia się sygnał stanowiący dość dobrą replikę sygnału wejściowego.
Pierwotnie zamierzano wykorzystać ten sygnał bezpośrednio do wy sterowania podczerwonej diody IR LED nadajnika przekaźnika. Pomysł ten nie okazał się trafny - natężenie prądu diody LED było zbyt małe, by uzyskać rozsądny zasięg, a czasy opadania i narastania impulsów były zbyt długie. Szybkość narastania zboczy sygnału została zwiększona przez zastosowanie komparatora, gdzie sygnał jest porównywany z poziomem odniesienia. Jeśli napięcie sygnału jest niższe od napięcia odniesienia, to na wyjściu komparatora jest stan wysoki, w przeciwnym przypadku sygnał wyjściowy komparatora jest przebiegiem prostokątnym (rys.2). Sygnał ten jest następnie podawany na wzmacniacz buforowy zapewniający wysterowanie diody LED prądem o odpowiednio dużym natężeniu.
Pełny schemat ideowy przekaźnika sterowania w podczerwieni przedstawia rys.3. Fototranzystor oznaczony jest symbolem Tl. Natężenie prądu fototranzystora przy braku oświetlenia jest zbliżone do prądu kolektora nie przewodzącego tranzystora krzemowego. Padające na Tl światło powoduje wzrost natężenia prądu kolektora proporcjonalny do natężenia oświetlenia. Impulsy podczerwieni pochodzące z pilota powodować będą zatem impulsy prądu kolektora Tl. Impulsy te sterują bazą tranzystora T2. Jest mało prawdopodobne, by fototranzystor Tl przewodził tak silnie, by prąd był zbyt duży dla tranzystora T2. W układzie umieszczono rezystor Rl ograniczający natężenie prądu. Stanowi on także zabezpieczenie przede wszystkim przed przypad-
kowym zwarciem wyprowadzeń fototranzystora. Aby rezystor Rl nie zakłócał normalnej pracy układu, wartość jego rezystancji powinna być niska.
Potencjometr VRl służy do regulacji czułości, a całe urządzenie może funkcjonować poprawnie tylko przy właściwej nastawie tego potencjometru. Jeśli potencjometr VRl jest nastawiony na maksimum rezystancji, układ będzie wykazywał wysoką czułość, a prąd o natężeniu kilku mA, pochodzący z fototranzystora, spowoduje przełączenie tranzystora T2. W praktyce tak wysoka czułość może nie być korzystna. Jedną z przyczyn jest oświetlenie tła, którego poziom jest najpewniej na tyle wysoki, by prąd fototranzystora wyniósł kilka mA, a tranzystor T2 został nasycony. Ponadto, fototranzystor Tl będzie pracował przy bardzo niskich natężeniach prądu, co nie zapewni dostatecznej szybkości odpowiedzi układu na impulsy podczerwieni.
Druga ekstremalna sytuacja występuje przy minimalnej rezystancji potencjometru VRl, kiedy to dla przełączenia tranzystora T2 niezbędny byłby prąd fototranzystora Tl o natężeniu kilka mA. Takie natężenie prądu może nie wystąpić nawet wtedy, gdy fototranzystor zostanie bezpośrednio oświetlony.
Dla pośrednich nastaw potencjometru VRl czułość jest taka, że tranzystor T2 nie reaguje na oświetlenie tła, a fototranzystor Tl pracuje z natężeniami prądu wystarczająco dużymi, by zapewnić szybkie przełączenie układu.
Układ ICl jest szybkim wzmacniaczem operacyjnym pracującym w konfiguracji komparatora. Re-
zystory R3 i R4 dają napięcie odniesienia równe połowie napięcia zasilania, doprowadzane do wejścia nieodwracającego układu ICl, natomiast sygnał z kolektora tranzystora T2 jest podany na wejście odwracające tego układu.
Różnica potencjałów między wejściami wzmacniacza operacyjnego jest bardzo silnie wzmacniana (zazwyczaj 100000 razy lub więcej). Tak więc wystarczy, by potencjał na wejściu nieodwraca-jącym był tylko nieznacznie wyższy od potencjału wejścia odwracającego, by na wyjściu komparatora pojawiło się napięcie zbliżone do napięcia zasilania lub nieznacznie niższe od potencjału wejścia odwracającego, by na wyjściu wystąpiło napięcie zbliżone do zera. Zapewnia to przekształcenie sygnału wyjściowego z tranzystora T2, o stosunkowo wolno narastających zboczach, na przebieg prostokątny.
Tranzystor T3 pracuje w układzie wtórnika emiterowego, który stanowi bufor wzmacniacza ICl i przez rezystor R5 wysterowuje diodę IR LED emitującą w podczerwieni. Impulsy prądu płynącego przez diodę IR LED mają natężenie około 50mA, co zapewnia rozsądny zasięg urządzenia bez ryzyka uszkodzenia tej diody.
Sygnał jest odwracany przez tranzystor T2 pracujący w układzie wspólnego emitera, ale komparator wprowadza kolejne odwrócenie fazy, w związku z czym fazy sygnałów wejściowego i wyjściowego są zgodne. Jest to bardzo ważne, ponieważ sygnał odwrócony w fazie najpewniej zostałby błędnie zdekodowany. Następnym, niekorzystnym skutkiem
Rys. 3. Schemat ideowy przekaźnika zdalnego sterowania w podczerwieni.
18
Elektronika Praktyczna 11/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Przewód łączący
Rys. 5. Okablowanie diody IR LED i czerwonej diody nadajnika.
odwrócenia fazy sygnału byłoby świecenie diody LED w stanie standby, co oznacza podwyższony pobór prądu. Przy zgodności faz obu sygnałów dioda LED oraz tranzystory Tl i T2 są w stanie standby wyłączone.
Jako ICl użyto wzmacniacza operacyjnego o niskim poborze prądu. Również rezystory R3 i R4 mają dosyć duże rezystancje, co sprawia, że przez dzielnik rezys-tancyjny przepływa prąd o małym natężeniu. Dzięki tym zabiegom pobór prądu w stanie standby wynosi około 200mA i nawet tania bateryjka typu PP3 zapewni działanie układu przez kilka tysięcy godzin.
Nadajnik mógłby zawierać wyłącznie pracującą w podczerwieni diodę IR LED Dl, ale przydatna może być także możliwość użycia zwykłej czerwonej diody LED (D2). Zapewnia to przełącznik S2, a rezystor R6 ogranicza natężenie prądu do wartości bezpiecznej dla zwykłej diody LED.
Światło emitowane przez diodę IR LED nie jest widzialne, co utrudnia uruchamianie urządzenia. Włączenie diody D2 pozwala stwierdzić, czy czułość nie została źle dobrana - jest ona zbyt mała i brak jest sygnału wyjściowego lub zbyt duża i dioda emituje w sposób ciągły. Ułatwia to w znacznym stopniu właściwe ustawienie potencjometru VRl.
Montaż układu
Układ jest montowany na uniwersalnej płytce drukowanej. Z powodu prostoty układu nie podajemy proponowanego rozmieszczenia elementów.
Wyprowadzenia tranzystora T2 należy pozostawić nieco dłuższe, ponieważ przed montażem trzeba będzie dostosować je do otwo-
rów. Wzmacniacz LF441N nie jest wrażliwy na ładunki elektrostatyczne, niemniej jednak dobrze byłoby montować go w podstawce. Pamiętajmy o prawidłowym wlutowaniu kondensatora Cl. Fototranzystor BP103B swym wyglądem przypomina diodę LED
0 średnicy 5mm. Inne fototranzystory, jak np. TIL81, nie zapewniają prawidłowego działania układu i nie należy ich stosować.
Fototranzystor można zamontować na płytce poniżej otworu wykonanego w obudowie. Rozwiązanie takie zapewnia dobrą ochronę przed światłem tła, czyli pochodzącym z otoczenia. Łatwiejszym i chyba bardziej eleganckim rozwiązaniem jest montaż fototranzystora bezpośrednio na obudowie, w gniazdku pod diodę LED i połączenie go przewodami z płytką. Kolektor fototranzystora znajduje się od strony spłaszczenia obudowy, a jego wyprowadzenie jest krótsze od wyprowadzenia emitera. Fototranzystor nie ma wyprowadzenia bazy.
Jako obudowa "głównej" części układu posłużyć może niemal każde małe lub średnie pudełko z tworzywa sztucznego. Płytkę należy zamocować przy pomocy śrub M3 do pokrywy obudowy, która staje się zdejmowalną płytą tylną.
Potencjometr VR3, przełącznik Sl oraz (ewentualnie) fototranzystor Tl należy zamontować do drugiej części obudowy. Przewód łączący z nadajnikiem można połączyć z płytką przy pomocy np. gniazdka i wtyku typu jack 3,5mm. W prototypie przewód ten został po prostu poprowadzony przez otwór wykonany w obudowie i przylutowany do płytki. Przewód nie musi być ekranowany, niemniej jednak najlepszy wydaje się cienki ekranowany kabel audio.
Mniejsza z obudów bez trudu pomieści cztery podzespoły nadajnika. Nieskomplikowane okablowanie tego układu przedstawia rys.4: rezystor R6 jest wlutowany między odpowiednią końcówką przełącznika S2 i anodą diody D2.
Uruchamianie
1 eksploatacja
Uruchamianie należy rozpocząć od włączenia diody D2 w układ nadajnika przy pomocy
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R5: 100O
R2: 2,2kQ
R3, R4: lOOkO
R6: lkO
VR1: 470kQ, obrotowy, węglowy,
liniowy
Kondensatory
Cl: 220|iF/16V/ wyprowadzenia
jednostronne
Elementy półprzewodnikowe
Dl: LD271 dioda IR LED (lub
odpowiednik), (|>5mm
D2: czerwona dioda LED, (|)5mm
Tl: BP103B
T2: BC550
T3: BC337
ICl: LF441N
Różne
Sl: przełącznik jedn obiegu nowy,
jedn opozycyjny
S2: przełącznik dwubiegunowy,
jedn opozycyjny
Btl: bateria 9V (PP3)
przełącznika S2. Po włączeniu urządzenia i skierowaniu fototranzystora w stronę źródła światła, regulacja potencjometrem VRl powinna prowadzić do włączania i wyłączania diody D2. Ze względu na znaczne wzmocnienie układu punkt przejścia między obydwoma stanami powinien być bardzo dobrze określony, nie powinien natomiast występować obszar świecenia z obniżoną jasnością. Jeśli układ zachowuje się inaczej, należy wyłączyć zasilanie i sprawdzić połączenia.
Podczas normalnej eksploatacji fototranzystor nie może być kierowany w stronę źródeł światła mogących zakłócić prawidłową pracę urządzenia. Należy ustawić potencjometr VRl w skrajnym lewym położeniu (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) i skierować nadajnik pilota w stronę fototranzystrora Tl.
Należy pamiętać, że zarówno nadajnik pilota, jak i fototranzystor Tl są elementami o kierunkowych charakterystykach czułości optycznej i powinny być ustawione dokładnie liniowo względem siebie.
Urządzenie powinno działać przy takiej właśnie nastawie VRl po przełączeniu S2, tzn. po włączeniu diody IR LED Dl do
Elektronika Praktyczna 11/97
19
PROJEKTY ZAGRANICZNE ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^m
obwodu. Dioda ta winna być VRl w kierunku zgodnym z ru- mentowania.
skierowana w stronę magnetowi- chem wskazówek zegara powi- Duncan Boyd
du lub odbiornika TV satelitarnej, nien przynieść zwiększenie czu-
a odległość między nimi nie po- łości, ale jej nadmierny wzrost Artykuł publikujemy na pod-
winna przekraczać jednego lub sprawi, że urządzenie przestanie stawie umowy z redakcją mie-
dwóch metrów. działać. Znalezienie optymalnego sięcznika "Everyday Practical
Dalszy obrót potencjometru położenia VRl wymaga ekspery- Electronics".
Elektronika Praktyczna 11/97
PODZESPOŁY
Scalony regulator obrotów silników prądu stałego
Regulacja obrotów silników
elektrycznych wiąże się
z koniecznością pokonania wielu
trudności wynikających zarówno ze
sposobu ich działania, jak i ze
specyficznych cech elementów
półprzewodnikowych wykorzystywanych
jako elementy regulacyjne.
Producenci układów scalonych
bardzo szybko ułatwili życie
użytkownikom silników zasilanych
prądem zmiennym wprowadzając do
produkcji szereg regulatorów obrotów
w postaci prostych w stosowaniu
specjalizowanych układów scalonych.
Jednym z nich jest opisany
w artykule układ opracowany pizez
firmę Texas Instruments.
Regulacja obrotów silnika zasilanego prądem stałym wydaje się pozornie bardzo prosta - wystarczy przecież zmienić wartość prądu płynącego przez uzwojenia silnika, aby uzyskać efekt regulacji. Nie zawsze sprawdzają sie. takie układy regulacyjne w praktyce. Zmiana wartości przepływającego prądu wpływa nie tylko na szybkość obrotów wirnika, lecz także na moment obrotowy, co w wielu aplikacjach dyskwalifikuje takie rozwiązania.
Znacznie lepszą metodą regulacji szybkości obrotowej silników elektrycznych jest zastosowanie modulacji prądu zasilania PWM fang. Pulse Widih Modula-iion), która polega na zasilaniu uzwojenia impulsami prądu o stałej wartości,
A V
i X ł *
Dicytibr DAHi IMMdt pRAptoila
DiMifcr i*--'
*+ i-* > Moduktor PWM 1 >
AUTO IIAN Ś!
- TPIC21O1 Jiin
weed' iht*
"wte_out
Rys. 1.
Rys. 2.
lecz zmiennej długości. W ten sposób średnia wartość prądu przepływającego przez silnik zmienia sie. powodując zmianę, szybkości wirowania, lecz regulacja ta nie powoduje znaczącego zmniejszenia momentu obrotowego.
Taką właśnie metodę, regulacji zastosowali projektanci układu TPIC2101, który opracowano w firmie Texas Instruments. Układ ten integruje w sobie wszystkie moduły niezbędne do poprawnej pracy regulatora frys.l). Oprócz typowych dla układów PWM modułów generatora wzorcowego napięcia pi-łokształtnego, źród-
sienią oraz komparatora spełniającego rolę modulatora, we wnętrzu układu zintegrowano szereg elementów ułatwiających wykorzystywanie tego układu w regulatorach i stabilizatorach obrotów.
Schemat aplikacyjny układu TPIC2101 przedstawiono na rys.2. Rozbudowanie układu regulacyjnego o elementy zabezpieczające wynika z konieczności zapewnienia bezpiecznych warunków pracy zarówno silnikowi, jak i regulatorowi. Zabezpieczeniem najbardziej istotnym, z punktu widzenia użytkownika, jest czujnik przeciążenia tran-ai|IiJlYfcJ zystora wyjściowego, który zapobiega jego uszkodzeniu w przypadku zbyt dużego obciążenia silnika lub zwarcia jego uzwojeń. Kontrola zwarcia odbywa się w sposób niestandardowy - poprzez kontrolę napięcia na drenie tranzystora mocy.
Równie ważną rolę spełnia moduł kontroli napięcia zasilania, zapobiega on bowiem próbom "nadążania" układu za zmianami napięcia zasilającego, wykraczającymi poza granice dopuszczal-I(K__ ne przez projektantów układu TPIC2101. ^ W przypadku, gdy napięcie zasilające ma zbyt dużą wartość układ automatycznie przechodzi w stan alarmowy Fauli State, co objawia się zablokowaniem generacji impulsów na wyjściu sterującym bramkę tranzystora mocy. Z kolei napięcie zasilające o zbyt małej wartości powoduje uśpienie układu sterującego (Sleep State), co także wiąże się z zatrzymaniem silnika.
Projektanci układu TPIC2101 przewidzieli dwie możliwości regulowania obrotów silnika. Pierwsza nich wiąże się
Podstawowe parametry ikładi TPIC2101
ła napięcia odnie-
Parametr
Napięcie zasilania [V]
Pobór prądu w podczas pracy[mAl
Pobór prądu w trybie drzemki [|jAJ
Napięcie odniesienia[V]
Próg zadziałam a zabezpieczę ma nadnapięciowego[V]
Pro g zadziałam a zabezpieczę ma podnapię ci owe go
Zalecana częstotliwość przebiegu wyjściowego [kHz]
Obciążalność stopnia wyjściowego [rnA]
Wartość mm Wartość max
8 16
10
200
5 225 5 775
17 20
7 8
20 20
50
Elektronika Praktyczna 11/97
21
PODZESPOŁY
Si4
Śi 12
I | 10
i b
y ; ^:
\ 'efl = B PW ut
i
PW (1 6* PW Mir
Rys. 3.
4 ^^ ^ ^^ ^
^
= \ zas * it
0 s 6 1 ^
S
PW ut = <2 .68 + f .56 o / Ul to) /V
0.8 V
10 -V
Rys. 4.
z pracą regulatora w trybie AUTO (patrz rys.2). Jest to tryb opracowany z myślą o współpracy sterownika TPIC2101 z mikroprocesorowymi systemami sterowania. Na wejście AUTO jest podawany sygnał prostokątny o zmiennym wypełnieniu (0..100%) i częstotliwości ok. lOOHz. Zmiana wypełnienia przebiegu o niskiej częstotliwości jest "przenoszona" przez regulator na wypełnienie przebiegu wyjściowego, którego częstotliwość wynosi 20kHz. Charakterystykę regulacji w trybie AUTO przedstawiono na rys.3.
Drugą możliwością sterowania współczynnikiem wypełnienia przebiegu wyjściowego jest zmiana różnicy napięcia pomiędzy wejściami MAN i AUTO (rys.2). Dzięki temu jest możliwe sterowanie pracą regulatora przy pomocy potencjometru lub dowolnych czujników rezystancyjnych. Charakterystyka regulacji współczynnika wypełnienia w trybie MAN przedstawiona została na rys.4. Niezależnie od wybranego trybu pracy regulator
V5P5 [ 1 MAN[
SPEED [
Rys. 5.
TPIC2101
samoczynnie stabilizuje obroty silnika obciążającego tranzystor wyjściowy, niwelując szkodliwe wpływy wahań napięcia zasilania.
Konstrukcja prezentowanego w artykule układu jest na tyle uniwersalna, że możliwe są inne zastosowania, niż regulacja i stabilizacja obrotów silników elektrycznych. Przykładem możliwej aplikacji jest chociażby stabilizator temperatury z modułami Peltiera, sterownik zaworów elektromagnetycznych, niskonapięciowych lamp halogenowych, itp.
Układ TPIC2101 jest dostępny w obudowach z czternastoma wyprowadzeniami, w dwóch wersjach: jednej - przystosowanej do tradycyjnego montażu przewlekanego i drugiej - przystosowanej do montażu powierzchniowego (rys.5). Tomasz Jakubik
TR Electronic
krótka historia, najnowsza oferta
Jak powstała firma
Firma TR Electronic powstała w 1983 roku. Założycielami firmy są panowie Tessari i Reinacher (stąd w nazwie skrót - TR). Od początku swojej działalności TR Electronic skupiła swoją działalność na produkcji szerokiej gamy enkode-tów, które są elementami niezbędnymi we wszelkich układach automatyki.
Firma mieści się w malowniczym miasteczku Trossingen ok. lOOkm na południe od Stuttgartu. Zaczynali z 8 osobami, dziś firma zatrudnia ponad 200 osób. W 1987 roku na powierzchni 200m2 wyrosła firma pro-dukcyjno-innowacyjna, która rozpoczęła produkcję nowego enkodera kompaktowego. Wzrost zainteresowania ofertą firmy spowodował, że w 1989 roku zajmowana przez firmę powierzchnia wynosi aż 2700m2.
Podczas rozbudowy właściciel firmy myślał nie tylko o zwiększeniu hal produkcyjnych. Przy firmie powstał taras do rekreacji z grillem i własnym boiskiem do grania w piłkę. Pan Tessari jest zapalonym zwolennikiem piłki nożnej i dlatego w jego biurze znajdziemy też telewizor, bo jak można żyć bez aktualnych wyników w Bundeslidze? Przy
18-godzinnym dniu pracy i 7-dniowym tygodniu bardzo trudno jest obserwować mecze "na żywo"!
Oferta
Działanie enkoderów produkowanych przez TR Elctronic można łatwo wytłumaczyć na przykładzie robota, który spawa. Przyjmując, że jest 10 różnych punktów do zespawania i przy czwartym z niewiadomych powodów wysiadł prąd, to w normalnych warunkach montaż trzeba zaczynać od początku. Dzięki zastosowaniu enkoderów proces produkcyjny może być kontynuowany od momentu, w którym został przerwany.
Enkodery znajdują zastosowanie w każdej fabryce samochodów (nie ma Mercedesa, przy którego produkcji nie użyto by enkoderów wyprodukowanych w Trossingen). Warto także wspomnieć
0 podnośnikach scen artystycznych np. w Teatrze Gorkiego w Moskwie, czy też w kopalniach, gdzie dwustuosobowe windy osobowe mogą być sterowane z dokładnością do jednego centymetra.
TR Electronic produkuje na życzenie
1 potrzeby klienta, dlatego produkty te są konstruowane przy ścisłej współpracy z odbiorcą. Wysokie wymagania
klientów i specyfika produkcji, spowodowała, że firma rozpoczęła inwestycje w firmę "córkę" (Me-Tec), która zajmuje się zaawansowaną obróbką metali używanych w produkcji enkoderów.
Filie
Firma TR Electronic posiada 7 własnych filii w Szwajcarii, Francji, Szwecji, Kanadzie, Tajlandii, Włoszech i USA. Udział eksportu rośnie z dnia na dzień i dlatego została podpisana umowa dystrybucyjna z firmą Stoltronic o współpracy na terenie Polski. Szybki rozwój przemysłu i zainteresowanie kompletnymi systemami powołuje na plan nową firmę TR-System. Ponieważ TR Electronic od samego początku pracowała nad zapewnieniem swoim klientom najnowocześniejszych rozwiązań technicznych, zdobycie certyfikatu ISO 9002 1995 roku było kwestią czasu.
Program firmy TR Electronic
enkodery położenia bezwzględnego,
enkodery z inkrementacją - szeroka gama
obudów,
liniowe czujniki odległości bezwzględnej,
liniowe, laserowe mierniki odległości.
Elektronika Praktyczna 11/97
TEST ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
W dziafe "TEST" przedstawiamy narzędzia, programy i oprzyrządowanie pomocnicze, wykorzystywane w pracowniach konstrukcyjnych i faboratoriach efektronicznych. Prezentacja jest poprzedzona badaniami prowadzonych w faboratorium AVT. Zadaniem działu jest dostarczanie petnej i sprawdzonej informacji o aktuafnej ofercie krajowego rynku.
Przegląd nowości z kraju
Miniaturowe oscyloskopy cyfrowe
Dotychczasowe "Testy"
poświęcaliśmy wybranym
grupom narzędzi
i przyrządów pomiarowych
przeznaczonych dla
elektroników. Tym razem
przedstawiamy przegląd
nowości z kilku różnych
dziedzin elektroniki, dzięki
czemu nadrabiamy
zaległości, jakie powstały
w ciągu kilku ostatnich
miesięcy.
Naszą prezentację
rozpoczynamy od
miniaturowych
przetworników -
oscyloskopów dołączanych
do złącza drukarkowego
komputera. Ponadto
przedstawiamy bardzo
interesujące mierniki
uniwersalne oraz nowy
programator firmy
Advaniech.
Brytyjska firma Pico Technology sp9cjalisu]9 się m.in. w produkcji miniaturowych prs9tworników A/C, któr9 dsięki doskonałemu oprogramowaniu, któr9 produc9nt do-starcsa w S9stawi9, można sa-mi9nić w oscyloskop cyfrowy. Prz9tworniki przystosowan9 są ^^Hnpdo współpracy Łdi z k.omput9rami klasy PC. Wymiana danych po-rniędsy prz9twor-niki9m i kompu-t9r9m odbywa się poprs9S słącs9 równol9gł9 C9n-tronics fdrukar-kowe), w któr9 jest wyposażony każdy standardo-
feor
a wy komput9r. ' Dsięki wyko-
Rys. 1.
Tabela 1.
rsystaniu prs9s konstruktorów tak popularn9-go int9rf9Jsu komunikacyjn9go, podłącs9ni9 prz9twornika do komput9ra jest bardso prost9
Nazwa przyrządu Rozdzielczość Zakres napięcia wejściowego Maksymalna częstotliwość próbkowania Ilość kanałów Impedancja wejściowa
(V] (kp/s] [O]
ADC-10 8 0 5 20 1 200k
ADC-11 10 0 2,5 18 11 1M
ADC-12 C-J 0 5 15 1 200k
ADC-40 8 -5 +5 20 1 1M
ADC-42 C-J -5 +5 15 1 1M
i sap9wnia p9łną kompatybilność prz9tworników s dowolnym komput9r9m PC. Zastoso-wani9 t9go int9rf9Jsu wiąŻ9 się ni9st9ty takŚ9 s p9wnym ogra-nics9ni9m - poni9waś transmisja sygnału odbywa się ss9-r9gowo, dość snacsni9 ograniczona została maksymalna częstotliwość próbkowania. Jest to J9d9n s waśni9Jssych powodów, dla których ni9 mośna traktować tych miniaturowych ursąds9ń na równi s poważnymi konstrukcjami oscyloskopów laboratoryjnych. ICol9Jną, dość istotną, s punktu wids9nia użytkownika, wadą pr9S9ntowanych prsyrsą-dów jest ni9wi9lki sakr9s prz9-twarsan9go napięcia. Wada ta ni9co traci na snacs9niu, jeae-li W9źmi9my pod uwagę wi9-
lość dostępnych W9rsji prs9-tworników serii Pico (tab.l).
Użytkownicy prs9tworni-ków mussą się licsyć s ko-ni9csnością zastosowania ad-apt9rów dopasowujących napięcie mi9rson9 do sakr9su prs9twarsania wybran9go prz9-twornika.
Oprogramowani9 dostar-csan9 wras s prs9twornikami saskakuJ9 bogactw9m of9rowa-nych możliwości. WystępuJ9 ono w dwóch W9rsjach - dla Windows 3.1/95 (ry&l) i równi 9 atrakcyjn9J graficzni9 dla DOS (rySi2). Ni9sal9Żni9 od W9rsji oprogramowani9 umożliwia wyświ9tlani9 kształtu mi9rson9go prs9bi9gu, csyli pracę w standardowym trybi9 oscyloskopowym. Przy pomocy ss9T9gu opcji dostępnych w m9nu możliw9 jest skalowa-ni9 prs9bi9gu w osi csasu w sakr9si9 500|_is..50s/dsiałkę, smiana współczynnika wzmocnienia kanału X i Y, ustal9ni9 warunku wyswol9nia pomiaru (także opóźni on e), ustal 9 ni 9 wartości offsetu dla wybran9-go kanału i ss9r9g innych opcji stosowanych w standardowych oscyloskopach. Dsięki zastosowaniu syst9mu kurso-rów poruszanych prsy pomocy mysski możliw9 jest smi9rz9-ni9 param9trów sygnału po-międsy wskazanymi punktami.
Inną możliwością of9rowa-ną prs9s programy jest wy-Świ9tl9ni9 sp9ktrum badan9go sygnału. Wyniki oblics9ń mogą być pokasan9 na skali loga-
24
Elektronika Praktyczna 11/97
TEST
Rys. 2.
rytmicznej lub liniowej. Jeden ruchomy pionowy kursor (porusza się wzdłuż osi częstotliwości) pozwala analizować poziom sygnału dla dowolnie wybranej częstotliwości.
Przetworniki Pico mogą spełniać także rolę mierników napięcia lub częstotliwości. Wyniki pomiaru są wyświetlane na czteropozycyjnym wskaźniku skalowanym w V lub dB. W szerokim zakresie częstotliwości sygnału wejściowego możliwe jest wykorzystanie wskaźnika cyfrowego do wyświetlania odpowiadającego jej wskazania.
Doskonałym uzupełnieniem dwóch ostatnio wymienionych opcji wyświetlania jest możliwość wskazania wyniku pomiaru w postaci paska bargrafu, który pozwala w prosty sposób oszacować tendencje zmian badanego sygnału. Twórcy oprogramowania przewidzieli takśe możliwość wyświetlania panelu zbiorczego, który zawiera wszystkie wybrane przez użytkownika sposoby prezentacji sygnału.
Zestaw dostarczany przez producenta zawiera takśe nieco mniej efektowne graficznie, lecz bardzo przydatne oprogramowanie Picolog. Program ten umożliwia zaawansowaną obróbkę mierzonego sygnału -możliwe jest na przykład tworzenie tabeli przekodowań, dzięki której możliwe jest indywidualne dobranie charakterystyki przetwarzania sygnału do wymagań aplikacji. Tak więc realizacja pomiarów
z czujnikami o charakterystykach nieliniowych nie sprawi większych trudności użytkownikom prezentowanych przetworników.
Ogromną atrakcją dla użytkowników chcących samodzielnie tworzyć oprogramowanie dla przetworników rodziny Pico będą de- j^^^^^h dykowane im drive- S ry przygotowane przez producenta. Są one dostępne w postaci kodu źródłowego w językach BASIC i C, w postaci plików obiektowych * .obj oraz w postaci bibliotek *.h oraz *.dll. j] flflflM Dokładny opis ko- W'W'1 dów źródłowych _
oraz bibliotek jest j^ * instalowany wraz z oprogramowaniem na dysk twardy komputera.
Podsumowując - przetworniki serii Pico są atrakcyjną propozycją dla użytkowników systemów pomiarowych, dla których istotna jest możliwość obrabiania wyników pomiarów
przy pomocy komputera i swoje badania ograniczają do sygnałów wolnozmiennych. Mogą być ona także przydatne w wielokanałowych systemach pomiarowych, gdzie występuje konieczność nadzorowania wielu sygnałów jednocześnie. Janusz Tomczak
*^^ *' Ś"
0,000'
t 4 / > w I
Przetworniki Pico udostępniła redakcji firma PK-Sysiem.
Czytelnicy zainteresowani poznaniem oferty firmy Pico Technology mogą ją odwiedzić w Iniernecie pod adresem; www.pic otech.co. uk.
Labtool 40S - programator dla zdecydowanych
Advantech jest znany wśród elektroników głównie jako producent doskonałego programatora Labtool 48. Od kilku miesięcy na krajowym rynku jest dostępny nowy programator opracowany przez Advantecha - Labtool 40S.
Jest to urządzenie o nieco innym przeznaczeniu niż poprzednik - tym razem zamiast wprowadzania na rynek kolejnego niezwykle uniwersalnego laboratoryjnego "kombajnu", umożliwiającego programowanie wszelkich dostępnych na świecie układów, Advantech postawił na znacznie szerszą rzeszę klientów o nieco bardziej typowych i skonkretyzowanych wymaganiach. Taka strategia spowodowała, że lista elementów programowanych przez Labtoola 40S jest dość skromna. Takie podejście znalazło oczywiście odbicie w cenie urządzenia, co stanowi is-
W skład zestawi wchodzą:
+ programator Labtool 40S, + kabel połączeniowy (DE-Z5/ Atnphenol 36),
+ zasilacz sieciowy,
+ dyskietkaz oprogramowaniem
sterującym i dokumentacją (plik
tekstowy), + trzy plytki-adaptery, służące do
konligurowama programatora, + adapter z podstawką ZIF dla
pamięci szeregowych
totny argument dla nieco mniej awangardowych konstruktorów.
Programator bez trudu poradzi sobie z dowolną pamięcią EPROM, EEPROM, Flash i pochodnymi. Możliwe jest także programowanie zawartości pamięci SRAM z podtrzymaniem bateryjnym (domena firmy Dallas), oraz szeregowych pamięci EPROM i EEPROM. Dużą atrakcją dla konstruktorów będzie możliwość programowania standardowych procesorów z rodziny MCS-51, ich odpowiedników z pamięcią programu typu Flash oraz wybranych procesorów z rodziny PIĆ16C5X. Niestety lista programowanych układów nie obejmuje kontrolerów AT89C1051/2051 oraz nowszych procesorów Microchipa. Dość istotnym niedociągnięciem jest także brak możliwości programowania standardowych układów PLD - czyli GALl6/2OV8 oraz ich odpowiedników produkowanych przez AMD (Vantis), czy też ich bardzo popularne na naszym rynku wersje, dostarczane przez SGS-Thom-son. Przewidziano natomiast możliwość programowania układów GAL22VlO(E), ale tylko w wersji standardowej. Wydaje się to być poważnym niedociągnięciem, ponieważ
coraz większą popularność zdobywają wśród użytkowników programowane w syste-m ie wersje układu
GAL22VlO. Wielu użytkownikom doskwierać może także brak możliwości programowania procesorów firmy Motorola.
Tak więc - na pierwszy rzut oka - Labtool 40S wydaje się być narzędziem o mocno ograniczonych możliwościach. Jest to jednak tylko częściowa prawda, ponieważ konstruktorzy programatora zastosowali bardzo ciekawe rozwiązanie sprzętowe, które umożliwi proste i tanie powiększanie jego możliwości. Otóż konfigurację połączeń podstawki z sygnałami sterującymi konfi-guruje się przy pomocy trzech płytek konfiguracyjnych, które kształtem są zbliżone do mo-
dułów pamięciowych stosowanych w komputerach PC (SIMM). Programowane układy są podzielone na grupy i dla każdej z nich przygotowano jedną z sześciu (trzy dwustronne płytki-adaptery) konfiguracji połączeń. Tak więc dodanie do listy obsługiwanych, nowych układów, wymaga tylko wymiany oprogramowania sterującego i ewentualnie zastosowania taniej płyt-ki-adaptera.
W chwili obecnej lista producentów obejmuje 32 firmy (w zestawie zawarto oprogramowanie w wersji 3.41), lecz Ad-vantech przewiduje możliwość udostępnienia nowych, znacznie bogatszych wersji oprogramowania poprzez sieć Internet lub na koncie BBS. W przypad-
Elektronika Praktyczna 11/97
25
TEST
ku konieczności zaprogramowania pamięci spoza udostępnionej listy istnieje możliwość wybrania układy z listy GENE-RIC i ręczne dobranie parametrów programowania.
Instrukcja obsługi Labtoola 40S znajduje się na dyskietce, można także korzystać s dob-
rze opracowanej pomocy kontekstowej.
Program sterujący nie wymaga instalacji - po przegraniu do wybranego katalogu na dysk twardy należy uruchomić program dekompresujący in-siall.exe. Obsługa programu jest bardzo przejrzysta i nie sprawi trudności także mniej doświadczonym użytkownikom. Pewną trudność może sprawić ładowanie plików, ponieważ program nie wyświetla zawartości domyślnego katalogu - trzeba więc pamiętać całą ścieżkę dostępu. Program potrafi obsługiwać przygo-
Możliwości i cechy charakterystyczne programatora Labtool 40S
/ umożliwia programowanie pamięci EPROM.EEPROM, Flash, szeregowych EEPROM, RAM z podtrzymaniem bateryinym, procesory rodziny'51 (także z pamięcią Flash, produkowane przez Atmela), procesory MCS-251, układy GAL22V10 oraz cztery procesory rodziny PIC16C (C54/55/56/57), / wspólpracuiez komputerem poprzez złącze Centronics, / oprogramowanie sterujące jego pracą pracuje w DOSiei ma niewielkie wymagania sprzętowe
towane uprzednio makropole-cenia, możliwe jest takśe programowanie seryjne z automatycznym modyfikowaniem zapisywanego do układów licznika próbek. Bardzo użyteczny jest takśe wbudowany w program obsługi znakowy edytor bufora (ASCII i EIN).
Podsumowując - nowy programator Advantecha jest interesującą propozycją dla użytkowników korzystających ze
stosunkowo wąskiej grupy układów programowalnych, którym zależy na rozsądnym kompromisie pomiędzy kosztami urządzenia i jego jakością. Konstruktorom mającym awangardowe ciągoty, polecamy jednak starszego brata z rodziny Labtool. Piotr Zbysiński, AVT
Przyrząd udostępniła redakcji firma Elmark.
Escort 2000 - znacznie więcej niż muitimetr
Firma Escort wprowadziła na rynek przyrząd niezwykły -na pierwszy rzut oka jest to standardowy muitimetr (bardzo podobny zewnętrznie do znanych Czytelnikom EP mierników Escort 95/97), jednak po bliższym przyjrzeniu...
Śmiało można stwierdzić, że Escort 2000 jest konstrukcją awangardową, która wyznacza nowe kierunki rozwoju kolejnych generacji multimetrów. Tak naprawdę pojęcie "muitimetr" niezbyt pasuje do Escorta 2000, a wynika to z faktu, że oprócz ogromnych możliwości pomiarowych, przyrząd ten może spełniać rolę programowanego generatora przebiegów, wzorcowego źródła impulsów prostokątnych, a także dokładnego, programowanego źródła napięciowego lub prądowego.
Zaczniemy od krótkiej prezentacji części pomiarowej Escorta 2000. Przyrząd jest wyposażony w podwójny, 5-cyf-rowy wyświetlacz cyfrowy, dzięki czemu możliwy jest jednoczesny pomiar dwóch para-
metrów przebiegu wejściowego, np. częstotliwości i amplitudy, czy też współczynnika wypełnienia i napięcia (lub natężenia) mierzonego sygnału. Prezentowany przyrząd jest wyposażony w wewnętrzny, bardzo dokładny przetwornik True RMS, który umożliwia pomiar sygnałów zmiennych z nałożoną składową stałą.
Dzięki zastosowaniu układu automatycznie dobierającego zakres pomiarowy do amplitudy sygnału wejściowego, użytkownik może całkowicie skupić się na analizie wyników pomiaru. Przewidziano oczywiście także możliwość ręcznej zmiany zakresu pomiarowego, lecz jest to funkcja dość rzadko wykorzystywana (jak wynika z doświadczeń powstałych podczas kilkutygodniowej eksploatacji Escorta 2000 w laboratorium AVT).
W zależności od wymagań stawianych pomiarowi możliwe jest skonfigurowanie przyrządu w tryb pomiaru o niższej rozdzielczości (zakres do 4000), co zwiększa ilość wyko-
Cechy charakterystyczne przyrząd i Escort 2000
i jest wyposażony w podwójny, 5-cylrowy wyświetlacz (efektywnie 43/q cyfry), przy czym zakres pomiarowy można ustalić na 4000 lub 40000,
i wyświetlacz jest podświetlany diodami LED (podświetlanie jest automatycznie wyłączane po pewnym czasie),
i umożliwia pomiar napięci prądów AC/DC, temperatury, częstotliwości, współczynnika wypełnienia, szerokości impulsów, rezystancji, jest wyposażony w wy-krywaczzwarći tester diod półprzewodnikowych,
i zakresy pomiar owe dobierane są automatycznie przez procesor miernika,
i przyrząd jest wyposażony w automatyczny wyłączmkzasilama,
i dostępne są tryby pomiarów względnych oraz szeregfunkcji pomocniczych (Data Hołd, Max, Mm, Avg),
i tor pomiarowy jest wyposażony w konwerter True RMS, dzięki czemu możliwy jest pomiar prądowi napięć zmiennych ze składową stałą,
i może spełniać rolę generatora programowanych przebiegów,
i może spełniać rolę źródła napięciowego lub prądowego,
i ma wbudowany generator przebiegu prostokąt negoz regulowanym współczynnikiem wypełnienia, częstotliwością i amplitudą,
i mozewspółpracowaćz komputerem PC poprzez optoizolowane złącze RS-232
nywanych pomiarów do 3/sek. Tryb ten może być bardzo użyteczny podczas badania przebiegów wolnozmiennych, ponieważ przyrząd nie jest wyposażony w bargraf ułatwiający śledzenie tendencji zmian amplitudy. Standardowo miernik wyświetla wyniki na pięciu pozycjach wyświetlacza (do 40000), a częstotliwość pomiarów wynosi ok. lHz. Interesujące są funkcje pomocnicze multimetru, które umożliwiają automatyczne uśrednianie wyników wielu pomiaru, znajdowanie wartości maksymalnej, minimalnej oraz dokonywanie pomiarów względnych (w odniesieniu do poziomu zadeklarowanego jako wzorzec).
Miernik umożliwia także pomiar rezystancji w zakresie 400n..40lvin, częstotliwości do ok. 200kHz (duża czułość wejścia - możliwy jest pomiar sygnałów o amplitudzie już 40mV), kontrola napięcia przewodzenia diod półprzewodnikowych, kontrola zwarć, pomiar temperatury (wymagana zewnętrzny czujnik typu K). Nieco słabszym punktem Escorta 2000 jest pomiar napięć i prądów, a to ze względu na ograniczone zakresy pomiarowe. Do pomiaru prądów przewidziano tylko dwa zakresy 40 i 400mA, a pomiar napięcia możliwy jest tylko do 300V (stałe/zmienne).
O niezwykłości prezentowanego przyrządu decyduje jego wyposażenie dodatkowe, tzn. wbudowane: programowany generator przebiegów, programowane źródło prądu i napięcia oraz generatory przebiegów: liniowego i prostokątnego.
Generator przebiegu prostokątnego jest wyposażony
w selektor generowanej częstotliwości (28 nastaw fabrycznych), możliwość regulacji współczynnika wypełnienia (256 kroków), regulację szerokości impulsu oraz amplitudy (dostępne zakresy: +5V, +/-5V, + 12V, +/-12V). Generator przebiegu liniowego umożliwia generowanie sygnału zmieniającego się liniowo pomiędzy zadanymi punktami krańcowymi i przy określonej przez użytkownika rozdzielczości (z przedziału 1 ..999). Przebieg wyjściowy może się zmieniać w zakresie napięć +/-1,5V, +/ -15V lub prądowym +/-25mA. Inną interesującą możliwością jest tworzenie własnych wzorów przebiegów, które następnie są "odtwarzane" przez wewnętrzny układ sekwencyjny przyrządu. Możliwe jest zdefiniowanie 16 kroków przebiegu, każdą o programowanym czasie trwania. Po za-
26
Elektronika Praktyczna 11/97
TEST
pisaniu kształtu przebiegu w pamięci przyrządu można go odtwarzać jako pojedynczą sekwencję, każdorazowo wyzwalaną przez użytkownika lub jako przebieg okresowy o zadanym kształcie. Możliwe jest także "odtwarzanie" zawartości pamięci krok po kroku, kiedy to momenty zmian wyznacza wciśnięcie przycisku przez użytkownika.
Wykorzystanie Escorta 2000 jako generatora przebie-
gów wymaga zastosowania zewnętrznego zasilacza 12V/ 300mA, który wchodzi w skład zestawu. Do pracy w trybie pomiarowym wystarcza zasilanie wewnętrzne (bateria 9V).
Programowanie wszystkich nastaw oraz ustalanie trybu pomiaru możliwe jest dzięki zastosowaniu 10-pozycyjnego pokrętła i 7-przyciskowej klawiatury. Obsługa przyrządu jest interaktywna - na wyświetlaczu pojawiają się proste komu-
nikaty słowne fw języku angielskim) wspomagane bardzo bogatą biblioteką symboli. Zastosowanie interaktywnego konfigurowania ułatwia i przyspiesza pracę z miernikiem, a po krótkim czasie eksploatacji instrukcja przestaje być niezbędna.
Ze względu na ograniczoną objętość artykułu przedstawiliśmy tylko najbardziej istotne możliwości oferowane przez Escorta 2000, chcąc skró-
towo zasygnalizować, jakiej ewolucji ulegną (najprawdopodobniej) w niedalekiej przyszłości uniwersalne przyrządy pomiarowe.
O bardziej szczegółowe informacje na temat możliwości i parametrów przyrządu proponujemy zwracać się do dystrybutora przyrządów Escort. Krzysztof Podemski
Przyrząd udostępniła redakcji firma Labimed.
BM338-coś dla elektronika i dla mechanika...
Na opakowaniu multimetru BM338 firmy BRYMEN widnieje napis "dwa w jednym" i trzeba przyznać, że nie jest to wyłącznie zręczny chwyt reklamowy. Przyrząd BM338 łączy cechy dobrego multimetru z funkcjami samochodowego testera diagnostycznego. Wydaje się, że zainteresuje się nim liczna grupa zmotoryzowanych elektroników, miernik może się także przydać w warsztacie samochodowym pełniąc rolę substytutu bardziej wyrafinowanych przyrządów pomiarowych.
Multimetr posiada funkcje spotykane w większości współczesnych mierników. Możliwy jest pomiar napięć i prądów stałych oraz zmiennych, oporności, częstotliwości. Oprócz tego przyrząd umożliwia badanie złącz półprzewodnikowych, ma wbudowany tester zwarć z sygnalizacją dźwiękową i mierzy temperaturę przy pomocy ter-mopary. Wartość temperatury może być wyświetlona zarówno w stopniach Celsjusza jak i Fahrenheita.
Uzupełnieniem podstawowych możliwości pomiarowych jest dodatkowy zestaw funkcji nawiązujących trochę do opcji spotykanych w oscyloskopach. Przyrząd umożliwia pomiar wartości skutecznej (TrueRMS) w zakresie 50Hz - 2kHz. Przy pomiarach częstotliwości i niektórych funkcji samochodowych korzystając z funkcji LEVEL można wybrać najdogodniejszy z 4 możliwych poziomów pomiaru. Przy pomocy funkcji CREST można zmierzyć wartość szczytową krótkotrwałych impulsów (począwszy od 0,8ms) pojawiających się zwykle podczas stanów przejściowych np. w czasie włączenia lub wyłączenia układu. Funkcja STORĘ umożliwia zapamiętanie 18 wyników pomiaru wraz z możliwością łatwego ich odtworzenia. Zawartość pamięci jest przechowywana do momentu wyłączenia przyrządu. Multimetr BM3 38 wyposażony został w tryb pomiarów względnych. Oznacza to, że możliwe jest ustalenie minimalnej i maksy-
malnej wartości mierzonego parametru (np. napięcia lub oporności) a przyrząd będzie sygnalizował czy aktualny pomiar mieści się w zakresie i jaką część, procentową, tak przyjętego zakresu stanowi. W trybie pomiarowym możliwa jest ręczna lub automatyczna zmiana zakresów a wyświetlana wartość w każdej chwili może być zamrożona na wyświetlaczu przy pomocy funkcji HOŁD. Dodatkowo możliwe jest włączenie filtru dla częstotliwości sieci 50Hz lub 60Hz.
Drugą grupą funkcji oferowanych przez multimetr są pomiary związane bezpośrednio z eksploatacją samochodu. Już od dawna widać, że nowoczesne samochody puchną od instalowanej w nich elektroniki. Zaczynają też przypominać żywe organizmy z siecią nerwową instalacji elektrycznej, receptorami coraz liczniejszych czujników i centralnym mózgiem komputera pokładowego. Dla dogadania się z takim motoryzacyjno-elek-tronicznym "organizmem" potrzebne są przyrządy trochę bardziej inteligentne od zwykłego miernika uniwersalnego. BM338 daje możliwości kontroli wielu ważnych parametrów pojazdu. Niewątpliwie największy pożytek z przyrządu będą mieli posiadacze Mercedesów wyposażo-nychw komputer pokładowy. Po połączeniu przyrządu z gniazdem diagnostycznym pojazdu, którego silnik pracuje na wolnych obrotach, wyświetlacz multimetru wyświetli numer usterki zgodny z "Mercedes-Benz Diag-nostic Trouble Code Reference Guide". Jeżeli pojazd jest sprawny na wyświetlaczu pojawia się cyfra 1. Także posiadacze innych marek samochodów wyposażonych w komputer pokładowy i gniazdo diagnostyczne mogą skorzystać z przyrządu podczas identyfikacji usterek w swoich pojazdach. W tym przypadku jednak procedura jest znacznie bardziej skomplikowana. Przyrząd pozwala tylko zdetekować impulsy pojawiające się w gnieździe diagnostycznym, system kodowania błędu każdy użytkow-
nik musi znaleźć indywidualnie w podręczniku obsługi swojego samochodu. Pomiarów prędkości obrotowej silników Diesla można dokonać przy pomocy sondy piezoelektrycznej firmy JMJ.
Przyrząd posiada osobne gniazda dla pomiaru funkcji tachometrycznych. Pomiaru liczby obrotów na minutę dokonuje się przy pomocy sondy wykonanej w kształcie cęg z sondą indukcyjną, zakładaną na przewód łączący rozdzielacz ze świecą zapłonową. Użytkownik musi określić typ silnika: dwu lub czterosuwowego lub DIS oraz poziom czułości wyzwalania. Innymi dostępnymi funkcjami są: pomiar kąta zwarcia styków przerywacza, tester wtryskiwacza z możliwością zmierzenia szerokości impulsu i współczynnika wypełnienia zarówno wtryskiwa-czy sterowanych pojedynczym impulsem PFI jak i typu TBI z dwoma impulsami o różnej amplitudzie. Możliwy jest także pomiar sondy lambda kontrolującej zawartość 02 w gazach wydechowych. Po przyłączeniu przyrządu do wyprowadzenia sondy kontrolowana jest częstotliwość jej impulsów wyjściowych. Jeśli zawiera się w granicach 1-3 stężenie 02 jest w normie. Dodatkowo możliwy jest także szybki test alternatora.
Wyniki pomiarów mogą być prezentowane trojako. Przez wyświetlacz główny o maksymalnym wskazaniu 40000. W tym trybie pomiar odświeżany jest 1,25 raza na sekundę. Przy dziesięciokrotnym zmniejszeniu rozdzielności pomiarowej odczyt następuje co 0,2s. Na mniejszym 4 cyfrowym wyświetlaczu może być prezentowany odczyt równolegle mierzonego parametru. Bargraf symulujący odczyt na przyrządzie wskazówkowym wyświetla dane z szybkością 128 pomiarów na sekundę. Niewątpliwą zaletą przyrządu jest możliwość podświetlenia wyświetlacza oraz możliwość włączenia funkcji oszczędzania baterii gdy przyrząd przez dłuższy czas pozostaje nieaktywny. Jest możliwy jednoczesny pomiar prędkości obrotowej silnika i wybranej
wielkości elektrycznej lub kąta zwarcia.
Przy tak bogatym asortymencie funkcji pomiarowych do ich wyboru oprócz tradycyjnego pokrętła przełącznika wielopo-zycyjnego służy także 8 dodatkowych przycisków. Obsługa poszczególnych opcji pracy przyrządu jest wystarczająco przejrzyście opisana w instrukcji obsługi dostarczonej przez dystrybutora, niestety tylko w wersji angielskiej. Producent podaje, że przyrząd powinien być zasilany z alkalicznej baterii 9V montowanej we wnętrzu przyrządu po odkręceniu 4 wkrętów. Przyrząd zabezpiecza przed uszkodzeniem szybki bezpiecznik 15A/600V, który można wymienić po rozkręceniu hermetycznej obudowy przyrządu.
Jako wyposażenie dodatkowe dołączono dwa dwukoloro-we kable z bolcami, dwa nakręcane na bolce przewodów kro-kodylki, cęgi z elementem indukcyjnym oraz termoparę do pomiaru temperatury z kompletem wtyczek. Ryszard Szymaniak, AVT
Przyrząd udostępniła redakcji firma Biali.
Elektronika Praktyczna 11/97
27
PROJEKTY
Programator mikrokontrolerów
kit AVT-363
jeżeli chciałbyś rozpocząć
nową elektroniczną przygodę
z najbardziej uniwersalnymi
na świecie układami
cyfrowymi (mikroprocesorami),
to mamy dla Ciebie
niezwykłą propozycję -
komplet narzędzi
projektowych (sprzęt
i oprogramowanie), który
umożliwi Ci wykonanie
pierwszego
mikroprocesorowego projektu
już w kilka chwil po
odebraniu paczki
z zamówionym kitem-
Oprogramowanie, które
możesz zamówić wraz
z kitem, zwalnia Cię
z konieczności uczenia się
jakiegokolwiek języka
programowania! Sposób
działania programu po prostu
narysujesz.
jeżeli zaś jesteś
doświadczonym projektantem,
a nie miałeś dotąd
możliwości poznania jednej
najciekawszej z rodzin
mikrokontrolerów dostępnych
na naszym rynku - spróbuj
zrobić to teraz!
Podstawowe parametry procesorów ST62
O zakres napięcia zasilającego 3 6V O pobór prądu podczas pracy 1 3,5rnA O pobór prądu w trybie STOP 5 10|xA O zakres dopuszczalnych temperatur
podczas pracy -40 +35C (zależy od wersji) O maksymalna częstothwośćzegarowa 8MHz O czas trwania cyklu maszynowego 1,625^s O zakres napięć przetwarzanych przez
przetwornik A/C 0 +5V O rozdzielczość przetwornika A/C 8 bitów O dokładność przetwarzania ą2LSB O czas konwersji 70|xs
Przedstawiony w artykule programator umożliwia zaprogramo-w anie wi ęks zo ś ci mikiokonti ole -rów wchodzących w skład rodziny ST62. W wersji podstawowej, bez konieczności stosowania jakichkolwiek dodatkowych adapterów, możliwe jest programowanie czterech najbardziej popularnych ukl a do w w cho dz ą cy ch w skład rodziny ST62, tzn. ST62T1O/15/2O/25 i pochodne. W najbliż-możliwoś-
- symulator programowy (wersje dla DOS i Windows);
- kompilator C - jest to p-wersja opr o gr am o w ani a kom er cy jne g o, zawierająca drobne błędy
w czasie testów prowadzonych w laboratorium AVT nie udało
Oprogramowanie obsługujące programator oraz dane katalogowe procesorów rodziny ST62 zawarto
na płycie CD-ROM CDEP2 Płytę należy zamówić niezależnie od kitu!
W skład kitu wchodzi dyskietka z programem testowymPTEST.EXE.
szym czasie ci programatora zostaną wzbogacone o programowanie procesorów ST62T60B oraz ST62T65B (przewidywany termin wprowadzenia dodatkowych adapterów do oferty handlowej to styczeń '98).
Pracą programatora steruje oprogramowanie przygotowane przez firmę SGS-Thomson. Jest ono identyczne jak programy dostarczane w zestawach firmowych (starter kitach). Oprócz oprogramowania programatora, w ramach kitu są dostarczane:
- kompilator assemblera;
- linker, dzięki któremu możliwe jest łączenie kilku, niezależnie tworzonych modułów programu;
się nam wychwycić żadnych poważnych "potknięć" tego kompilatora;
- kompilator schematów logicznych ST6-Realizer (opisany szczegółowo w EP7/97).
Kompilator schematów logicznych umożliwia budowanie programów dla mikiokontiolera, bez znajomości języka oprogramowania! Użytkownik musi stworzyć tylko graficzny zapis algorytmu działania procesora, a kompilator sam zadba o stworzenie odpowiedniego środowiska pracy programu. Do pakietu ST6-Realizer wchodzi min. symulator programowy, przy pomocy którego można sprawdzić sposób wykonywa-
30
Elektronika Praktyczna 11/97
Programator mikrokontrolerow ST62
TEST/Vpp II----- LJkłBdtntowy I
OSCh OSCout RE3ET
Rys. 1. Struktura wewnętrzna procesorów ST6210/15/20/25.
nia zadanego algorytmu.
Zanim przejdziemy do opisu konstrukcji programatora, nieco miejsca poświęcimy omówieniu budowy mikrokontrolerow ST62, co pozwoli zorientować się Czytelnikom, jakie zalety posiadają te układy.
Rodzina ST62
Do niedawna trudno było mówić o faktycznym istnieniu rodziny ST62, co wynikało z faktu, że w handlu dostępne były tylko cztery układy, niewiele różniące się między sobą. Sytuacja uległa radykalnej zmianie na początku tego roku, kiedy to SGS-Thomson uruchomił produkcję kilkunastu nowych procesorów.
Obecnie rodzinę ST62 tworzy ponad 20 układów, wyposażonych w szeroką gamę wewnętrznych układów peryferyjnych (tab.l). W tabeli nie zamieszczono informacji o dodatkowych możliwościach niektórych procesorów, np. wbudowanych w niektóre procesory modułach bezpiecznego startu os-cylatora, filtru zakłóceń na wejściu zerującym, czy też zintegrowaniu w strukturze sterownika wyświetlacza LCD. Informacje te znajdują się w katalogu mikrokontrolerow na płycie CD-EP2, którą można zakupić w Dziale Handlowym AVT.
Na rys.l przedstawiono budowę wewnętrzną procesorów ST6 210/15/2 0/2 5. Jak widać, w jednej strukturze półprzewodnikowej zawarto bardzo dużo układów peryferyjnych - oprócz pamięci programu (EPROM/OTP)
i danych (ROM/ RAM), mik-rokontrolery są wyposażone w 8-bi-towy przetwornik A/C, wielokanałowy multiplekser analogowy, 8-bitowy ti-mer uniwersalny z pre-skalerem, timer - watch-dog, układ obsługi przerwań i porty I/O. Dzięki dużemu stosowi (6 poziomów) nie występują praktycznie kłopoty z pisaniem programów z wielokrotnie zagnieżdżonymi procedurami, co ma ogromne znaczenie zwłaszcza podczas budowania pierwszych programów przez mało doświadczonych projektantów.
Na rys.2 znajduje się uproszczona mapa pamięci procesorów. Jest ona zorganizowana bajtowo, a za jej adresowanie odpowiada 12-bitowy licznik programu. Szesnaście ostatnich bajtów przeznaczono na ulokowanie ośmiu dwubajtowych rozkazów, które są wykonywane jako pierwsze podczas obsługi przerwań. Dwa ostatnie bajty przeznaczono na umieszczenie rozkazu skoku do procedury inicjującej pracę mikrokontrolera po jego wyze-rowaniu. W tym obszarze pamięci umieszczane są najczęściej polecenia jp int_serv, gdzie int_serv określa adres obsługi danego przerwania. Pamięć RAM wykorzystywana jest do dwóch zadań: po pierwsze, można w niej magazynować dane obrabiane przez program; po drugie, w obszarze pamięci RAM ulokowane są wszystkie rejestry konfigurujące timer, porty I/O, przetwornik A/C itd. Także akumulator oraz rejestry specjalne (X, Y, V, W, DRWR, itp.) znajdują się w tym obszarze, czego wynikiem jest ograniczenie rozmiaru pamięci RAM dostępnej dla użytkownika. Wada ta jest jednocześnie
stepu do wszystkich rejestrów jest identyczny, co bardzo ułatwia pisanie programów i zwiększa ich czytelność.
Zaznaczony na rys. 2 rejestr przełączający banki pamięci RAM/ EEPROM w obszarze pierwszych 64 bajtów nie jest wykorzystywany w procesorach ST62T10/15/20/ 25, ponieważ pamięć ta nie jest zaimplementowana w strukturze układów.
Mikrokontroler jest wyposażony w zestaw trzech par znaczników -flag Carry oraz Zero (rys.3). Każda z tych par jest używana w innej sytuacji - pierwsza w czasie normalnej pracy, kolejna podczas obsługi jednego z maskowalnych przerwań sprzętowych (np. wywołanego przez timer, przetwornik A/ C lub jeden z portów I/O), ostatnia podczas obsługi przerwania nie-maskowalnego NMI (ang. Non Mas-kable Interrupt), wywołanego zmianą stanu logicznego na wejściu NMI. Zastosowanie trzech par znaczników zapobiega konieczności przechowywania ich na stosie podczas obsługi przerwania, co upraszcza pisanie programów.
Elastyczność procesorów ST62 zwiększa także zastosowanie czterech rejestrów specjalnych - noszą one oznaczenia X, Y, V, W (rys.3). Wszystkie wymienione rejestry można wykorzystać jako standardowe komórki pamięci, mogą też spełniać rolę rejestrów adresowych w trybie adresowania bezpośredniego. Rejestry X oraz Y można dodatkowo wykorzystać do szybkiego przekazywania danych
Pamięć programu
Pamięć danych
OOBOh (STB2T20/25)
0880ti
(srano/15)
1 'OFFFh
Wektory przerwań I zerowania
03Fh WOh
07Fh WOh 081 h 082h 063h
084h
OCOh
Przełączana w bankach
pamięć
RAM/EEPROM
(nie występuje w
procesorach
10/15/20/25)
Okno RAM do
pamięci danych ROM
Rejestr X
Rejestr Y
Re|ealrV
Rejestr W
Pamięć RAM dla użytkownika
Rejestr wyboru banku pamięci ROM
Rejestr wyboru banku
pamięci danych
zaletą - sposób do- RySi 2. Mapa pamięci procesorów ST62.
Elektronika Praktyczna 11/97
31
Programator mikrokontrolerow ST62
1- b7 Rejestr/wskaźnik X bO
1- b7 Rejestr/wskaźnik Y bO
b7 Rejestr V bO
bf Rejestr W bO
b7 Akumulator bO
b11 Licznik programu bO
6-poziomowy stos UFO
Flagi normalne Flagi INT Flagi NMI C Z
C Z
c z
Rys. 3. Struktura rejestrów
i znaczników w procesorach ST62.
do lub z akumulatora.
Procesory ST62 mogą być taktowane zegarem o częstotliwości 8MHz. Przy takiej częstotliwości cykl maszynowy trwa 1,62 5 |is. Zastosowana przez producenta technologia produkcji procesorów pozwala na ich pracę z niskimi napięciami zasilającymi (nawet 3V). Obniżenie napięcia zasilającego ogranicza niestety maksymalną
szybkość taktowania procesora -wykres z rys.4 przedstawia zależność pomiędzy napięciem zasilania i częstotliwością taktowania.
Podczas tworzenia koncepcji rodziny ST62 projektanci położyli duży nacisk na ograniczenie poboru energii przez strukturę. Zastosowanie nowoczesnej technologii H-CMOS i statycznych komórek we wszystkich elementach pamięciowych gwarantuje, że pobór prądu nie przekroczy podczas normalnej pracy wartości 3,5mA.
Dzięki zastosowaniu wewnętrznych mechanizmów, umożliwiających programowe (przez użytkownika) ograniczanie poboru energii, możliwe jest znaczne ograniczenie średniego poboru prądu. Tak więc, zasilanie mikrokontrolera z niewielkiej baterii jest całkiem realne, pod warunkiem, że obwody peryferyjne nie będą pobierały zbyt dużo energii.
Opis układu
Czas zająć się bohaterem artykułu - programatorem mikrokontrolerow. Jego schemat elektryczny znajduje się na rys.5. Jak widać, jest to urządzenie niezwykle proste w wykonaniu, dzięki czemu nie sprawi problemów podczas uruchamiania.
Wtymstoam ŚBtepncnn M pfoduoant Mg 4 i ^H ^H ^Ś1
A 1 ^| ^| ^Ś|
Ś 1 ^| ^| ^Ś1
a*M ^| ^M ^M ^Ś|
A ^| ^| ^| ^| ^Ś|
^| ^| ^| ^| ^Ś|
^| ^| ^| ^| ^Ś1
3 36 4- 4.6 6 6.6 B
Rys. 4. Maksymalna częstotliwość
taktowania procesorów,
w zależności od napięcia zasilania.
Jak wspominano wcześniej, programator współpracuje z komputerem PC poprzez złącze drukarkowe Centronics. Na płytce programatora znajduje się żeńskie złącze DB25 (Zl2), które służy do połączenia programatora z komputerem. Niezbędny do tego celu będzie kabel przelotowy DB25/ DB25, zakończony z obydwu stron złączami męskimi.
Bramki US1B..F spełniają rolę buforów odwracających sygnał wyjściowy (USlC) z programatora oraz wejściowe sygnały sterujące (przychodzące z komputera). Rezystory R4..7 ograniczają prąd wejściowy buforów, minimalizując ryzyko ich uszkodzenia.
Tranzystory T3, T4 wraz z towarzyszącymi im rezystorami pracują w układzie podwójnego in-
Rys. 5. Schemat elektryczny programatora.
We
GND
32
Elektronika Praktyczna 11/97
Programator mikrokontrolerow ST62
aoo00000000000
Vpp
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej programatora.
wertera, sterującego klucz (Tl), włączający zasilanie programowanego układu. Zastosowanie podwójnego inwertera może wydawać się posunięciem nieco dziwnym (podwójne zanegowanie sygnału daje wynik na wyjściu identyczny z wejściem!), ale wynika ono z konieczności odseparowania obwodów wyjściowych komputera od możliwości pojawienia się na nich napięcia wyższego od 5V.
Tranzystor Tl spełnia rolę klucza załączającego napięcie zasilania i programujące na podstawkę z programowanym układem. Jest on sterowany przez program obsługujący pracę programatora tak, aby uniknąć możliwości uszkodzenia programowanego układu podczas wkładania lub wyjmowania go z podstawki. Rezystor R15 polaryzuje bazę tranzystora Tl napięciem dodatnim, powodując jego zatkanie w chwili, gdy bit sterujący bazą T3 ma wartość logicznego "1".
Układ US2 spełnia rolę stabilizatora napięcia zasilania programowanego układu. Napięcie na wejście stabilizatora jest podawane z kolektora Tl. Pojawienie się tego napięcia jest sygnalizowane zaświeceniem diody D2 (zalecana żółta).
Nieco bardziej skomplikowany jest układ generujący napięcie programujące o wartości 12,5V.
Stabilizator US3 ma włączoną szeregowo z wejściem GND diodę Zenera D4. Podczas odczytu zawartości pamięci procesora zainstalowanego w podstawce dioda ta jest zwierana przez tranzystor T5, co powoduje, że napięcie na wyjściu stabilizatora ma wartość ok, 5V, Jeżeli w programie obsługującym programator wybierzemy opcję programowania mik-rokontrolera, to tranzystor T5 jest zatykany (zmiana na "0" bitu D2 p o rtu Centronics). W konsekwencji napięcie wyjściowe układu US3 ma wartość
5V+7,5V=12,5V. Tranzystor T2 steruje świeceniem diody LED D3 (w modelu miała ona kolor czerwony), która sygnalizuje pojawienie się na odpowiednim pinie podstawki napięcia programującego.
Programator jest zasilany w dość nietypowy sposób - na wejściu układu zastosowano bowiem mostek prostowniczy, który zabezpiecza elementy programatora przed złą biegunowością napięcia wejściowego. Zabezpieczenie takie jest konieczne, ponieważ na rynku istnieje kilka standardów opisujących typy mechaniczne złącz zasilaczy i ich polaryzację. Złącze Zll służy do przyłączenia zewnętrznego zasilacza. Nie musi on być stabilizowany, ważne jest tylko, aby napięcie wyjściowe było dobrze wyfiltrowane (wewnętrzne kondensatory filtrujące w zasilaczu powinny mieć pojem-n o ś ć m . i n . IOOOjiF). Kondensator Cl,
timer
OSCIn Q3 OSCout
NMI
RESET Ain/PB7 Aln/PB6 [9
[1 v ^ 20
[2 19
[3 18
[4 17
[5 16
[6 15
[7 14
8 13
[S 12
[10 11
] v,
] PAO
] PA1
] PA2
] PA3
ze względu na niewielką pojemność, spełnia rolę filtra pomoc- v atest niczego. Dioda świecąca Dl sygnalizuje dołączenie napięcia zasilającego do płytki programatora. RySi 7_ Uktad wyprowadzeń procesorów ST6210/15/20/25.
PBO/Ain PB1/Ain PB2/Ain PB3/Aln PB4/Ain
Montaż i uruchomienie
Ze względu na prostotę układu możliwe było wykonanie taniej płytki jednostronnej, której widok przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Na rys.6 przedstawiono rozmieszczenie elementów.
Montaż układu jest bardzo łatwy, nie będziemy więc go szczegółowo opisywać. Przed wlutowa-niem elementów warto jest wykonać trzy zwory, których niestety nie udało się uniknąć. Miejsca montażu zwór zaznaczono na płytce drukowanej jako pogrubione linie łączące odpowiednie punkty.
Kabel służący do połączenia komputera z programatorem należy wykonać w taki sposób, aby wyprowadzenia złącza Centronics w komputerze były połączone z wyprowadzeniami w programatorze o takim samym numerze. Jest to standardowy 25-żyłowy kabel "1-1".
W uruchomieniu urządzenia pomocny będzie prosty program [PTEST.EXE), umożliwiający wykonywanie operacji na portach 1/ O komputera PC. Dyskietka zawierająca ten program wchodzi w skład standardowego wyposażenia zestawu.
Rozpoczynamy od podłączenia programatora do złącza Centronics komputera, a następnie zasilacza do złącza Zll, znajdującego się na płytce urządzenia. Po uruchomieniu programu należy ustawić adres portu drukarkowego, do którego dołączony został programator. Po wciśnięciu klawisza F5 wpisujemy adres dziesiętnie lub szesnastkowo, przy czym taki za-
] v..
] PAO
] PA1
] PA2
] PA3 PA4/Ain PAS/AIn PA6/Aln PA7/Ain PBO/Ain PB1/Aln PB2/alN PB3/Ain PB4/Ain
v. [ 1 ^ ^ 28
T1MER [ 2 27
OSCin [ 3 26
OSCout [ 4 25
NMI [ 5 24
Ain/PC7 [ 6 23
Aln/PCB [ 7 22
Aln/PC5 [ B 21
Ain/PC4 [ 9 20
Vp/TEST [ 10 18
RESET [ 11 18
Ain/PB7 [ 12 17
Ain/PB6 [ 13 16
Ain/PB5 [ 14 15
SI62WI20
SI62I5I25
Elektronika Praktyczna 11/97
33
Programator mikrokontrolerow ST62
Tabela 1. Zestawienie najważniejszych możliwości układów tworzących rodzinę ST62.
Typ układu Pamięć Pamięć Pamięć Liczba Liczba Timery Timer Port Obudowa
programu danych danych pinów wejść 8-bitowe AR (PWM) szeregów] 1
(EPROM/OTP) RAM EEPROM l/O analogowych
ST6200 1 kB 64 B 9 4 1 DIP16/SO16
ST6201 2 kB 64 B - 9 4 1 - - DIP16/SO16
ST6203 1 kB 64 B - 9 - 1 - - DIP16/SO16
ST6208 1 kB 64 B - 12 - 1 - - DIP20/SO20
ST6209 1 kB 64 B - 12 4 1 - - DIP20/SO20
ST6210 2 kB 64 B - 12 8 1 - - DIP20/SO20
ST6215 2 kB 64 B - 20 16 1 - - DIP28/SO28
ST6220 4 kB 64 B - 12 8 1 - - DIP20/SO20
ST6225 4 kB 64 B - 20 16 1 - - DIP28/SO28
ST6230 8 kB 192 B 128 B 20 16 1 1x16B SPI+UART DIP28/SO28
ST6232 8 kB 192 B 128 B 30 21 1 1x16B SPI+UART SDIP42/OFP52
ST6240 8 kB 216 B 128 B 16 12 CSI - SPI QFP80
ST6242 8 kB 152 B - 10 6 1 - SPI QFP64
ST6246 4 kB 128 B 128 B 20 8 CSI - SPI SDIP56
ST6245 4 kB 140 B 64 B 11 7 CSI - SPI QFP52
ST6252 2 kB 128 B - 9 4 1 1x8B DIP16/SO16
ST6253 2 kB 64 B - 13 7 1 1x8B - DIP20/SO20
ST6255 4 kB 128 B - 21 13 1 1x8B SPI DIP20/SO20
ST6260 4 kB 128 B 128 B 13 7 1 1x8B SPI DIP20/SO20
ST6262 2 kB 128 B - 9 4 1 1x8B - DIP16/SO16
ST6263 2 kB 64 B 64 B 13 7 1 1x8B - DIP20/SO20
ST6265 4 kB 128 B 128 B 21 13 1 1x8B SPI DIP28/SO28
ST6280 8 kB 320 B 128 B 22 22 CSI 1x8B SPI+UART QFP100/QFP80
ST6285 8 kB 288 B - 12 12 1 - SPI+UART QFP100/QFP80
pis wymaga zakończenia wpisanego ciągu znaków literą h.
Następnie, przy pomocy klawiszy kursorów wybieramy bit DO i sprawdzamy, czy po ustawieniu go w stan logicznego "O" zaświeci się dioda D2 (sygnalizuje włączenie napięcia programującego). Po zmianie stanu logicznego na "1" dioda D2 powinna zgasnąć.
Kolejnym krokiem będzie sprawdzenie działania układu załączającego napięcie programujące. Najpierw włączamy napięcie zasilające, co wymaga wpisania na bit DO portu drukarkowego
Wymagania sprzętowe programatora
x dowolny komputer rodziny PC
x jedno wolne złącze drukarkowe LPT1/2
x system operacyjny - zalecany Windows 3.1,
3.11 lub 95 x czytnik CD-ROM (zgodny z ISO9660)
Podstawowa parametry I właściwości programatora
Ś współpracuje z komputerem PC poprzez dowolne złącze drukarkowe zgodne ze standardem Centronics (LPT1/2)
Ś umożliwia programowanie następujących procesorów: ST62T10/E10, ST62T15/E15, ST62T20/E20, ST62T25/E25 oraz ich wersji "B". Po zastosowaniu dodatkowych adapterów możliwe jest programowanie procesorów ST62T60/E60 oraz ST62T65/E65
Ś zasilanie: 15VDC/80mA
Ś stan programatora sygnalizowany jest przy pomocy trzech diod LED
stanu "O" (zaświeci się dioda D2). Następnie zmieniamy stan bitu Dl na "O", co powinno spowodować świecenie diody D3 i pojawienie się na wyjściu stabilizatora US3 napięcia ok. 12,5V. Zmiana stanu wyjścia Dl na "1" powinna spowodować zgaszenie diody D3 i zmniejszenie napięcia na wyjściu US3 do wartości ok. 5V.
Jeżeli opisane czynności miały pomyślny przebieg, uruchomienie wstępne możemy zakończyć. Dalsze sprawdzanie można wykonać dwoma drogami: przy pomocy programu sterującego pracą programatora lub w dalszym ciągu przy pomocy PTEST.EXE. Pierwsza, nieco szybsza droga pozwala stwierdzić czy komunikacja między komputerem i programatorem jest prawidłowa. Przebieg procedury testowej jest następujący: w podstawkę ZIF należy włożyć dowolny procesor z grupy ST6210/15/20/25 i przy pomocy programu obsługującego pracę programatora spróbować odczytać zawartość jego pamięci. Jeżeli program zgłosi komunikat inny niż "Target chip not present or defective!" możemy śmiało przyjąć, że urządzenie jest w pełni sprawne.
Na płycie CD-EP2 znajduje się katalog mikrokontrolerow rodziny ST62, atrakcyjne oprogramowanie narzędziowe, noty aplikacyjne oraz
przeglądarka Adobe Acrobat 3.0.
Jeżeli któryś z Czytelników chce zadać sobie trud dodatkowego sprawdzenia pracy buforów USl (druga z wymienionych wyżej możliwości), to powinien postępować zgodnie z opisem sposobu kontroli kluczy zasilania. Weryfikację stanów wyjść buforów USl można przeprowadzić przy pomocy próbnika stanów logicznych, multimetru lub diod LED.
Pomocą w posługiwaniu się programem PTEST.EXE jest prosta ściągawka znajdująca się w górnej części okna ekranu po uruchomieniu tego programu.
Obsługa programatora i oprogramowanie sterujące
Korzystanie z programatora wymaga zainstalowania programu sterującego, który znajduje się na płycie CD-EP2. Płytę należy zamówić niezależnie od kitu!
34
Elektronika Praktyczna 11/97
Programator mikrokontrolerow ST62
List. 1. Zawartość pliku sf622x,dev.
LPT2
ST62E10
0 110
0
0880 OFFF
0880 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62T10
0 110
0
0880 OFFF
0880 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62E1 5
0110
0
0880 OFFF
0880 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62T15
0 110
0
0880 OFFF
0880 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62E20
0 110
0
0080 OFFF
0080 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62T20
0 110
0
0080 OFFF
0080 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62E25
0 110
0
0080 OFFF
0080 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
ST62T25
0110
O
0080 OFFF
0080 0F9F
OFFO 0FF7
OFFC OFFF
Oprogramowanie sterujące znajduje się w katalogu \sgs_thom.st6\sk622xal. Instalacja programu wymaga uruchomienia programu setup.exe, który wykonuje wszystkie czynności niezbędne do prawidłowego zdekompre-sowania i przeniesienia plików na dysk twardy użytkownika. W przypadku starszych wersji Windows 95 może się okazać konieczne dodanie do pliku config.sys polecenia switches=/c, które umoż-
liwi działanie programu. W wersji OSR2 Windows 95 i nowszych kłopoty takie nie występują.
Po instalacji programu konieczne będzie wykonanie niewielkich przeróbek w pliku zawierającym dane ustalające polaryzację sygnałów sterujących komunikacją pomiędzy programatorem i komputerem - kit622x.dev. Modyfikacje polegają na zmianie polaryzacji sygnałów TM2, TROMIN, SDOP i OSCl, które standardowo są zapisane binarnie jako 1001. Zmiany należy wprowadzić tylko dla procesorów ST6 2X1O, ST6 2X15, ST62X20 i ST62X25 oraz pochodnych. Znak "X" w oznaczeniu układu określa wersję OTPEPROM (X=T) lub EPROM z okienkiem (X=E).
Na list.l przedstawiono fragment pliku kit622x.dev z wprowadzonymi modyfikacjami.
Oprogramowanie pracuje w środowisku DOS i Windows (sesja DOS). Uruchomienie programu wymaga wywołania pliku st622xpg.bat, dzięki czemu są kolejno uruchamiane niezbędne moduły programu. Po uruchomieniu programu użytkownik jest pytany
0 typ programowanego układu -należy go wybrać z listy wyświetlanej przez program. Następnie należy wybierać z paska narzędziowego w górnej części ekranu opcję Iop (selekcja portu LPTl/2)
1 wybrać jeden z portów, do którego dołączony został programator.
Przed rozpoczęciem programowania można sprawdzić, czy pamięć procesora jest pusta - do tego celu służy opcja Blank. Następnie ładujemy uprzednio przygotowany plik w formacie HEX (można go stworzyć przy pomocy assemblera ast6.exe, programu ST6-Realizer lub kompilatora C). Jest to możliwe przy pomocy opcji Load. Niestety, program nie jest wyposażony w możliwość przeglądania katalogów na dysku, w związku z czym należy podać całą ścieżkę dostępu lub nazwę pliku (pod warunkiem, że znajduje się on w katalogu bieżącym). Programowanie rozpoczyna się po wybraniu z menu opcji Próg. Po zaprogramowaniu układu dokonany zapis można poddać weryfikacji przy pomocy opcji Verif.
Program wpisany do pamięci procesora można zabezpieczyć
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: l,8kn
R2, R3: 820O
R4, R5, R6, R7, R8: 20kQ
R9, RIO: 10kO
Rl 1: 3,3kQ
R12, R13, R14: 4,7kQ
R15: 47kQ
Kondensatory
Cl: 100^F/25V
C2, C2, C3, C4, C5, Có, C7:
lOOnF
Półprzewodniki
Dl: LED (zielona)
D2: LED (żółta)
D3: LED (czerwona)
D4: dioda Zenera 7,5V
Ml: dowolny mostek 1A/5OV
Tl, T2: BC557 lub podobne
T3, T4, T5: BC547 lub podobne
US1: 74HC14, 74AHC14
US2, US3: 78L05
Różne
ZN: złącze zasilania
ZI2: DB25-F (kątowe do druku)
ZIF: podstawka ZIF (Textool) 0,3/
0,6 DIP28
oraz dwa złącza zaciskane DB25-
M, ok. 30 cm kabla Flat-25,
zasilacz 15V/100mA lub podobny
(opcja - należy zamawiać osobno)
dyskietka z programem PTEST.EXE
CD-EP2: płyta kompaktowa
z oprogramowaniem (opcja - opis
w artykule)
przed niepowołanym odczytem po wybraniu opcji Opt i następnie Lock. Odczytanie zawartości pamięci ROM lub EEPROM (dla procesorów ST62T/E60/65) umożliwia opcja Read. Z kolei Space pozwala wybrać, który obszar pamięci będzie odczytywany.
Na powierzchni płytki drukowanej, w pobliżu podstawki ZIF, oznaczono położenie pierwszych wyprowadzeń programowanych układów, w zależności od liczby wyprowadzeń.
Uwaga!
Na zdjęciu okładkowym procesor został przez pomyłkę włożony w podstawkę odwrotnie niż wynika to z oznaczeń na płytce drukowanej. Nie należy się sugerować tym zdjęciem podczas obsługi programatora.
Na rys.7 przedstawiono układ wyprowadzeń procesorów programowanych przez opisywany pro-
Elektronika Praktyczna 11/97
35
Programator mikrokontrolerow ST62
gramator.
Oprogramowanie
projektowe
Na płycie CD-EP2 oprócz programu sterującego pracą programatora znajduje się także komplet informacji i narzędzi niezbędnych do posługiwania się mikrokontro-lerami ST62 (znajduje się tam ponadto także inne oprogramowanie, które omówimy przy innej okazji).
Największą atrakcją jest kompletna, komercyjna wersja programu ST6-Realizer (opisana w EP7/ 97). Jest to program pozwalający tworzyć projekty na dowolny mik-rokontroler rodziny ST62 w sposób graficzny, dzięki czemu użytkownik nie musi uczyć się żadnego języka programowania. Efekty działania tego programu są naprawdę dobre, a dzięki ogromnej prostocie użytkowania jest to idealne narzędzie zarówno dla początkujących, jak i zaawansowanych użytkowników. Instalacyjna wersja programu ST6-Realizer znajduje się na płycie CD-EP2 w katalogu \sgs_thom.st6\re6xxxal.
Kolejnym, bardzo atrakcyjnym narzędziem jest symulator programowy, pracujący w środowisku Windows. Przy jego pomocy weryfikacja projektów jest łatwa w wykonaniu i znacznie przyspiesza odnalezienie ewentualnych błędów. Symulator wyposażony jest w szereg opcji ułatwiających wyszukiwanie błędów (pułapki adresowe, danych, praca krokowa, omijanie pętli, itp.). Symulator znajduje się w katalogu \sgs_th om .st6\db 6xxxxw.
Najbardziej popularnym narzędziem wśród większości projektantów będzie z pewnością kompilator assemblera, linker oraz symulator w wersji dla DOS. Wszystkie te programy, wraz z kilkunastoma przykładami i szeregiem gotowych do wykorzystania procedur, są instalowane na twardym dysku wraz z programem obsługi programatora.
Ostatnią, dużą atrakcją narzędziową jest kompilator języka C dla mikrokontrolerow ST62. Jest to, co prawda, wersja p pakietu komercyjnego, co oznacza, że mo-
gą wystąpić w niej błędy. Przeprowadzone przez nas proste testy wykazały jednak sporą przydatność tego kompilatora.
Bardzo ważne dla projektantów są także noty aplikacyjne, w których przedstawiono szereg interesujących zastosowań mikrokontrolerow oraz dane katalogowe zawierające szczegółowe informacje nt. poszczególnych układów. Poruszanie się po zbiorze zamieszczonych na płycie informacji umożliwia plik cd_ep2.pdf, znajdujący się w głównym katalogu płyty. Do jego przeglądania niezbędny jest program Acrobat Reader firmy Adobe. Na płycie znajdują się wersje zarówno dla Windows 95, jak i 3.1. Piotr Zbysiński, AVT
Autor dziękuje polskiemu przedstawicielstwu firmy SGS-Thomson za udostępnienie do publikacji oprogramowania i informacji katalogowych, które znaj-d ują się n a płycie CD-EP2.
W artykule wykorzystano materiały nadesłane przez francuską filię firmy SGS-Thomson.
36
Elektronika Praktyczna 11/97
PROJEKTY
Timer telefoniczny
kit AVT-352
Prowadzenie długich
rozmów telefonicznych jest
ulubionym zajęciem bardzo
wielu osób. Ponieważ ceny
usług telekomunikacyjnych
nieustannie rosną
postanowiliśmy skonstruować
urządzenie, które nieco ułatwi
orientację w przybliżonym
koszcie rozmowy.
Nie jest to urządzenie
spełniające rolę klasycznego
taryfikatora rozmów
telefonicznych, lecz jego
funkcjonalność i prosta
obsługa zadowoli (mamy taką
nadzieję) wielu użytkowników
telefonów.
Telekomunikacja Polska S.A. nie rozpieszcza nas. Przeciętny użytkownik telefonu w każdej chwili może spodziewać się podwyżki opłat za pojedynczy impuls i coraz większych rachunków za telefon. Ogłaszane powszechnie uzasadnienie jest proste: większe koszty T.P. SA. W tej sytuacji, żeby ratować swój portfel, pozostaje jedyny sposób: do niezbędnego minimum ograniczyć czas trwania rozmów przez telefon. Jak bywa to trudne wie o tym każdy - podczas rozmowy bardzo szybko zapomina się o zegarku.
Być może projekt prostego mi-nutnika, włączanego po podniesieniu słuchawki telefonicznej, który światłem i dźwiękiem będzie przypominał o upływającym czasie okaże się wsparciem dla co bardziej rozdyskutowanych Czytelników Elektroniki Praktycznej.
Opis układu
Jak widać na schemacie ideowym (rys.l), cały układ zbudowany został z kilku układów CMOS. Upływające kolejne minuty sygnalizuje zapalanie się następnej diody LED, a przed zakończeniem zliczania wybranego przedziału czasu element piezo generuje krótki sygnał dźwiękowy. Urządzenie może być zasilane zarówno z ba-
terii 9V jak i napięciem stałym 12V. Dla zminimalizowania poboru prądu, urządzenie po włączeniu zasilania znajduje się w stanie nieaktywnym. Do zasilania przyłączony jest tylko układ bramek U4 oraz rejestr U3. Ponieważ po włączeniu zasilania wyjście bramki U4B znajdzie się zawsze w stanie wysokim, tranzystor Tl (PNP) zostanie zatkany i pozostałe układy scalone pobierające prąd z jego kolektora zostaną odcięte. Ponieważ dołączone cały czas do zasilanie układy U4 i U3 są wykonane w technologii CMOS, a w stanie nieaktywnym nie są przełączane, to pobór mocy przez cały układ jest minimalny.
Po naciśnięciu przycisku SWl układ rozpoczyna odmierzanie czasu. Przerzutnik U4A i U4B zmieni swój stan i tranzystor Tl zacznie przewodzić, doprowadzając zasilanie do pozostałych układów zegara. Jego główną częścią jest generator o częstotliwości 32,768kHz stabilizowanej kwarcem. Impulsy taktujące, zliczane przez licznik U2, są wytwarzane przez 14-bitowy dzielnik częstotliwości z oscylatorem 4060 (układ Ul). Przełącznikiem SW2 można wybrać jedną z dwóch częstotliwości, dla których będzie odliczany interwał 6 albo 12
Elektronika Praktyczna 11/97
37
Wskaźnik czasu trwania rozmowy telefonicznej
O-Nffll
oaaaa
Rys. 1. Schemat elektryczny wskaźnika czasu trwania rozmowy telefonicznej.
minut, zależnie od tego, jaki limit czasu dla naszej rozmowy telefonicznej wybierzemy. Dla 6 minut częstotliwość ta wynosi 64Hz, a dla 12 minut jest dwa razy mniejsza i równa się 32Hz. Impulsy o wybranej częstotliwości odniesienia z przełącznika SW2 są podawane na wejście taktujące 14-bitowego licznika dwójkowego U2. Licznik ten, w połączeniu z bramkami U6A i U6B, wytwarza na wyjściu Q12 symetryczny przebieg prostokątny
0 okresie równym 60 lub 120 sekund, w zależności od wybranego przełącznikiem interwału czasu do odmierzania. Impulsy z tego wyjścia są podawane z kolei do układu U3, który jest dekadą z wyjściowym kodem pierścieniowym "1 z 10". Zbudowano z niego licznik modulo 6 (zerowanie przez bramki U4C i U4D) odliczający upływające minuty. Dane na wyjściach tego licznika mają inny format niż w przypadku normalnych liczników binarnych. Każde kolejne, zliczone zbocze powoduje pojawienie się stanu wysokiego na następnym wyjściu i wyzerowanie wszystkich pozostałych. Wyjścia sterują sześcioma diodami świecącymi. W ten sposób odliczenie każdych 60 sekund (lub 120 w przypadku pomiaru 12 minut) spowoduje zapalenie się tylko jednej, kolejnej diody. Kiedy licznik uaktywni wyjście Q6, to poprzez bramki U4D i U4C zeruje się i cały proces odliczania rozpoczyna się od nowa. Zakończenie odliczania i przejście układu w stan nieaktywny następuje po ponownym przyciśnięciu przycisku SW1.
Zapalenie się diody D6 powoduje dodatkowo wygenerowanie sygnału dźwiękowego. Stan wysoki z wyjścia Q5, poprzez tranzystor T2, bramkę U5A i kondensator C5 otwiera bramki U5C
1 U5D, do wyjść których jest podłączony element piezoelektryczny. Do pozostałych wejść obydwu bramek jest doprowadzony z układu Ul sygnał o częstotliwości ok. lkHz. W czasie ls, kiedy rozładowuje się kondensator C5, głośnik piezo wytwarza sygnał alarmu o częstotliwości lkHz.
Elektronika Praktyczna 11/97
Wskaźnik czasu trwania rozmowy telefonicznej
Q
on
Tl
a a a
D6 D5 D4
n ioi m
D3 D2, Dl
O D o O HH
X o O O o a o o J -CEl- J O o
O o o o o o SŁJ1
U2 0 M o s U3
O o, o o o o
O o o o IU o o > c
O o o o o o
0000'JC-
Ul
aooo
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Montaż i uruchomienie
Układ zmontowany został na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 100 x 60 mm (jej widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru). Na płytce znalazły się wszystkie elementy zegara: układy, LED-y, przełącznik, przycisk i piezoelement. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys.2.
Po naciśnięciu przycisku SWl zapala się najpierw dioda Dl. Po-
tem kolejna dioda D2 itd. Diody zapalają się z góry na dół, obrazowo pokazując "wyciekanie" pieniędzy z naszej kieszeni. LED-y D4 i D5 mają w modelu barwę żółtą, ostrzegającą przed przedłużającym się czasem rozmowy, natomiast LED D6 jest czerwona i razem z sygnałem dźwiękowym sygnalizuje zagrożenie naszych finansów. Mamy nadzieję, że nasz zegar pozwoli je zachować w dobrym stanie. Ryszard Szymaniak, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10kO
R2, R3, Ró, R7, R8, R9, RIO, Rl 1:
lOOka
R4: 470kQ
R5: 10MO
R12: 100O
Kondensatory
Cl, C5, C7: 10^F/16V
C2, Có: l|iF/50V
C3, C4: 22pF
Półprzewodniki
DL D2, D3, D4, D5, D6: LED
(zielone, żółte i czerwone)
D9, D10: 1N4148
Tl: BC558
T2, T3: BC548
Ul: 4060
U2: 4020
U3: 4017
U4, U5: 4011
U6: 4012
Różne
Gl: piezoelement
SWl: przełącznik astabilny
SW2: przełącznik dwupozycyjny
Xl: 32,768kHz
PROJEKTY
Dyskotekowy selektor rytmu
kit AVT-361
Zbliża się czas szalonych
zabaw sylwestrowych i imprez
karnawałowych, jest to więc
bardzo dobry moment, aby
rozpocząć prace nad
urządzeniami pomagającymi
nadać tym imprezom
niepowtarzalny klimat.
Najprostszym sposobem jego
uzyskania jest zastosowanie
odpowiedniego oświetlenia, w
czym pomocny będzie układ
prezentowany w ańykule.
W solidnym systemie ilumino-fonicznym, budowanym np. na potrzeby dyskoteki, bez względu na jego złożoność, znajdzie się miejsce na moduł odpowiedzialny za synchronizację efektów świetlnych z muzyką. Przy założeniu, że generator efektów jest urządzeniem sekwencyjnym wystarczy, aby z treści muzycznej wyselekcjonować poszczególne takty czyli rytm - i odpowiednio ukształtowane impulsy podać na jego wejście (którym będzie pierwszy stopień licznika lub rejestru przesuwnego). Takie oto odpowiedzialne zadanie otrzymuje proponowany tu selektor rytmu.
Pierwsza próba autora to sterownik dyskotekowy z ośmioma reflektorami (po dwa w każdym rogu parkietu tanecznego) i z wbudowanym regulowanym generatorem. To rozwiązanie okazało się jednak mało praktyczne. Także powiązanie częstotliwości zegara z poziomem sygnału audio przyniosło mierny rezultat. Dopiero opisany w artykule moduł selektora pozwolił na całkowicie bezobsługową pracę sterownika (a jęcznie strojony generator pozostał jako opcja dostępna jednym przełącznikiem: MANUAŁ/ AUTO).
Atrakcyjność selektora, z punktu widzenia użytkownika, podnosi zupełny brak elementów regulacyjnych: w zakresie poziomów
200mV do 3V próg wewnętrznego komparatora ustala się sam.
Opis układu
Schemat elektryczny układu przedstawiono na rys.l. Sygnał z miksera (lub z wyjścia magnetofonowego RECORD wzmacniacza) trafia na pasywny filtr dolnoprze-pustowy drugiego rzędu R2, R3, Cl i C2. Trzy decybel owy spadek wzmocnienia wybrano na 300Hz. Rezystancja wejściowa (Rwej) selektora dla f<200Hz ma wartość zbliżoną do Rl, czyli 90kLi. W całym paśmie akustycznym jej składowa rzeczywista nie spada poniżej 40kLi.
Głównym zadaniem Rl jest właściwa polaryzacja wejść nieod-wracających bipolarnych wzmacniaczy operacyjnych UlA i U2A. Dioda Schottky'ego Dl nie może być zastąpiona zwykłą diodą impulsową. Ogranicza ona maksymalne napięcie ujemne na wejściach wzmacniaczy układu LM324 (dopuszcza się minus 0,3V).
Zauważmy, że Ul i U2 są zasilane jednym napięciem względem masy. Stąd ujemne połówki sygnału są ignorowane, zresztą bez szkody dla precyzji działania. Dodatnie połówki pobrane z pierwszego ogniwa filtru są prostowane i wygładzane we wzmacniaczu UlA. Iloczyn wartości par elementów (C3+C4) przez (R5+R6)
Elektronika Praktyczna 11/97
41
Dyskotekowy selektor rytmu
U3 4060
_L
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
wynosi 4 sekundy - średnio więcej niż dwa kolejne takty, co pozwala uzyskać przybliżoną informację o amplitudzie sygnału.
Rezystory R5 i R6 tworzą dzielnik, z którego połowa wartości odfiltrowanego napięcia stanowi poziom odniesienia dla komparatora UlB. Jego wejście odwracające "-" śledzi obwiednię sygnału m.cz. dzięki prostownikowi U2A
0 stałej czasowej opadania wynoszącej C8xRl5 = O.lsek.
Obecność U2A (wraz z elementami R15, R16, C8, D6) czyni komparator UlB niewrażliwym na sygnał o częstotliwości nie zmieniającej się w czasie.
Dla przykładu: pominięcie U2A
1 bezpośrednie połączenie wejścia "-" UlB z wyjściem filtru (wspólny punkt R3 i C2) powoduje, że jeszcze fwe.=400Hz wyzwala uni-wibrator UlD (to samo dotyczyłoby np. dużego przydźwięku sie-ci).
Podobnie, zmniejszenie C8 do 330nF dałoby w efekcie generowanie impulsów jeszcze przy f =2 0Hz (np. wibracje talerza
gramofonu). Natomiast dla C8=l|iF całe pasmo jest zabezpieczone, przy czym nie występuje jeszcze "połykanie rytmu" przez zbytnie spowolnienie reakcji.
Uniwibrator UlD jest wyzwalany zboczem opadającym przenoszonym z wyjścia UlB przez elementy R8+C6+D3. Wyjście UlD (pinl4) zmienia stan z wysokiego na niski. Rozpoczyna się generacja impulsu o czasie trwania wyznaczonym przez czas rozładowywania kondensatora C7 (150nF) przez rezystor R14 (1MQ), to jest t=150ms.
Układ UlC przyjmuje na wyjściu stan wysoki i za pośrednictwem D4 blokuje dostęp do uni-wibratora. Czas trwania stanu wysokiego na wyjściu wzmacniacza UlC wynosi 2xC7xRl4. Oznacza to odcięcie uniwibratora również po wygenerowaniu impulsu (przez okres ładowania C7).
Jako że Rll=Rl3=20kQ oraz R9=Rl2=llkQ - czasy ładowania i rozładowania C7 są jednakowe. Napięcie między R12 i R13 wynosi 2/3U , a między Rll i R9
(podczas trwania pojedynczego impulsu) l/3Uias. Dodatkowo, na podkreślenie zasługuje niezależność parametrów czasowych od wartości Uias, które może wynosić od 5 do 9V (w modelu wykonanym przez autora jest to ok. 6V).
Ważnym elementem urządzenia jest układ scalony U3 (4060). Jego zadaniem jest wytwarzanie paczek 64 impulsów o f=20kHz w takt impulsów z wyjścia UlD (każda paczka trwa zatem 3,2ms). Po przełączeniu anody D8 z wyjścia Q7 (wyprowadzenie 6) na Q4 (wyprowadzenie 7) będzie generowanych nie 64 a jedynie 8 impulsów. Serie impulsów są dostępne na nóżce nr 9, która stanowi wyjście oscylatora RC. W stanie zablokowania panuje na nim poziom niski. Takie rozwiązanie okazało się niezbędne do inkre-mentacji łańcucha dzielników, ale jego przydatność będzie zależała od indywidualnych warunków.
Projekt powstał z uwzględnieniem specyfiki budowy wewnętrznej LM324. W stanie spoczynku (brak sygnału), w temperaturze 20C, na R6 jest napięcie ok. 40..5 0 mV, co spowoduje przepływ prądów polaryzujących UlA i UlB o wartości ok. 40nA. Na
42
Elektronika Praktyczna 11/97
Dyskotekowy selektor rytmu
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
rów monolitycznych nie powinno to stanowić problemu. W praktyce zakres 5..9V jest i tak najczęściej stosowany. Pobór prądu wynosi kilka mA (dwa układy LM324: 2mA plus prąd diody LED).
drugim wejściu UlB - na R15 -ustala się ok. 10mV.
Wyjście UlB (pin 7) przyjmuje więc napięcie bliskie napięciu zasilania, pomniejszonemu o ok. 1,3V. Wyjścia wzmacniaczy operacyjnych UlA i U2A (o numerach wyprowadzeń 1 Ul ii U2) są nasycone do masy. Owo resztkowe napięcie nasycenia nie przekracza pojedynczych mV.
Wyjście UlD (pinl4) ma poziom zbliżony do napięcia zasilającego minus 0,5V - wpływ rezystora podciągającego RIO. Tl jest odcięty i LED nie świeci. Przez R14 i D5 płynie mały prąd wynikający z różnicy potencjałów między wyjściem UlD a dzielnikiem R12, R13. Dla tego niewielkiego prądu o wartości 2|iA odkłada się na D5 około 0,4V. To wystarcza z dużym zapasem, aby wyjście wzmacniacza UlC (pin 8) było w stanie niskim. W takiej sytuacji dioda D3 pozwala na przedostawanie się ujemnych szpilek z C6 na pin 12 UlD.
Poziom wysoki z WYJŚCIAl jest podany na wejście zerujące RST układu U3, co wstrzymuje pracę oscylatora tego układu. Objawia się to poziomami wysokimi na nóżkach 10 i 11.
Jedyny czuły na zakłócenia punkt - wejście "+" UlB (pin5) - zablokowano pojemnością C5, która bocznikuje rezystor R5.
Wartości napięć zasilających należy ograniczyć do przedziału 5..9V (optymalnie 6..8V). Powyżej 10V działanie selektora może być nieprawidłowe, co wynika z faktu, że jest to dość niekonwencjonalny układ. Zastosowano w nim bowiem tylko jedno napięcie zasilające, bez tworzenia sztucznej masy. W dobie tanich stabilizato-
Montaż i uruchomienie
Ta część artykułu będzie wyjątkowo krótka - montaż jest bowiem niezwykle prosty (widok płytki drukowanej znajduje się oczywiście na wkładce), a pomocny w jego prawidłowym przeprowadzeniu będzie rys.2.
Ważną sprawą jest jakość i rodzaj użytych elementów. Kluczową kwestię jakości kondensatorów (np. Cl i C2 o identycznej wartości z tolerancją mniejszą od 5%!) powinien rozstrzygnąć miernik. Zdecydowanie odradzam kondensatory elektrolityczne, które powinny stale pracować z dużą składową stałą, a ten warunek nie będzie tu spełniony.
Napięcia na wzmacniaczach operacyjnych należy mierzyć róż-nicowo, końcówkami pomiarowymi bezpośrednio dotykając odpowiednich wejść układów scalonych. Pomiar względem masy będzie niewiarygodny, bo przy napięciach rzędu mV punkty masy oddalone od siebie o parę centymetrów nie są tożsame. Dlatego korzystne są szerokie ścieżki masy. Ekranowanie nie jest potrzebne.
Uważne przeczytanie uwag przedstawionych w opisie powyżej i uwzględnianie ich przy montażu gwarantuje bezproblemowe uruchomienie selektora.
Wskazówki użytkowe
Na koniec przedstawimy kilka uwag, które są wynikiem doświadczeń zebranych podczas eksploatacji opisywanego urządzenia:
1. Korzystnie na czułość SELEKTORA wpływa zsumowanie kanałów stereo - np. dwoma rezystorami 10kQ.
2. Subiektywną poprawę walorów dynamicznych można też uzyskać przez zmniejszenie R6
WYKAZ PODZESPOŁÓW
Rezystory
RL R2, R3, R7: 91kQ
R4, R8: lkO
R5, Ró, R14: 1MO
R9, R12: llkO
RIO: 8,2kQ
Rl 1, R13, R18: 20kQ
R15, R17: lOOkO
R16: 470O
R19: 10kO
Kondensatory
CL C2: 3,3nF
C3, C4: ljiF (stały MKT)
C5: 22nF
Có: 2,2nF
C7: 150nF
Półprzewodniki
Dl: BAT85
D2, D2, D3, D4, D5, Dó, D7, D8:
1N4148
LED: dowolna dioda LED
Tl: BC307 lub podobny
T2: BF245
UL U2: LM324
U3: 4060
z pierwotnej wartości 1MQ na, powiedzmy, 0,5MQ, W takim razie, celem utrzymania dokładności w śledzeniu linii basu, należałoby dodać jeszcze jeden kondensator lOOOnF, równolegle do pary C3, C4.
3. Należy pamiętać, że zawsze efekt końcowy jest uzależniony od materiału muzycznego oraz, że niedoskonała (z natury rzeczy) selektywność urządzenia stanowi jego zaletę. Dzięki niej impulsy wyjściowe (sygnalizowane diodą LED) są bardziej urozmaicone, pojawiają się np. w reakcji na głos wokalisty przy słabym, bądź nieobecnym rytmie. Cechą charakterystyczną jest miarowość tych impulsów. W sumie stwarza to wrażenie dobrej synchronizacji z dźwiękiem. Wyjaśnienia te uważam za niezbędne, gdyż jak sądzę za budowę selektora wezmą się nie tylko "rasowi elektronicy", ale i zwykli miłośnicy korelowania muzyki ze światłem. Tym polecam kupienie gotowej płytki lub kitu, dla uniknięcia rozczarowań związanych z nadmiarem samodzielności.
Andrzej Kowalczyk, AVT
Elektronika Praktyczna 11/97
43
PROJEKTY
Inteligentny detektor gazu
kit AVT-362
Moda na czujniki gazu
nieco już przebrzmiała, nie
oznacza to jednak, że
niebezpieczeństwa związane
z nieszczelnymi instalacjami
gazowymi także.
Prezentowany w ańykule
detektor gazu jest
udoskonaloną wersją
urządzenia prezentowanego
w EP9/9G. Udoskonalenie
polega na zastosowaniu jako
elementu sterującego pracą
urządzenia miniaturowego
mikropro ces ora.
0.01
Rys. 1 AF50.
Wszyscy wiemy, jak niebezpieczna może być mieszanina węglowodorów lekkich z powietrzem. Opisany w EP9/96 czujnik gazu ma kilka niedogodności, które można usunąć, jeśli zastosujemy w nim niewielki mikroprocesor.
Czujnik gazu
W detektorze zastosowano czujnik AF50 produkcji japońskiej firmy Scimarec. Jest to detektor klasy popularnej, nie jest w związku z tym pozbawiony wad.
Po pierwsze - jest "prądożer-ny": do rozgrzania wewnętrznego grzejnika niezbędny jest prąd o wartości 200mA. Po drugie -wartość rezystancji struktury jest silnie zależna od wilgotności powietrza. Po trzecie - rezystancja struktury dość szybko zmienia się w czasie. Po kilku miesiącach eksploatacji może okazać się, że spadnie poniżej progowej i detektor stanie się źródłem fałs żywy ch al arm ów.
Pierwszej wady nie można zlikwidować w prosty sposób, nato-
I iood ioood atatanbhMmL - . i - Ł i
^^ lPFmmiast dwie pozostałe
Charakterystyka przejściowa detektora można ominąć konstruując odpowiednio układ.
" -rAzyfttWKjACojnfciwczyitympcnrifltraii
W tym celu zastosujemy malutki mikioprocesorek PIC12C509.
Zasada pomiaru
Zauważmy, że czujnik AF50 jest czujnikiem rezystancyjnym. Wartość rezystancji gazoczułej struktury zależy odwrotnie proporcjonalnie od stężenia gazu w powietrzu. Jak się okazuje, sama wartość rezystancji nie jest tak istotna, jak jej zmiana określona stosunkiem rezystancji w mieszaninie powietizno-gazowej do rezystancji w powietrzu czystym -ilustruje to charakterystyka czujnika (rys. 1).
Tak więc mikrokontioler będzie musiał mierzyć rezystancję czujnika. Nie jest to trudny problem do rozwiązania, pomimo braku we wnętrzu mikiokontrolera przetwornika A/C. Skorzystano z firmowej aplikacji (AN512) fiimy Microchip (rys. 2). W tym rozwiązaniu pomiar rezystancji polega na pomiarze czasu ładowania kondensatora poprzez rezystor mierzony, a następnie jego rozładowaniu i ponownym pomiarze czasu ładowania, ale przez rezystor wzorcowy. Stosunek obu tych czasów, pomnożony przez wartość rezystancji wzorcowej daje wartość mierzonej rezystancji (rys. 3).
Elektronika Praktyczna 11/97
45
Inteligentny detektor gazu
RTtC
nce
Rys. 2. Układ do pomiaru rezystancji metodq ładunkowq.
Ponieważ nie interesuje nas wartość rezystancji czujnika, zrezygnujemy z pomiaru w gałęzi zawierającej rezystor wzorcowy. Załóżmy, że czujnik gazu zaczyna pracę w powietrzu czystym. Co pewien okres czasu kondensator jest rozładowywany, a następnie ładowany przez rezystancję czujnika AF50 i jednocześnie jest włączany licznik. Kondensator jest ładowany do napięcia progowego przerzutnika Schmitta, znajdującego się na wejściu portu procesora. Następuje wtedy zmiana stanu przerzutnika z niskiego na wysoki, co procesor zarejestruje i zatrzyma zliczanie. Wynik zostanie zapamiętany w pamięci procesora. Po zebraniu odpowiednio dużej liczby wyników, na ich podstawie jest obliczana wartość średnia. Obliczona średnia jest wartością odniesienia, względem której będzie porównywany wynik bieżącego pomiaru. Na tej podstawie jest podejmowana decyzja o włączeniu alarmu, bądź jego wyłączeniu, jeśli alarm jest już włączony.
Wartość średnia jest obliczana na podstawie wyników pomiarów zebranych w ciągu około 1 godziny. Zmiana rezystancji czujnika AF50 pod wpływem gazu zachodzi w ciągu kilku sekund. Jak wynika z rys. 1, już stężenie lOOppm (0,01%) metanu spowoduje spadek poniżej 90% wartości rezystancji w powietrzu czystym.
NnpłfdB
JP1
Rys. 4. Schemat elektryczny mikroprocesorowego czujnika gazu.
Dla przypomnienia, stężenie metanu w mieszaninie wybuchowej wynosi od 5% do 15%. Możemy więc przyjąć, że tak obliczona średnia jest poprawna.
Opis układu
Na rys. 4 przedstawiono schemat elektryczny czujnika gazu. Jedynym istotnym podzespołem jest mikroprocesor PIC12C509. Jego cechy charakterystyczne i możliwości zostały opisane w EP2/96 i tam odsyłamy zainteresowanych szczegółami jego budowy.
Dioda Dl jest koloru zielonego i pełni dwojaką rolę: po włącze-
niu zasilania migocze aż do uzyskania poprawnej wartości średniej rezystancji, czyli aż do zapełnienia odpowiedniego obszaru danych w pamięci procesora, potem dioda świeci światłem ciągłym, sygnalizując stan włączenia czujnika. Dioda D2 jest koloru czerwonego i sygnalizuje stan alarmu. Równolegle z diodą D2 jest włączony brzęczyk poprzez złącze J1-J2.
Do złącza JPl jest dołączony transformator sieciowy TS2/14. Złącze JP2 pozwala na zmianę czułości detektora. Brak zwory oznacza ustawienie dużego poziomu czułości, a jej wlutowanie powoduje zmniejszenie czułości. Detektor o zmniejszonej czułości może mieć zastosowanie w po-mieszczeniach, w których występują duże chwilowe zmiany wilgotności, np. w kotłowniach w czasie odpowietrzania systemu grzew-
Rys. 3. Zasada obliczania rezystancji w metodzie ładunkowej.
Rys. 5. Płytka drukowana mikroprocesorowego czujnika gazu.
46
Elektronika Praktyczna 11/97
Inteligentny detektor gazu
czego. Parametry detektora AF50 zależą bowiem od wilgotności powietrza.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 5 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Widok płytki druko-
Rys. ó. Rozmieszczenie otworów w części czołowej obudowy.
wanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru.
Kolejność lutowania podzespołów na płytce jest dowolna, podstawka pod mikroprocesor nie jest konieczna. Ze względu na nie-
wielką wysokość obudowy stabilizator IC2 powinien być włożony głęboko, aż do zetknięcia się jego obudowy z płytką drukowaną. Chociaż na płytce przewidziano położenie kondensatora C4 od strony podzespołów, jednak w to miejsce zmieści się kondensator o pojemności nie większej niż 220uF. Taka pojemność jest zbyt mała, aby dobrze odfiltro-wać składową zmienną napięcia zasilającego. Dlatego zalecany jest dodatkowy kondensator o pojemności co najmniej IOOOuF, który należy dołączyć
w pobliżu stabilizatora, od strony lutowania.
Nieco czasu należy poświęcić obróbce mechanicznej obudowy. W części czołowej wykonujemy trzy otwory: jeden na detektor
WYKAZ PODZESPOŁÓW
Rezystory
Rl, R2, R4: lOOft R3, R5: 10kn Kondensatory
Cl, C2, C5: lOOnF C3: 100^F/lóV
C4: 100[iF (od strony podzespołów) + 1000^F/16V (od strony lutowania) Półprzewodniki Dl: LED zielony $5 D2: LED czerwony i|>5 D3, D5, D4, Dó: 1N4001 IC1: PIC12C509 IC2: LM7S05 Tl: BC547 Różne CZ1: AF50 Obudowa KM3S brzeczyk 12V
AF50 (t|>16.4) i dwa na diody LED (<|>5). Rozmieszczenie tych otworów pokazano na rys. 6.
Transformator TS2/14 jest przyklejony klejem termotopliwym do spodniej części obudowy. Podobnie został przyklejony brzeczyk, który należy połączyć z punktami Jl (przewód czerwony) i J2 (przewód czarny). Przed przyklejeniem brzęczyka nie wolno zapomnieć o wykonaniu otworu t}>5 w spodniej części obudowy, tak aby był mechanicznie skorelowany z otworem brzęczyka. Wtedy drgania akustyczne będą wydostawać się na zewnątrz. Mirosław Lach, AVT
Elektronika Praktyczna 11/97
47
PROJEKTY
Fotograficzna lampa ciemniowa
kit AVT-346
W prezentowanym
urządzeniu wykorzystano
jedną z bardziej
interesujących cech diod LED,
a mianowicie wąskie widmo
emitowanego przez nie
światła.
Niski koszt wykonania i bardzo wysoka trwałość tej
nowoczesnej lampy ciemniowej n , . , Ł ., n ,
' l J , '. Po raz drugi Elektronika Prak-
zasookoi . Ś . i .
s tyczna zainteresowała się potrze-
z pewnością wymagania bami licznej rzeszy fotografików większości amatorów fotografii amatOrów. Ogromny sukces opub-kolorowe). likowanej prawie rok temu konstrukcji zegara ciemniowego skłonił mnie do opracowania kolejnej konstrukcji, a właściwie drobiazgu, który może znacznie ułatwić życie fotografików. Chodzi tym razem o oświetlenie ciemni fotograficznej .
Osobom nie obeznanym z fotografiką ciemnia fotograficzna jawi się jako tajemnicze pomieszczenie, w którym poustawiane są naczynia z równie tajemniczymi płynami. Wszystko to oświetlone jest czerwonym światłem.
Taką scenerię laboratorium fotograficznego przedstawiano niejednokrotnie w filmach, w których scenograf nie bardzo dbał o realia. W rzeczywistości ciemnia fotograficzna wygląda nieco inaczej. Czerwonego światła od dawna nie używa się do obróbki materiałów pozytywowych czarno-białych. Stosuje się światło oliwkowe, które znacznie lepiej pozwala ocenić jakość obrabianego obrazu. Lampy ciemniowe do obróbki materiałów c żarno-białych są masowo produkowane i łatwe do nabycia. Too "ńm Kłopoty zaczynają się do-Rys. 1. Charakterystyki widmowe diod LED. piero przy pracy z pozyty-
LED niebieski LED zielony LED żdfty LED czerwony
20
400 460
E00
BQQ 660
wowymi materiałami barwnymi. Z pozoru mogłoby się wydawać, że jeżeli materiały barwne są w stanie zreprodukować wszelkie możliwe barwy tęczy, to muszą być wrażliwe na pełne pasmo światła widzialnego. Taki idealny materiał pozytywowy jak dotąd nie istnieje i w paśmie światła widzialnego znajdują się wąskie "dziury", na światło których (oczywiście, chodzi o długość fali) materiały pozytywowe nie są wrażliwe.
Wiadomo, że barwny papier światłoczuły nie jest wrażliwy na światło o długości fali od 580 do 600nm. Z pozoru nic trudnego: wystarczy wyposażyć typową lampę ciemniową w filtr przepuszczający jedynie to "bezpieczne" pasmo i po kłopocie. W praktyce jednak okazało się, że wykonanie takiego filtru nie jest sprawą prostą i lampa byłaby bardzo droga, dając jednocześnie bardzo słabe oświetlenie.
Do oświetlania profesjonalnych ciemni fotograficznych stosuje się często specjalne lampy sodowe, emitujące światło o długości fali 588..589 nm, czyli idealnie nadające się do oświetlenia ciemni. Sęk w tym, że koszt takiej lampy znacznie przekracza możliwości nawet zamożnego fotoamatora.
Okazuje się jednak, że lampę ciemniową, nadającą się do wy-
Elektronika Praktyczna 11/97
Fotograficzna lampa ciemniowa
o
COMMON
K1 K2K3K4K5K6K7KB
oooooooo
D7
LED
D6 LED
D5 LED
D4
LED
D3
LED
D2
LED
Dl
LED
O
K1
D14 LED
D13 LED
D12
LED
D11 LED
D10 LED
D9 LED
D8 LED
D21 LED
D20 LED
D19 LED
DIB LED
D17 LED
D16 LED
D15 LED
Rys. 2. Schemat elektryczny układu, korzystania podczas obróbki pozytywowych materiałów barwnych, można wykonać stosunkowo małym kosztem. Elementem, który jak się okazało emituje światło prawie idealnie nadające się do naszych celów, jest żółta dioda LED, znana doskonale każdemu elektronikowi.
Na rys. 1 pokazano widmo światła emitowanego przez różne diody LED. Wyraźnie można zauważyć , że żółta dioda emituje największą energię w zakresie pasma "bezpiecznego" dla barwnych materiałów pozytywowych.
Aby całkowicie zabezpieczyć się przed zadymianiem papieru barwnego wykorzystamy efekt znany każdemu fotografikowi: efekt Schwartzchilda. Efekt ten polega na tym, że czułość materiału fotograficznego maleje wraz ze skracaniem czasu ekspozycji. Przy czasach stosowanych w procesie naświetlania papieru fotograficznego efekt ten nie ma praktycznego znaczenia. Natomiast nasza lampa emitować będzie ciąg impulsów o czasie trwania ok.
0,0002s, przy którym efekt Schwartzchilda wystąpi już bardzo wyraźnie. Tak więc nasze materiały zostały podwójnie zabezpieczone przed zadymieniem: przez dobór odpowiedniego pasma promieniowania i przez zastosowanie modulowanej emisji światła.
Lampa ciemniowa została skonstruowana w laboratorium AVT i przetestowana przez redakcyjnego fotografa. Testy wykazały pełną przydatność urządzenia do stosowania w ciemni fotograficznej podczas obróbki pozytywowych materiałów barwnych.
Opis działania układu
Schemat elektryczny lampy ciemniowej pokazany został na rys. 2.
Jak widać, układ jest niezwykle prosty. Umożliwi to wykonanie lampy nawet tym fotografikom, którzy niezbyt dobrze znają się na elektronice.
Centralnym obwodem układu jest mul ti wibrator,
D28 LED
D27 LED
D26 LED
D2S LED
D24 LED
D23 LED
D22 LED
D36 LED
D34 LED
D33 LED
D32 LED
D31 LED
D30 LED
D29 LED
D42 LED
D41 LED
D40 LED
D39 LED
D38 LED
D37 LED
D36 LED
O
K6
D49
LED
D4S LED
D47
LED
D46 LED
D45 LED
D44
LED
D43 LED
D6S LED
D55 LED
D54 LED
D53 LED
D52 LED
D51 LED
D50 LED
zbudowany z wykorzystaniem "nieśmiertelnego" układu NE555. Kostka ta idealnie nadaje się do naszych celów, umożliwia bowiem skonstruowanie mul ti wibratora o bardzo zróżnicowanym wypełnieniu impulsów. W naszym układzie NE55 5 tworzy ciąg impulsów ujemnych o czasie trwania ok. 0,2 ms i częstotliwości powtarzania regulowanej, w szerokich granicach, potencjometrem Pl. W tak prosty sposób uzyskaliśmy możliwość bezstopniowego regulowania luminancji naszej lampy. Impulsy generowane przez ICl wyste-
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej sterownika.
50
Elektronika Praktyczna 11/97
Fotograficzna lampa ciemniowa
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: lOka
Rl, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8:
24Q
R9: 10kO
RIO: 5,ókQ
R12: lkii
Rl 1: lOOkO
Kondensatory
Cl: 4700^F/25V
C4, C2: lOOnF
C3: 220^F/10V
C5: lOOnF
C6: 2,2nF
Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy 1A
Dl D56: diody LED, żółte $8
IC1: NE555
IC2: 78L09
Tl: BD911
T2: BC548 lub odpowiednik
Różne
CON1: ARK2
Obudowa typu KM-95
rowują następnie tranzystor T2, który z kolei kluczuje tranzystor mocy Tl.
W układzie zastosowano 56 diod LED, co wydaje się być liczbą wystarczającą do oświetlenia nawet bardzo dużej pracowni fotograficznej. Aby uniknąć konieczności zasilania układu dość wysokim napięciem, diody zostały połączone szeregowo - równolegle, w osiem grup po siedem diod każda. Rezystory R1..R8 ograniczają prąd płynący przez diody do bezpiecznej dla nich wartości.
Pozostała część układu to typowy zasilacz sieciowy, wykorzystujący scalony stabilizator napięcia 78L09 - układ IC2.
Montaż
i uruchomienie
Widok płytki drukowanej zamieszczono na wkładce wewnątrz numeru. Na rys. 3 i rys. 4 przedstawiono rozmieszczenie elementów.
Montaż układu rozpoczynamy od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończymy na wluto-waniu kondensatorów elektrolitycznych i tranzystora mocy. Nieco kłopotu może jedynie sprawić równe wlutowanie w płytkę 56 diod LED.
Tu mogę polecić własną, sprawdzoną metodę. Należy najpierw przylutować do płytki trzy diody, rozmieszczone jak najdalej od centrum płytki i o r o z s tawi e ni u w przybliżeniu 120. Lutujemy jedynie po jednej nóżce każdej diody, zwracając uwagę na jednakowy odstęp diod od płytki. Następnie wkładamy w płytkę pozostałe 5 3 diody i całość odwracamy o 180, kładąc płytkę diodami w dół na gładkiej płaszczyźnie. Odwrócenie płytki możemy sobie ułatwić
kładąc ją przed włożę- ^;
,' / , j., drukowanej, niem diod na kawałku
tekturki. Następnie lutujemy p o jednej nóżce każdej z diod i wyrównujemy dokładnie ich szeregi. Montaż okrągłej płytki kończymy lutując pozostałe nóżki diod.
Obie płytki należy połączyć ze sobą za pomocą 9 przewodów, których punkty lutowania zostały wyraźnie zaznaczone (punkty K1..K8 i COMMON).
Płytki (a właściwie okrągła płytka) zostały dokładnie zwymia-rowane pod obudowę typu KM-95, dostępną w AVT. Do naszej lampy ta obudowa, pomimo że została zaprojektowane jako obu-
4. Rozmieszczenie diod LED na płytce
dowa syreny elektronicznej, nadaje się wręcz idealnie. Posiada metalową obejmę, umożliwiającą łatwe zamocowanie lampy na ścianie ciemni. Okrągłą płytkę wsuwamy w szczelinę w przedniej części obudowy, a płytkę prostokątną mocujemy od wewnątrz do jednej ze ścianek.
W układzie modelowym został zastosowany transformator typu TS6/40. Napięcie na wyjściu prostownika wynosiło ok. 16VDC, co stwarza dobre warunki pracy układu. Zbigniew Raabe, AVT
Elektronika Praktyczna 11/97
51
Inteligentny detektor gazu
Jest to konstrukcja interesujqca z dwóch powodów, po pierwsze - pozwala ostrzec przed groźbq wybuchu ulatniajqcego się gazu, po drugie - jej "sercem" jest najmniejszy mikrokontroler świata - PIC12C509. Opis tej niezwykłej konstrukcji znajdziecie na str. 45.
Dyskotekowy selektor rytmu
Urzqdzenie umożliwia uzyskanie niespotykanych efektów wizualnych w dyskotekowym zestawie oświetleniowym. Zarówno idea działania urzq-dzenia, jak i rozwiqzania zastosowane w nim przez autora sq niezbyt typowe, co podnosi wartość opracowania. Str. 41.
-4 Generator funkcyjny lOMHz, część 2
Kończymy opis konstrukcji generatora funkcyjnego, który powstał w oparciu o układ MAX038 firmy Maxim, str. 57.
System uruchomieniowy dlajiC MCS-51
Przedostatni projekt konkursowy - tym razem jest to zestaw ułatwi a-jqcy uruchamianie i testowanie programów oraz systemów mikroprocesorowych z układami rodziny MCS-51, str. 83.
Syrena alarmowa
Fotograficzna lampa ciemniowa A
Walory półprzewodnikowej lampy ciemniowej doceniq wszyscy Czytelnicy samodzielnie obrabiajqcy materiały fotograficzne. Jej duża trwałość, wqskie widmo generowanego promieniowania i możliwość regulacji jego natężenia powodujq, że już po krótkim czasie użytkowania prezentowana lampa stanie się niezastqpiona, str. 49.
Ą Monitor akumulatorów Li-lon
Poziom naładowania nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych można łatwo ocenić poprzez zmierzenie ich napięcia. Jak to zrobić w praktyczny sposób dowiecie się na str. 70.
O wykonaniu takiego urzqdzenia marzy każdy (nie tylko poczqtku-jqcy!) elektronik -str. 69.
Timer telefoniczny ^
Kolejne urzqdzenie wspomagajqce oszczędnych klientów krajowej telekomunikacji. Tym razem jest to prosty timer, który akustycznie i optycznie wskazuje upływ kolejnych jednostek licznikowych. Urzqdzenie jest naprawdę proste, a efekty jego pracy docsniq wszyscy telefoniczni "długodystansowcy"... Str. 37.
Raport EP
Prezentujemy dwa kolejne urzqdzenia z oferty Yellemana -czujnik poziomu cieczy pozwala kontrolować stan napełnienia różnego typu zbiorników, sterownik oświetlenia kabiny samochodu ułatwi m.in. włożenie kluczyka do stacyjki samochodowej w zbliżajqce się długie, zimowe wieczory. Str. 77.
Elektronika Praktyczna 11/97
Sterownik silników DC
W dziale "Podzespoły" przedstawiamy scalony sterownik silników prqdu stałego, który umożliwia stabilizację
płynnq regulację ich obrotów, str. 21.
W
er jm. -v** /
Nowe podzespoły A
Już od tego numeru - co miesiqc -macie możliwość wygrania płyt kompaktowych z katalogami wybranych firm elektronicznych. Udział w losowaniu wymaga pewnego wysiłku, ale naszym zdaniem nagrody sq tego warte... Str. 71.
Test AT
W tym miesiqcu w "Teście" przedstawiamy nowości z oferty kilku krajowych firm dystrybucyjnych, str. 24.
IKA
Nr 59
listopad '97
Swiat hobbył Projekty zagraniczne
Odbiornik Flvl na pasmo 2m, część "Przedłużacz" zdalnego sterowania
Test
Miniaturowe oscyloskopy cyfrowe.....................................24
Labtool 40S -programator dla zdecydowanych.............25
ESCORT 2000 -znacznie więcej niżmultimetr....................2ó
Blvl 338 - coś dla elektronika i dla mechanika..................27
Programator mikrokontrolerów STÓ2...................................30
Timer telefoniczny.................................................................37
Dyskotekowy selektor rytmu................................................41
Inteligentny detektor gazu..................................................45
Fotograficzna lampa ciemniowa.......................................49
Mikroprocesorowy system edukacyjny, część 2...............53
Generator funkcyjny 10 MHz, część 2................................57
Syrena alarmowa..........................
Monitor stanu akumulatorów Li-lon
Scalony regulator obrotów silników DC Nowe podzespoły
u i
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
21 71
B
75
Elektronika Praktyczna 11/97
Czujnik poziomu cieczy........................................................77
Sterownik oświetlenia kabiny samochodu........................79
I Projekty Czytelników ^^^^^^^^^^^^^^H
System uruchomieniowy dla mikrokontrolerów '51 ..........83
I Forum......JTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT^
ELEKTRONIKA 89
Nowości Bl technologies......................................90
Info Świat..................................................................91
Info Kraj.....................................................................92
Kramik+Rynek.........................................................95 Ś
Listy............................................................................98 "
Wykaz reklamodawców.....................................106
.Ekspresowy Informator Elektroniczny.............107J
5
PROJEKTY
Mikroprocesorowy system edukacyjny, część 2
kit AVT-353
Drugą część ańykuiu
rozpoczynamy od krótkiego
opisu sposobu programowania
pońu IIO, stanowiącego "okno
na świat" prezentowanego
systemu mikroprocesorowego.
W dalszej części ańykuiu
omówiono programowanie
wyświetlacza LCD
z wbudowanym sterownikiem
HD44780.
Programowanie portu I/O
Opis systemu uruchomieniowego byłby niekompletny bez, chociaż skrótowego, omówienia sposobu programowania uniwersalnego układu wejścia/wyjścia U3. Jak wspomniano, udostępnia on trzy porty oznaczone jako PA, PB i PC. Porty PA i PB są niepodzielne, natomiast port PC jest podzielony logicznie na dwie części: mniej znaczącą tetiadę PCI z bitami od PCO do PC3, oraz bardziej znaczącą PCh (bity od PC4 do PC7). Obie części portu PC, jak i PA oraz PB, zaprogramować można jako niezależne wejścia, lub wyjścia. W zewnętrznej przestrzeni danych mikrokontiolera układ zajmuje cztery komórki pamięci. Przyjęto dla portu PA komórkę
0 adresie 0, dla PB adres 1, a dla PC adres 2. Ostatnią komórkę, oznaczoną adresem 3 zajmuje rejestr kontrolny CTRL. Zapisując do niego bajt danych uzyskany według poniższego wzoru możemy określić funkcję portów układu:
7 6 5 4 3 2 1 0
1 0 0 PA PCh 0 PB PCI
gdzie PA, PB, PCI, PCh, przy wartości 0 funkcjonuje jako wyjście, a przy 1 jako wejście.
Tak więc wpisując do rejestru CTRL (adres 3) wartość np. 8Ah
definiujemy porty PA oraz PCI jako wyjście, natomiast porty PB wraz z PCh jako wejście.
Przez wpisanie do rejestru CTRL inaczej utworzonego bajtu uzyskujemy możliwość indywidualnego ustawiania lub kasowania bitów portu PC zaprogramowanych uprzednio jako wyjścia: 7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 PCnPCnPCnC/S gdzie: PCn jest określonym dwójkowo numerem bitu portu (0..7), C/S o wartości 0 oznacza zerowanie wybranego bitu, a 1 jego ustawienie.
Wpisując do rejestru CTRL wartość np. 5, uzyskujemy ustawienie linii PC 2 portu (zaprogramowanego uprzednio jako wyjście).
Ten krótki opis nie wyczerpuje wszystkich możliwości zastosowanego układu, jest jednak wystarczający dla rozpoczęcia pierwszych prób. Celem uzyskania szerszych informacji należy sięgnąć do kart katalogowych układu scalonego 8255 firmy INTEL.
Adaptacja
1 programowanie wyświetlacza LCD
W kolejnej części opisu przedstawiony zostanie sposób przystosowania wyświetlacza ciekłokrystalicznego do systemu edukacyjnego oraz jego możliwości. Dołą-
Elektronika Praktyczna 11/97
53
Mikroprocesorowy system edukacyjny
czenie wyświetlacza otwiera szerokie możliwości prezentacji wyników pracy programów użytkownika. Wyświetlacz umożliwia, między innymi, wyświetlenie wszystkich znaków standardowego zbioru ASCII oraz dzięki wbudowanej w sterownik "inteligencji" przeniesienie części zadań związanych z obsługą procesu wyświetlania bezpośrednio z programu użytkownika do kontrolera wyświetlacza. Dalszy opis dotyczy wyświetlacza alfanumerycznego o dowolnej organizacji (np. 1 linia po 16 znaków, 1x20, 2x16, itd.), sterowanego przez zintegrowany kontroler typu HD44780 firmy HITACHI lub jego odpowiednik. Przede wszystkim należy ustalić kolejność wyprowadzeń wyświetlacza korzystając z rys. 5, który przedstawia położenie końcówek komunikacyjnych kontrolera, odpowiadających końcówkom dwóch złącz wykonanych na płytce systemu uruchomieniowego. Jeżeli odnalezione w ten sposób wyprowadzenia wyświetlacza, odpowiadają bezpośrednio końcówkom złącza LCDl lub LCD2, to wyświetlacz można podłączyć bezpośrednio. Jeżeli jednak producent zastosował inne rozwiązanie wyprowadzeń wyświetlacza, powstaje konieczność własnoręcznego wykonania przejściówki pomiędzy nim, a systemem uruchomieniowym. Należy zwrócić uwagę na zgodność oznaczeń wyprowadzeń scalonego kontrolera wyświetlacza z oznaczeniami występującymi w opisie końcówek złącz, wykonanych na płytce systemu (patrz schemat elektryczny). Dalszy opis będzie dotyczył programowania funkcji kontrolera.
X7 X6 X5 X4
I I
64 1 46 45 44 43 42 41
65 40 -
U 39 -
\\ 3B -----E
37 -----R/W
HD447B0 LUB ODPOWIEDNIK 36 35 34 -----RS
33 ----- +5V
25 _
22 23 24
Rys. 5. Wyprowadzenia sterownika Hitachi.
Do poznania możliwości kontrolera wyświetlacza użyjemy interfejsu równoległego komputera PC, oraz znajdującego się na dołączonej do systemu dyskietce programu Icd4.exe.
Aby rozpocząć test, wyświetlacz należy podłączyć do komputera PC w sposób przedstawiony na rys. 6. Pomiędzy złączem interfejsu a panelem zastosowano sześć rezystorów zabezpieczających przed ewentualnymi zwarciami, mogącymi powstać w trakcie późniejszych doświadczeń. Jeżeli zastosowany panel LCD nie posiada potencjometru regulacji kontrastu, to należy odnaleźć końcówkę 30 kontrolera na złączu panela. Umożliwia ona zewnętrzną regulację kontrastu - dla uproszczenia końcówkę tę należy tymczasowo podłączyć do masy. Uruchomienie program testu możliwości kontrolera realizuje komenda : , gdzie określa interfejs równoległy, przez który odbywać się będzie komunikacja z wyświetlaczem. Dopuszczalnymi nazwami są: LPT1, LPT2 oraz HGC dla interfejsu równoległego karty HERCULES lub części komputerów typu "notebook". W razie pominięcia oznaczenia przyjęte zostanie domyślne złącze równoległe oznaczone LPTl.
Wszelkie operacje wykonywane z poziomu programu odbywają się w sposób analogiczny jak w systemie operacyjnym i polegają na wprowadzaniu z klawiatury komputera ciągów prostych poleceń. Tak więc doświadczenia zdobyte podczas prób przenoszą się w sposób bezpośredni do programów użytkownika (napisanych z użyciem procedur systemu operacyjnego). Po uruchomieniu program zgłasza się nagłówkiem mówiącym o oznaczeniu wybranego łącza równoległego oraz sposobie identyfikacji rozkazów i danych, po którym wyświetlany jest znak zachęty. Informuje on o możliwości wpisania ciągu znaków, który następnie zostanie przesłany do kontrolera wyświetlacza. Rozpoznawane są następujące sekwencje rozkazów i danych: / - inicjacja sterownika panela, przełączenie w tryb komunikacji czterobitowej, ustawienie obsługi jednej linii o długości
80 znaków, np. bezpośrednio po uruchomieniu programu wprowadzić należy ciąg rozkazów: !@0C@01 umożliwiający wyświetlenie tekstów wprowadzanych w dalszej kolejności z klawiatury;
@hh - dwuznakowa liczba heksa-decymalna określająca rozkaz dla kontrolera;
#hh - dwuznakowa liczba heksa-decymalna określająca daną przesłaną do pamięci kontrolera; sekwencja jest przeznaczona typowo dla definicji znaków użytkownika; $n - jednoznakowa liczba umożliwiająca wyświetlenie jednego z ośmiu znaków definiowanych przez użytkownika; tekst- przesłanie ciągu znaków do pamięci kontrolera. Znaki !, @, #, $ są zastrzeżone i nie powinny być używane w innym kontekście, niż opisany wyżej. Próba niewłaściwego ich użycia jest sygnalizowana jako błąd. Pozostała część ciągu znaków, występująca po błędnym użyciu znaku zastrzeżonego jest ignorowana. Kontroler HD44780 realizuje następujące rozkazy, podzielone funkcjonalnie na trzy grupy: 1) Rozkazy o znaczeniu trwałym - po wprowadzeniu określone działanie utrzymuje się aż do wydania innego rozkazu z danej podgrupy:
- podgrupa A - organizacja wyświetlacza:
@20 - tryb jednoliniowy (stan
po inicjacji); @28 - tryb dwuliniowy;
- podgrupa B - kontrola wyświetlania:
@08 - wygaszenie wyświetlacza (stan po inicjacji);
@0C - włączenie wyświetlacza bez załączenia kursora;
@0D - włączenie wyświetlacza oraz załączenie kursora funkcjonującego jako pulsowanie znaku;
@0E - włączenie wyświetlania, oraz załączenie kursora funkcjonującego jako podkreślenie znaku (zależy od typu wyświetlacza);
- podgrupa C - sposób wprowadzania znaków:
@04 - kursor przesuwa się od pozycji początkowej w lewo, np. @01@87@04, po czym przeskakuje na pozycję
54
Elektronika Praktyczna 11/97
Mikroprocesorowy system edukacyjny
końcową linii znikając z wyświetlacza - aby zobaczyć wprowadzone znaki należy kilkukrotnie powtórzyć rozkaz @1C, co zobrazuje na wyświetlaczu jednocześnie koniec (@CF) i początek linii (@80);
@05 - wstawia znak na pozycję kursora, przesuwa tekst w prawo, kursor pozostaje przy tym nieruchomy, np. @01@87@05 od lewej strony wyświetlacza pojawiają się końcowe znaki linii (ostatni znak - @CF, pierwszy - @80);
@06 - kursor przesuwa się od pozycji początkowej w prawo (stan po inicjacji), po czym znika z wyświetlacza - aby zobaczyć wprowadzone znaki należy kilkukrotnie powtórzyć rozkaz @18, co zobrazuje je na wyświetlaczu, jednocześnie jednak z lewej strony zniknie początek linii;
@07 - wstawia znak na pozycję kursora, przesuwa tekst w lewo, kursor pozostaje przy tym nieruchomy, np. @01@87@07.
2) Rozkazy o znaczeniu chwilowym - po wykonaniu nie wpływają na dalsze działanie kontrolera panela:
- inicjacja pamięci wyświetlanych tekstów:
@01 - kasowanie wyświetlacza, kursor i okno wyświetlacza od pozycji początkowej linii (pozycja @80);
@02 - kursor i okno wyświetlacza od pozycji początkowej linii (pozycja @80);
- kierunek ruchu kursora lub wyświetlanego tekstu:
@10 - przesuwa kursor w lewo o znak; @14 - przesuwa kursor w prawo o znak;
@18 - przesuwa kursor wraz z wyświetlanym tekstem w lewo, odsłaniając kolejne znaki z prawej strony;
@1C - przesuwa kursor wraz z wyświetlanym tekstem w prawo, odsłaniając kolejne znaki z lewej strony;
- ustawienie pozycji kursora:
@<80h+nn> - dwuznakowa liczba heksadecymalna powstała w wyniku zsumowania bazy [80h), i przesunięcia [nn), gdzie:
- liczba heksadecymalna określająca położenie kursora w pamięci wyświetlanych tekstów; dla trybu jednoliniowe-go są dostępne pozycje kursora z zakresu: nn = 0..4F (80 znaków), wybierane rozkazami @80 do @CF, natomiast dla trybu dwulini owego są dostępne pozycje kursora:
- pierwsza linia: nn = 0..27 (40 znaków), wybierane @80 do @A7;
- druga linia: nn = 40..67 (40 znaków), wybierane @C0 do @E7; np. umieszczenie kursora w ósmej pozycji realizuje rozkaz @87;
3) Rozkaz definicji znaków użytkownika:
@<01zzzwww> - dwuznakowa liczba heksadecymalna zapisana binarnie, określająca dostęp do programowanego wiersza wybranego znaku, gdzie: - numer wiersza znaku
(0 do 6);
- numer programowanego znaku (0 do 7). Wszystkie bajty danych wprowadzane po tym rozkazie są kierowane do pamięci znaków definiowanych przez użytkownika -opuszczenie opcji możliwe jest po wydaniu rozkazu inicjacji pamięci lub ustawienia pozycji kursora (np.@02, lub @80), np. przykładowa definicja znaku zapisanego binarnie: 01110 - OEh, 00001 -Olh, 01111 - OFh, 10001 - llh, 01111 - OFh, 00010 - 02h, 00001
- Olh, 00000 - OOh wygląda następująco:
@01$3 - wyświetlenie znaku niezdefiniowanego;
- definicja znaku;
@81 - opuszczenie opcji definicji znaku;
@01bl$3d - wyświetlenie tekstu z zdefiniowanym znakiem.
Opis sposobu programowania kontrolera wyświetlacza wydawać się może enigmatyczny, jednak ze względu na występującą dużą różnorodność typów, różniących się przede wszystkim organizacją, trudno byłoby w sposób zwięzły przedstawić wszystkie aspekty ich programowania. Z konieczności ograniczono się do organizacji jednoliniowej, wychodząc z założenia, że organizacja dwuliniowy w niewielkim stopniu odbiega od przedstawionej w opisie. Zasadni-
Rys. 6.
cza różnica dotyczy właściwie jednego rozkazu - ustawienia pozycji kursora. Pamiętać jednak należy, aby bezpośrednio po uruchomieniu programu Icd4.exe zainicjować kontroler dla trybu dwuliniowego ciągiem rozkazów: !@28@0C@01.
Złożony wydawać się może sposób opisu niektórych rozkazów - praktyka autora pokazuje, że dla efektywnego użycia panela LCD, jest konieczna znajomość rozkazów z grupy drugiej (rozkazy o znaczeniu chwilowym). Rozkazy z grupy pierwszej mają znaczenie raczej drugoplanowe, natomiast rozkaz z grupy trzeciej w praktyce realizowany jest przez specjalizowaną procedurę systemu operacyjnego.
Celem uzupełnienia należy dodać, że sposób zestawienia kolejności rozkazów realizowanych przez kontroler wyświetlacza został podyktowany koniecznością maksymalnego uproszczenia oraz ujednolicenia opisu. Odbiega on tym samym od informacji, jakie znaleźć można w katalogach firmy HITACHI lub innych, produkujących odpowiednik opisanego sterownika. Krzysztof Kuryłowicz
Elektronika Praktyczna 11/97
55
PROJEKTY
Generator funkcyjny lOMHz, część 2
kit AVT-360
W drugiej części artykułu
skupimy się na montażu
i uruchomieniu generatora.
Nieco miejsca poświęcimy
także omówieniu możliwości
jego ewentu alnych m odyfikacji.
Czytelnicy lubiący
samodzielnie realizować różne
układy elektroniczne docenią
z pewn ością przejrzystość
prezentowanej konstrukcji,
która była m ożliwa dzięki
zastosowaniu niezwykłego
osiągnięcia technologii
półprzewodnikowej - układu
MAX038.
Montaż i uruchomienie
Układ zmontowano na dwóch dwustronnych płytkach drukowanych, których otwory są pokryte warstwą metalizacji. Widoki ścieżek zostały przedstawione na wkładce wewnątrz numeru, a rozmieszczenie elementów na rys.8 (płytka główna) i rys.9 (płytka zasilacza).
W płytce głównej są wycięte dwa prostokątne otwory (zaznaczone na rys.8) - większy z nich jest przeznaczony do zamontowania opcjonalnego modułu pomiaru częstotliwości, mniejszy wykonano z myślą o pozostawieniu miejsca na włącznik sieciowy. Sposób jego zamontowania omówimy w dalszej części artykułu.
Przed rozpoczęciem montażu płytki należy rozłamać, a ich krawędzie opiłować pilnikiem. Szczególnie dokładnie należy opiłować miejsca, gdzie płytki były ze sobą połączone.
Przed wlutowaniem elementów warto dokładnie przejrzeć wszystkie miejsca, w których mogą wystąpić zwarcia pomiędzy sąsiednimi ścieżkami - bowiem naprawa tego typu uszkodzeń po wlutowaniu elementów będzie utrudniona. Podczas lutowania warto zwrócić uwagę, aby cyna przepłynęła przez metalizowany otwór na drugą stronę płytki. Gwarantuje to dobrą jakość lutu, dowodzi także, że metalizacja płytki została prawidłowo wykonana, dzięki czemu unikniemy kłopotów podczas uruchamiania urządzenia.
Montaż rozpoczynamy od wlu-towania elementów najbardziej płaskich - diod impulsowych D1..D7 i rezystorów. Nieco więcej uwagi będzie wymagać montaż rezystora R5, który należy włożyć w otwory lutownicze od strony lutowania (rys.10). Wyprowadzenia po przylutowaniu warto jest maksymalnie skrócić, ponieważ od tej strony w płytkę wkładany będzie układ scalony USl.
Po wlutowaniu w płytkę wymienionych elementów możemy przejść do kolejnego etapu - montażu kondensatorów. Zależnie od wartości dostarczonych w kicie kondensatorów C24..29 (ustalają one zakresy częstotliwości generowanych sygnałów) może się okazać, że w celu uzyskania pożądanej pojemności wypadkowej niezbędne będzie wlutowanie równolegle lub szeregowo dwóch lub trzech kondensatorów. Kondensatory mogą mieć tolerancję 5..10%, ponieważ układ zaprojektowano w taki sposób, że zakresy generowanych częstotliwości są nieco szersze niż podano przy specyfikacji parametrów generatora. Na płytce przygotowano miejsca pod kondensatory w taki sposób, jak widać na schemacie z rys.5 (jedno miejsce dla każdego kondensatora). Pozostałe kondensatory, niezbędne do uzyskania żądanej pojemności, należy przylutować od spodu płytki, bezpośrednio do punktów lutowniczych (połączenie równoległe) lub po przecięciu ścieżki łączącej odpowiedni kondensator z przełącznikiem zakre-
Elektronika Praktyczna 11/97
57
Generator funkcyjny lOMHz
sów Poi (w przypadku połączenia szeregowego).
Kolejnym etapem jest montaż tranzystorów, przekaźnika, diod LED oraz układów scalonych. W egzemplarzu modelowym pod wszystkie układy scalone zastoso-
wano podstawki, co znacznie ułatwia ewentualne naprawy urządzenia. Okazało się jednak, że docelowo lepszym rozwiązaniem jest bezpośrednie wlutowanie układów USl oraz US5 wprost w płytkę drukowaną. Wynika to z faktu, że
Wycięte otwory
podczas pracy w strukturach obydwu układów wydziela się sporo ciepła, w odprowadzeniu którego pomagają punkty lutownicze i ścieżki drukowane wokół układów. Wybór sposobu montażu pozostawiamy oczywiście Czytelnikom.
Na płytce drukowanej generatora przewidziano miejsca pod dwa gniazda BNC. Gniazdo oznaczone Gn2 jest montowane opcjonalnie (w przypadku stosowania miernika częstotliwości AVT-320) i służy jako zacisk wejściowy do pomiaru częstotliwości sygnałów zewnętrznych. Jeżeli miernik AVT-320 będzie wykorzystywany w generatorze, należy dodatkowo wlutować w płytkę drukowaną generatora rezystor R40 wraz z diodą LED Dl 7. Elementy te nie są narysowane na schemacie elektrycznym z rys.5, na płytce są podłączone równolegle do cewki przekaźnika Przl. Zaświecenie się tej diody oznacza, że miernik mierzy częstotliwość sygnału z zewnątrz . Jeżeli di oda D17 nie świeci, oznacza to, że mierzona jest częstotliwość wyjściowa generatora.
W przypadku pomiaru częstotliwości wyjściowej generatora wynik pomiaru nie jest zależny od wybranego kształtu sygnału, ponieważ mierzone są zawsze im-
Rys. 8. Rozmieszczenie elementów na płytce głównej generatora.
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.
58
Elektronika Praktyczna 11/97
Generator funkcyjny lOMHz
Rezystor R5 należy
zamontować od strony
lutowania
Rys. 10. Miejsce montażu rezystora R5.
pulsy prostokątne z wyjścia SYNC USl.
Stabilizatory US13..17 wraz z elementami towarzyszącymi, są montowane na mniejszej płytce drukowanej (rys.9). Na płytce wykonano odsłonięte pola miedzi pokrytej cyną, które mogą spełniać rolę radiatora. Jego skuteczność nie jest jednak zbyt wysoka - zalecamy więc zastosowanie zewnętrznego radiatora wykonanego z aluminium. Podczas przykręcaniu radiatorów układów US13..17, należy zwrócić uwagę na konieczność ich wzajemnego odizolowania elektrycznego. Wynika to z faktu, że stabilizatory napięć dodatnich na radiatorach mają wyprowadzony potencjał masy zasilania, a stabilizatory napięć ujemnych - potencjał napięcia wejściowego.
Komentarza wymaga także montaż elementów zaznaczonych na schemacie elektrycznym z rys.5 szarym polem - są to tranzystor Tl oraz rezystory Rll, R13 i R14. Tranzystor ten spełnia rolę klucza, który można wykorzystać jako element rozszerzający lub ograniczający zakres generowanych częstotliwości. Zasada działania tego fragmentu układu jest bardzo prosta - przełącznik Poi na wybranych przez użytkownika zakresach może otwierać lub zatykać kanał tranzystora Tl, powodując zwieranie lub nie rezystora Rll. Zatkanie tranzystora Tl powoduje ograniczenie zakresu przestrajania potencjometru P4. Jego otwarcie rozszerza zakres przestrajania do przedziału bliskiego maksimum, dopuszczalnego przez producenta układu US1.
W modelu, w miejscu tranzystora Tl (pomiędzy jego dren i źródło) zalecamy montaż zworki wykonanej ze srebrzonego drutu, dzięki czemu zakres przestrajania będzie szeroki.
Na końcu przymocowujemy do płytki drukowanej potencjometry P1..4 oraz gniazda BNC (zgodnie z uwagami powyżej). Dla tych elementów w płytce wykonano otwory o większej średnicy. Mogą one wymagać powiększenia, w zależności od typu zastosowanych elementów. Taki sposób montażu jest oczywiście tylko propozycją autora. W zależności od typu zastosowanej obudowy możliwe jest inne rozmieszczenie elementów regulacyjnych i inny ich montaż. Bardzo dobrym rozwiązaniem może być także przymocowanie gniazd oraz włącznika sieciowego do płyty czołowej obudowy i połączenie tych elementów z płytką za pomocą przewodów.
Po zmontowaniu płytek generatora i zasilacza należy je połączyć ze sobą. Poglądowy schemat niezbędnych połączeń przedstawiono na rys.11. Na rysunku tym uwzględniono także połączenia niezbędne do podłączenia układu pomiaru częstotliwości. W modelowym egzemplarzu generatora wykorzystano doskonały moduł miernika częstotliwości z automa-
tyczną zmianą zakresów AVT-320. Podczas łączenia płytek należy pamiętać o zaleceniu maksymalnego skracania połączeń wykonywanych przewodami.
Uruchomienie rozpoczynamy od kontroli napięć zasilających. Można to zrobić np. na punktach lutowniczych, stanowiących wyjścia zasilacza (zostały one czytelnie opisane). Wartości napięć mogą się różnić od podanych o ok. ą10%.
Kolejnym krokiem jest sprawdzenie działania części cyfrowej generatora. Przy pomocy przycisków Swl..4 sprawdzamy, czy układy wykonawcze reagują na ich wciskanie. Przyciskaniu przełącznika Swl powinno towarzyszyć zapalanie się i gaśniecie diody D15 {Duty). Dioda ta nie zapala się, jeżeli przy pomocy przycisku Sw4 wybierzemy jako przebieg wyjściowy sinusoidę.
Przyciskanie Sw4 powoduje kolejne zapalanie się i gaśniecie jednej z trzech diod LED Dli..13. Dalej sprawdzamy działanie przycisku Sw2 - steruje on pracą przekaźnika Przl oraz diody LED
V
II _Ś I" Uzwojenie sieciowe [220VAC]
Transformator toroidalny 2x15VAC/50W
Rys. 11. Schemat montażowy generatora.
Elektronika Praktyczna 11/97
59
Generator funkcyjny lOMHz
Tulejki dystansowe
Miernik częstotliwości (opcja)
Płytka drukowana generatora
Włącznik sieciowy Otwór w płytce drukowanej
Dno obudowy
Rys. 12. Proponowany sposób zamocowania płytki w obudowie.
D17 [EXT). Przycisk Sw3 umożliwia natomiast przełączanie diody D10 [AC+DC]. Proponowany test jest oczywiście znacznie uproszczony, ale z dość dużym prawdopodobieństwem można przyjąć, że jego pomyślny wynik sygnalizuje poprawną pracę układów w części cyfrowej.
W przypadku braku objawów prawidłowego działania poszczególnych "kanałów" podporządkowanych przełącznikom, wyszukiwanie nieprawidłowości należy rozpocząć od przerzutnika likwidującego drgania zestyków (jeden z przerzutników RS z układu US7) i dalej kolejno krok po kroku, aż do układu wyjściowego. Dużą pomocą podczas uruchamiania będzie wskaźnik stanów logicznych (przystosowany do standardu CMOS, układy zasilane napięciem 10V) lub zwykły multimetr ustawiony na pomiar napięcia stałego.
Jeżeli przeprowadzone próby wypadły pomyślnie, możemy przejść do kolejnego etapu uruchamiania układu. Nie jest on zbyt trudny, jednak do jego prawidłowego wykonania niezbędny będzie oscyloskop.
Po podłączeniu oscyloskopu do wyjścia generatora należy krok po kroku sprawdzić czy zakresy generowanych częstotliwości są poprawne (wystarczy zrobić to raz dla dowolnego przebiegu wyjściowego) oraz czy dla przebiegów: trójkątnego i prostokątnego możliwa jest regulacja wypełnienia (dla przebiegu sinusoidalnego regula-
cja wypełnienia jest blokowana). Stopień wyjściowy sprawdzamy także przy pomocy oscyloskopu, po dołączeniu do wyjścia obciążenia w postaci rezystora 150..200Q.
Jeżeli na generowanym sygnale, w zakresie niskich częstotliwości, pojawiają się zakłócenia w postaci krótkich szpilek (widocznych na ekranie oscyloskopu), może okazać się konieczne niewielkie powiększenie pojemności kondensatora C21 (do ok. IOOjiF) i rezystancji rezystora R35 (nie więcej niż 82Q). Zakłócenia tego typu mogą być wywołane impulsowym działaniem wyjścia SYNC USl, z którego jest sterowany miernik częstotliwości. Napięcie zasilające, oznaczone na schemacie elektrycznym generatora +VW (filtrowane przez R35, C21), jest wykorzystywane tylko do zasilania bufora wyjścia SYNC.
Na koniec pozostaje nam do wykonania jedyna czynność regulacyjna, tzn. ustalenie takiego położenia trymera CT, aby skrajne częstotliwości najwyższego zakresu były możliwie bliskie przedziałowi 250kHz..l0MHz.
Po uruchomieniu generatora należy zamontować go w obudowie. Płytkę zaprojektowano w taki sposób, że można ją bez trudu zamontować w sposób pokazany na rys.12 w obudowie typu T-84.
Płytkę generatora montujemy równolegle do płyty czołowej obudowy, po wycięciu otworów na przyciski, gniazda, potencjometry i wyświetlacz. Ponieważ powierzchnia płytki generatora jest dość duża, niezbędne jest usztywnienie jej mocowania, co zapobiegnie jej mechanicznemu uszkodzeniu podczas korzystania z elementów regulacyjnych. Najprostszym sposobem wzmocnienia mocowania jest przykręcenie płytki do obudowy przy pomocy tulejek dystansowych, z wykorzystaniem wszystkich sześciu otworów, które zostały zaznaczone na rys. 11.
Płytkę zasilacza oraz transformator toroidalny montujemy w dowolny sposób na dolnej części obudowy. Wzajemne rozmieszczenie tych elementów nie jest szczególnie istotne, warto jednak odsunąć transformator możliwie daleko od płytki generatora i ograniczyć długość przewodów dopro-
wadzających zasilanie z płytki zasilacza do płytki generatora.
Jest to oczywiście tylko propozycja sposobu montażu. Jej zaletą jest ograniczenie niezbędnej obróbki mechanicznej do absolutnego minimum.
Uwagi końcowe
Układ MAX038 został zaprojektowany jako uniwersalny generator przebiegów funkcyjnych. W prezentowanym projekcie wykorzystano tylko część z jego bogatych możliwości. Nie wykorzystano m.in. możliwości pracy generatora w trybie wobulacyjnym, dzięki czemu można było zastosować w urządzeniu niezbyt typową, lecz korzystniejszą z punktu widzenia użytkownika konfigurację pracy układu MAX038.
Jego projektanci przewidzieli możliwość zmiany częstotliwości na dwa sposoby:
- poprzez zmianę wartości prądu wpływającego do wejścia IIN;
- poprzez zmianę napięcia na wejściu FADJ.
Konfiguracja zastosowana w opisywanym generatorze (zmiana częstotliwości wywołana zmianą wartości prądu wpływającego do wejścia IIN) zapewnia jej większą stabilność w funkcji czasu i temperatury. Także liniowość przestrajania jest nieco lepsza.
Zakresy generowanych częstotliwości dobrano tak, aby zaspokoić
100M
10M
1M
l100k
10k
1k
100
10
0,1
>
\
V" 1 i
/
*'Ś
.' ((
*
-T
*
/
- -? -J-l
*
s <
-
* ,'
s
--
33pF
lOOpF
330pF
3.3nF
33nF lOOnF
IjiF
3,3uF
10u.F
47uF IOOuF
10 100
Prąd I. [uA]
1000
Rys. 13. Charakterystyka przestrajania układu MAX038.
60
Elektronika Praktyczna 11/97
Generator funkcyjny lOMHz
najczęściej spotykane wymagania użytkowników, przy czym nie są one zgodne z najbardziej popularnymi standardami (np. dekadowy zakres przestrajania). Jeżeli z jakichś powodów jest dla użytkownika bardzo istotne, aby dopasować zakresy częstotliwości wyjściowej do własnych wymagań, można to zrobić stosunkowo prosto, poprzez zmianę wartości pojemności kondensatorów C24..29. Pomocą w dobraniu wartości kondensatorów będzie rys.13. Prąd oznaczony na tym rysunku jako IIN jest prądem wpływającym do wejścia IIN układu USl.
Do zmiany zakresów przestrajania można wykorzystać także opisane wcześniej elementy Tl, RIO, Rll, R13 i R14. Przy pomocy tego prostego klucza tranzystorowego można dość swobodnie zmieniać zakres zmian dla poszczególnych zakresów, wybranych przełącznikiem Poi. Podczas dobierania wartości rezystancji RIO i Rll najlepiej jest włączyć szeregowo z rezystorem R12 mik-roamperomierz i zwrócić uwagę, aby natężenie prądu wpływającego do wejścia IIN układu USl nie
przekraczało 75 0|iA. Przekroczenie tej wartości powoduje bardzo nieliniowe przestrajanie układu, grozi także uszkodzeniem jego struktury.
Jeżeli generator będzie wykorzystywany bardzo intensywnie w laboratorium, może okazać się niezbędne zastosowanie dodatkowego chłodzenia dla wzmacniacza wyjściowego US5. Najprostszym wyjściem będzie zamontowanie na jego obudowie radiatora w postaci aluminiowego płaskownika ze sprężystymi zaciskami, które umożliwią przymocowanie go do obudowy układu. Piotr Zbysiński, AVT
Uwaga! Na schemat elektryczny generatora (rys.5, EP10/97) wkradły się błędy w oznaczeniach elementów: diody prostownicze oznaczone na schemacie D8..11 powinny mieć oznaczenie Dli..14, diody świecące, sygnalizujące rodzaj generowanego przebiegu oznaczone na schemacie jako Dli..13 powinny mieć oznaczenie D8..10, diody świecące DUTY (D9) oraz AC+DC (D10) powinny być oznaczone odpowiednio D15 i D16.
Błędy w oznaczeniach nie występują na płytce drukowanej.
Czytelników zainteresowanych bardziej szczegółowymi informacjami na temat układu MAX038 zachęcamy do odwiedzenia strony internetowej firmy Maxim, którą można znaleźć pod adresem: www.maxim-ic.com.
Dużą atrakcją strony przygotowanej przez firmę Maxim jest możliwość bezpłatnego zamawiania próbek wybranych układów!
Elektronika Praktyczna 11/97
61
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.
Syrena alarmowa
Jednym z bardziej
efektownych, a przy
tym pożytecznych
zastosowań
el ektro n i cz nych
generatorów
akustycznych są syreny
alarmowe stosowane
w samochodach
policyjnych, karetkach
i wozach straży
pożarnej. Marzeniem
niemal każdego
elektronika - zwłaszcza
na początku
elektronicznej "kariery"
- jest samodzielne
wykonanie takiego
urządzenia.
Układ przedstawiony
w artykule jest jedną
z wielu możliwych
wersji generatora
emitującego
modulowane sygnały
alarmowe.
Urządzenie opisane w tym artykule jest odpowiedzią na szereg stanowczych żądań naszych Czytelników, którzy zwracali nam (zresztą słusznie) uwagę, że bardzo od bardzo dawna nie opublikowaliśmy opisu podobnej konstrukcji.
Schemat elektryczny proponowanego rozwiązania przedstawiono na iys.l. Nie jest to oryginalne opracowanie autora - do czego się od razu przyznaje. Pomysł został zaczerpnięty z jednej z not aplikacyjnych firmy National Semiconductor.
Ponieważ urządzenie ma generować sygnały z modulowaną częstotliwością, niezbędne było zastosowanie dwóch generatorów. Jeden z nich (US1A) generuje przebieg wolno-zmienny, którego zadaniem jest modulowanie częstotliwości drugiego generatora z układem US1B. Zmodulowany sygnał podawany jest z wyjścia układu US1B na bazę tranzystora Tl, który spełnia rolę wzmacniacza sterującego głośnik lub inny przetwornik elektroakustyczny (dołączony do wyprowadzeń oznaczonych na schemacie GL). Częstot-
liwość modulacji można regulować przy pomocy potencjometru Pl. Diody Dl i D2 zapewniają, że przebieg na wyjściu US1A ma wypełnienie bliskie 50% dzięki czemu częstotliwość generowanego sygnału akustycznego łagodnie narasta i opada. Jeżeli zakres regulacji częstotliwości przyjęty w układzie nie zaspokaja potrzeb użytkownika możliwa jest jej zmiana. Najłatwiej jest to zrobić poprzez zmianę pojemności kondensatora Cl - zwiększenie jej wartości powoduje zmniejszenie częstotliwości, zmniejszenie pojemności powoduje natomiast zwiększenie generowanej częstotliwości.
Sygnał prostokątny z wyjścia US1A podawany jest na dzielnik napięciowy R3..5. Dzielnik ten powoduje nałożenie na przebieg modulujący składowej stałej o wartości 0,511^.. Przy pomocy jumpera JP1A/B można wybrać, czy częstotliwość sygnału wyjściowego zmieniać się będzie skokowo czy też płynnie.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, Ró, R8: lOkO
R3, R4, R5: ÓMO.
R7: 4,7 kO
R9: 2,2kO
Pl: 470kO miniaturowy1
leżqcy
P2: 220kO miniaturowy
leżqcy
Kondensatory
Cl: 2,2^F/lóV
C2, CS: lOOnF
C3: 10(tyF/25V
C4: 22nF
Półprzewodniki
US1: NE55Ó
US2: LM358 lub podobny
Tl: BD140 lub podobny
Dl, D2, D3: 1N4148
Różne
JP1A, JP1B: JUMPER
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w AVT pod oznaczeniem AYT-1165.
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 11 /97
MINIPROJEKTY
Układ US2A pracuje jako wtórnik napięciowy, "powtarzający" na swoim wyjściu napięcie z wejścia "+". Napięcie wyjściowe tego układu, poprzez rezystor R6, moduluje częstotliwość generowaną przez USlB. Modulacja jest możliwa dzięki zmianie napięcia na wejściu oznaczonym jako CON USlB. Potencjometr P2 pozwala ustalić "środkową" częstotliwość generowaną przez USlB. O jej wartości decydują elementy C4, R7, R8, P2. Rezystor R9 ogranicza prąd bazy Tl do wartości bez-
piecznej. Dioda D3 zabezpiecza obwód wyjściowy przed uszkodzeniami wywołanymi przepięciami indukowanymi w cewce głośnika.
Syrenę można zasilać napięciem niestabilizowa-nym z zakresu 5..15V. Napięcie to musi być wyfil-trowane, można także używać akumulatora samochodowego lub motocyklowego. Należy pamiętać o dostosowaniu impe-dancji głośnika obciążającego Tl do napięcia zasilania (dla napięcia zasilania 15V oporność cewki
Rys. 2.
powinna być nie mniejsza niż 40Q).
Montaż syreny proponujemy wykonać na jednostronnej płytce drukowanej,
której widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys.2. Andrzej Tomczyk
Elektronika Praktyczna 11/97
MINIPROJEKTY
Monitor stanu akumulatorów litowo-jonowych
Akumulatory litowo-
jonowe są coraz częściej
stosowane
w urządzeniach
powszechnego użytku.
Dzieje się tak pomimo
dość wysokich cen
ogniw tego typu, a jest
to spowodowane ich
dużą sprawnością
i pojemnością
jednostkową.
Prezen to wa ny
w artykule prosty
monitor napięcia
umożliwia określenie
aktualnego stanu
akumulatora o cel od 1
ilości do 3.
Schemat monitora przedstawiono na rys.l. Jest to podstawowa aplikacja doskonale znanego naszym Czytelnikom układu - wskaźnika diodowego LM3 914. W testerze spełnia on rolę miernika napięcia zasilającego, które jest jednocześnie napięciem badanym (akumulator jest dołączany do zacisków oznaczonych "+" i "-"). Rezystory Rl,R2,R3, R4, R5 i potencjometr Pl spełniają rolę dzielników napięcia, które dopasowują mierzone napięcie do możliwości układu USl. Potencjometr Pl pozwala skalibrować wskazania monitora - przy jego pomocy należy ustawić maksymalne wskazanie (akumulator naładowany w 100% - świecą wszystkie diody LED).
Zasada działania monitora jest bardzo prosta, wykorzystano bowiem właściwość akumulatorów litowo-jonowych, polegającą na liniowym spadku napięcia na jego celach wraz z postępującym rozładowaniem. Tak
ŻÓŁTŁ
więc prosty pomiar napięcia daje nam informację o stopniu naładowania akumulatora. W zależności od napięcia testowanego akumulatora należy wykonać na płytce zworkę pomiędzy wybranymi punktami: "+" i jednym z A..C. Układ jest przystosowany do testowania akumulatorów LiON o ilości ogniw od 1 do 3 (napięcia wyjściowe 3,6/7,2/10,8V). Jeżeli monitor będzie wykorzystywany do sprawdzania różnych akumulatorów w miejsce zworki można zastosować trzy pozycyjny przełącznik obrotowy.
W prezentowanej konstrukcji układ LM3914 pracuje w trybie wyświetlania paska składającego się z określonej ilości świecących diod. W układzie modelowym użyto 3 kolorów diod: Dl, D2 - zielone (stany pełnego naładowania), D3..D7 - żółte (stany częściowego naładowania), D8..D10 - czerwone (stany rozładowania akumulatorów). Jeżeli wyprowadzenie 9 (ozn. MODĘ) odłączymy od plusa zasilania i pozostawimy nie podłączone lub podłączymy do masy zasilania, układ USl przełączy się w tryb wskazań pun-
Rys. 2.
ktowych (świeci tylko jedna dioda z 10).
Widok proponowanej dla monitora płytki drukowanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawia rys.2. Arkadiusz Tomczyk
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: lkQ, potencjometr
montażowy, leżqcy
Rl: 8,2kO
R2: 27kO
R3: 33kO
R4: 22kO
R5: lOkO
Ró: 100O
R7: lkG
Kondensatory
Cl: lOOnF
C2: 47^F/25V
C3: 33nF
Półprzewodniki
DL D2, D3, D4, D5, Dó,
D7, D8, D9, D10: LED
prostokątne 2x5 mm (3
czerwone, 5 żółtych, 2
zielone)
USl: LM3914
Kompletny układ i pfyiki drukowane są dostępne w AVT pod oznaczeniem AYT-1166.
70
Elektronika Praktyczna 11/97
NOWE PODZESPOŁY
Cyfrowo - analogowy konwerter prądowy
Układ AD421 jest specjalizowanym konwerterem C/A, który zamienia 16-bitowe słowo wejSciowe na prąd o wartoSci mieszczącej się w przedziale 4..20mA (pętla prądowa stosowana powszechnie w aplikacjach przemysłowych). Jedną z podstawowych aplikacji tego układu jest nadajnik sygnałów cyfrowych w lokalnych sieciach automatyki i sterowania. Dzięki wbudowaniu w strukturę układu (rys.l) programowanego stabilizatora napięcia, możliwe jest wykorzystanie układu AD421 j- ako stabilizatora liniowego do zasilania innych elementów nadajnika (np. mik-rokontrolera), bezpoSrednio z pętli prądowej.
ANALOG DEVICES
Konstrukcja układ AD421 pozwala na stosowanie go także w systemach komunikacyjnych HART (modulacja FSK 1200/2200Hz), w których jako medium jest wykorzystana pętla prądowa 4.,20mA. Podobnie jak w przypadku standardowych systemów transmisyjnych zasilanie układu AD421 pobierane jest bezpoSrednio z pętli prądowej.
REF IN REF OUT1 REF OUT2 (+2.5V) (+2.5V) (+2.5V)
Vcc
DATA CLOCK
LATCH
Rys. 1.
JBOOST
LOOP RTN
COM
C1 C2 C3
Nowy odbiornik IrDA firmy
Firma Linear Technology jest jednym z czołowych producentów układów scalonych dla standardu IrDA. Jej najnowszym opracowaniem jest odbiornik podczerwieni LT1328, który może pracować w torach transmisyjnych standard IrDA o szybkoSci do 4Mb/s. Dzięki wbudowaniu we wnętrze układu elektronicznego serwomechanizmu, układ może pracować w warunkach silnego oSwietlenia zewnętrznego.
Automatyczny regulator wzmocnienia umożliwia odbiór sygnałów o dużej dynamice - natężenie Światła może się mieScić w zakresie 40..500mW/SR, co oznacza, że sygnał może być przekazywany z odległoSci 1..3 metrów, w zależnoSci od typu diod
LIGHT IN ł. _c;
TEMIC AA
BPV22NF X
Rys. 2.
TECHNOLOGY
stosowanych w nadajniku.
Wbudowany filtr pasmowoprzepustowy w znacznym stopniu ogranicza wpływ zakłóceń na właSciowSci odbiorcze układu LT1328. Jego charakterystykę można zmieniać przy pomocy jednego z wyprowadzeń układu, co pozwala na jej zoptymalizowanie w zależnoSci od szybkoSci przesyłania informacji. Na rys.2 przedstawiono podstawowy schemat aplikacyjny odbiornika oraz sposób sterowania diody nadawczej.
Układ dostępny jest w dwóch wersjach obudów - SOS oraz MSO8. Napięcie zasilania powinno wynosić 5V, pobór prądu nie przekracza 3mA.
m
DATAOJT
HEWLETT PACKARD Ś=Ś
Elektronika Praktyczna 11/97
71
NOWE PODZESPOŁY
Wzmacniacze operacyjne dużej mocy
WN
Firma Burr Brown jest jednym z najbardziej aktywnych producentów na rynku wzmacniaczy operacyjnych dużej mocy.
Najnowszym opracowaniem tej firmy jest układ noszący oznaczenie OPA547, który powstał z myślą o zastosowaniach w systemach sterowania średniej mocy wyposażonych w autodiagnostykę. Układ OPA547 ma wbudowany programowany ogranicznik prądowy oraz zabezpieczenie termiczne, które umożliwiają zabezpieczenie uldadu przed uszkodzeniem wywołanym zbyt dużą temperaturą jego obudowy. Układ został wyposażony w specjalne wyprowadzenie spełniające dwie funkcje: sygnalizację przeciążenia (z powodu zwarcia lub zbyt wysokiej temperatury] lub jako wejście umożliwiające zablokowanie układu (przełączenie w stan Standby]. Wy-
prowadzenie to pracuje jako wejście/wyjście cyfrowe.
Maksymalny prąd wyjściowy układu OPA547 wynosi 750mA, ale zalecana wartość ciągłego prądu obciążenia nie powinna przekroczyć 500mA. Zakres dopuszczalnych napięć zasilających mieści się w przedziale 8..60V. Szybkość narastania sygnału na wyjściu wzmacniacza wynosi 6V/|Xs.
Producent oferuje dwie wersje obudów dla układów OPA547: miniaturową (DDP7], przeznaczoną do montażu SMD oraz standardową obudowę mocy TO-220-7.
Scalony filtr dolnoprzepus-towy 500kHz/lMHz firmy
Lin^AB
TECHNOLOG/
Układ LTC1560-1 jest pierwszym członkiem nowej rodziny scalonych filtrów do-loprzepustowych firmy Linear Technology. Jest to filtr o eliptycznej charakterystyce przenoszenia 5-rzędu, co powoduje, że zarówno charakterystyka odpowiedzi układu na pobudzenie impulsowe, jak i jego selek-tywnośc są bardzo dobre. Nierówno mierność wzmocnienia filtru w zakresie prze-
5V
-5V
Rys.3.
pusto wy m nie przekracza ą0,3dB, odstęp sygnału od szumu ma wartość minimum 75dB. Ponieważ zasada działania filtru oparta jest o sieci kluczowanych pojemności, które są zintegrowane w strukturze półprzewodnikowej, aplikacja układu jest niezwykle prosta (rys.3]. Ostatnia cyfra w oznaczeniu układu sygnalizuje częstotliwość odcięcia (przy spadku 3dB], która w przypadku LTC1560-1 wynosi lMHz. Dzięki s wbudowanemu we wnęt-
^^k rze dzielnikowi częstot-
Ś^^ł liwości kluczowania
^k możliwe jest przełącza-
nie częstotliwości odcięcia pomiędzy 5 00kHz i 1 MHz.
Na rys.4 przedstawiono charakterystyki wzmocnienia filtru w funkcji częstotliwości.
0,01|lF
częstotliwości -odcięria
Ultraszybki układ PLD
Firma Lattice jest producentem szerokiej gamy układów PLD wyposażonych w interfejs szeregowy, który umożliwia programowanie ich w systemie (ang. In System Pro-grammability]. Jedną z najbardziej popularnych rodzin są układy serii ispLSI2000.
Najnowsze opracowanie Lattice to niezwykle szybki układ oznaczony ispLSl2032-130. W jego wnętrzu zintegrowano ok. 1000 bramek przeliczeniowych, z których zbudowane są 32 makrocele. Czas propagacji syg-
72
nału od wejścia do wyjścia nie przekracza 5ns, co pozowała na taktaowanie tego układu scygnałem zegarowym o częstotliwości lSOMHz! Jest to więc najszybszy w chwili obecnej układ programowalny o tak dużej skali integracji.
Dostępne wersje obudów to: PLCC44, TQFP44 (l0xl0mm] i TQFP48 (7x7mm], Niezależnie od wersji obudowy układ ma 32 konfigurowalne wyprowadzenia I/O.
10
0
-10
-ao
ff-30 f-40 5_5o
-60 -70 -BO
-90
01
Rys. 4.
\ \
\
\ \
\A\
1 X
~7 /
/
1
FREOUENCY(MHZ)
10
Napięcie zasilania układu LTC1560-1 wynosi ą5V. Pobór prądu podczas pracy nie przekracza 30mA, a w trybie shutdown (wybieranym pinem] lmA.
Lattice
Elektronika Praktyczna 11/97
NOWE PODZESPOŁY
Miniaturowy 555 w wydaniu firmy
Popularny timer 555 stal się już układem "nieśmiertelnym", podobnie jak wzmacniacz operacyjny nA741, czy stabilizator [iA723.
Nie onacza to jednak, że producenci nie próbują go ciągle udoskonalać. Jednym z ciekawszych przykładów są dwa układy praco-wane przez firmę Micrel, które noszą oznaczenia MIC1555 oraz MIC1557. Obydwa są montowane w miniaturowych obudowach SOT23-5 (z pięcioma wyprowadzeniami), przeznaczonych do montażu powierzchniowego. Obydwa układy wykonano w technologii CMOS, w ramach nowej serii uultraminiatu-rowych układów Micrela, nazwanej IttyBitty.
Układ MIC1555 może pracować tylko w trybie monostabilnym (lewa częSć rys.5). Dwa elementy zewnętrzne pozwalają ustalić
MIC1555
czas trwania impulsu wyjSciowego w zakresie 100ns..lsek.
Układ oznaczony MIC1557 jest przystosowany do pracy astabilnej - jako oscylator z możlwioScią blokowania jego pracy (prawa częSć rys.5). Maksymalna generowana częs-totliwoSć wynosi 5MHz, a wypełnienie przebiegu (modyfikowalne) 50%.
Obydwa układy mogą pracować w zakresie napięć zasilających 2,7..18V, przy czym pobiearny przez nie prąd nie przekracza wartoSci 400[iA. Przy napięciu zasilającym 5V wejScia i wyjScia układów są w pełni kompatybilne ze standardem CMOS-5V oraz TTL. Rezystancja wyjSciowa tranzystorów FET pracujących jako bufory wyjSciowe (wyj-Scie komplementarne) nie przekracza 15H.
+5V
vs OUT
TRG
GND THR
Rys. 5.
MIC1557
8kHz
vs OUT
es
GND T/T
0.1 łjF
Generator monostabilny
Generator astabilny
Nowy procesor firmy
NowoScią w ofercie Atmela są procesory wyposażone w interfejs SPI, który można wykorzystać do ładowania programu z dowolnego urządzenia zewnętrznego do pamięci programu typu Flash. Najnowszym opracowaniem tej klasy jest procesor oznaczony AT89S53. Jest to układ w pełni kompatybilny z rodziną MCS-51, jest wyposażony w 12kB reprogramowalnej pamięci programu (1000 cykli kasowanie/zapis), 256 bajtów pamięci danych RAM, 32 programowalne linie wejScia-wyjScia, trzy 16-bitowe timery, dupleksowy port szeregowy oraz szereg innych elementów, typowych dla układów MCS-51.
Interfejs SPI można wykorzystać jako standardowe urządzenie I/O lub jako interfejs programujący pamięć programu. Dzięki zastosowaniu w pełni statycznych bloków wewnętrznych procesor może pracować z dowolną częstotliwością zegarową z zakresu 0..24MHZ.
Napięcie zasilania układów AT89S53 powinno się mieScić w granicach 4..6V. Dzięki zastsowaniu do produkcji tego układu nowoczesnej technologii unipolarnej, pobór prądu przy zasianiu 5V i taktowaniu 24MHz nie przekracza 16mA. W trybie oszczędnoS-ciowym pobór prądu można ograniczyć do ok.
Miniaturowa przetwornica DC-DC firmy ijjjj
Ciekawym opracowaniem konstruktorów firmy Micrel jest kolejny układ linii IttyBitty (obudowa SOT23-5), oznaczony MIC2660. Jest to ultarminiaturowa przetwornica DC-DC, która podwaja napięcie wejSciowe i może pracować bez elementów zewnętrznych!
Na rys.6 przedstawiono podstawowy schemat aplikacyjny tego układu. W takiej konfiguracji na wyjSciu przetwornicy otrzmuje-my napięcie ok. 5V, a maksymalny pobór prądu wynosi 2,5mA. Zwiększenie pojem-noSci kondensatora zewnętrznego do l[iF umożliwia zwiększenie wydajnoSci prądowej przetwornicy do 4mA. Przy zasilaniu
układem napięciem 5V na jego wyjSciu otrzymujemy ok. 9V, a maksymalna wartoSć pobieranego prądu wynosi 5mA. Układ MIC2660 jest wyposażony ponadto w we-jScie blokujące przetwornicę. Zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi -4O..+85C. Maksymalne napięcie wejSciowe wynosi 5,5V.
+3Vlnptit
0.01 uFi
Rys. 6.
* The output is unragulated and foliowa a load-line typa functńn
Elektronika Praktyczna 11/97
73
SPRZĘT
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Przetwarzanie cyfrowe sygnałów
analogowych ma wiele zalet,
m.in. zapewnia dużą stałość
parametrów urządzenia niezależną
od czasu, zmian temperatury
i innych czynników zewnętrznych
oraz pozwala na łatwą realizację
różnych funkcji bez zmian
struktury układu, jedynie poprzez
modyfikację programu (algorytmu)
przetwarzań i a.
W artykule przedstawiamy
skrótowo najważniejsze
zagadnienia związane
z przetwarzaniem cyfrowym
sygnałów analogowych.
Analogowy sygnał wejściowy
Sygnał wejściowy w postaci cyfrowej
Przetwarzanie cyfrowe ma także wady, np. wprowadza zniekształcenia wynikające z przekształcania sygnału analogowego na cyfrowy, konieczna jest dodatkowa filtracja sygnałów przetwarzanych.
Przetworniki analogowo-cyfrowe (A/C) i cyfrowo-analogowe (C/A) stanowią łącznik pomiędzy światami sygnałów analogowych i cyfrowych (rys.l). Zadaniem przetworników A/C jest przekształcanie sygnału analogowego na równoważny mu dyskretny sygnał cyfrowy. Sygnały analogowe, które poddaje się konwersji na postać cyfrową mogą pochodzić z różnorodnych czujników, które zamieniają np. temperaturę, ciśnienie, prędkość, dźwięk czy obraz na sygnał elektryczny. Po konwersji na sygnał cyfrowy może on być użyty do dalszego przetwarzania zmieniającego cechy sygnału wejściowego. Najczęściej stosowane w DSP sposoby obrabiania sygnałów to: fil-Sygnatcyfrowy Analogowy sygnał tracia< korekcja nieli-
po obróbce
wyjściowy
Przetwornik
mm
System mikroprocesorowy DSP
(algorytm obróbki sygnału)
Przetwornik
c/a mu
Rys, 1, Schemat blokowy układu przetwarzania cyfrowego sygnałów analogowych,
Rys, 2, Próbkowanie przebiegu: a) przebieg próbkowany, b) impulsy próbkujgce, c) przebiec; rri próbkowaniu w przypadku naturalnego próbkowania punktowego, d) przebieg po próbkowaniu w przypadku próbkowania z zapamiętywaniem.,
niowości przetwornika wejściowego czy też eliminacja zakłó-ceń. Otrzymane w wyniku takiej obróbki sygnały cyfrowe muszą być często przetwarzane z powrotem na sygnał analogowy, służący do np. sterowania silnikiem, wyświetlenia obrazu na ekranie czy też odtworzenia dźwięku. Do tego celu służą przetworniki C/A.
Przetwarzanie ciągłego sygnału analogowego na sygnał cyfrowy polega na dyskre-tyzacji sygnału w czasie, czyli jego próbkowaniu lub dyskretyzacji wartości sygnału (kwantowaniu) oraz na kodowaniu cyfrowym uzyskanej wartości sygnału dyskretnego.
Próbkowanie polega na pobieraniu w określonych odstępach czasu próbek wartości sygnału analogowego w taki sposób, aby ciąg próbek umożliwiał jak najwierniejsze odtworzenie tego sygnału (rys.2).
Tu dochodzimy do pytania, jak często badać poziom sygnału, aby potem można było go poprawnie odtworzyć na podstawie pobranych próbek. Według fundamentalnego prawa próbkowania Shannona-Kotielni-kowa, próbki powinny być pobierane z częstotliwością co najmniej dwukrotnie większą od maksymalnej częstotliwości występującej w widmie próbkowanego przebiegu. Jeśli nie spełnimy tego warunku, segmenty widma będą zachodziły na siebie (rys.3). W tej sytuacji odtwarzany przebieg będzie zniekształcony w porównaniu z oryginalnym. Zjawisko to jest nazywane w nomenklaturze technicznej "aliasing".
W praktyce nie można ograniczyć się do próbkowania z częstotliwością dwukrotnie większą od maksymalnej. Byłoby to możliwe, gdyby pobieranie informacji trwało nieskończenie krótko, czego w rzeczywistych układach nie da się uzyskać. W rzeczywistości impulsy próbkujące charakteryzują się pewnym czasem trwania, co wymusza zwiększenie częstotliwości próbkowania.
Dobrym przykładem jest standard CD Audio, w którym dla pasma 20Hz..20kHz stosuje się próbkowanie z częstotliwością 44,lkHz, pomimo iż teoretycznie wystarczyłoby 40kHz. Ponadto, jest to praktyczne potwierdzenie wspomnianego wcześniej prawa próbkowania, gdyż sami w domu możemy się przekonać o doskonałej jakości odtwarzanego dźwięku.
Ze względu na skończony czas potrzebny na wykonanie konwersji przez przetwornik A/C, przetwarzana wartość sygnału analogowego nie powinna w czasie konwersji ulegać zmianie. W wielu zastosowaniach szybkość zmian przetwarzanego sygnału jest tak duża, że spełnienie tego warunku nie jest możliwe bez zastosowania układów pomocniczych, które zapewniają zapamiętanie chwilowej wartości sygnału analogowego na czas przetwarzania. Funkcję tę spełniają układy próbkująco-pamiętające. W działaniu takiego układu można wyróżnić dwie fazy: fazę próbkowania i fazę pamiętania. W fazie próbkowania układ zapewnia śledzenie sygnału analogowego tak, aby w chwili przejścia do fazy pamiętania możliwe było zapamiętanie chwilowej wartości napięcia przetwarzanego. Chwile przejścia od fazy próbkowania do fazy pamiętania i odwrotnie określane są przez układ sterujący. Zależnie od sposobu sterowania istnieją dwa różne tryby pracy układów próbkująco-pa-miętających. W pierwszym z nich czas, w którym układ jest w fazie próbkowania, jest bardzo krótki. W pozostałym czasie układ pamięta wartość sygnału analogowego pobraną w czasie ostatniego próbkowania. W drugim trybie układ jest w stanie próbkowania przez możliwie najdłuższy czas i śledzi sygnał analogowy (sygnał wyjściowy równy sygnałowi wejściowemu). Różni-a)
txmx
fxmax tp
trt-fxmax
przebieg odtworzony
Impulsy próbkowania
Rys, 3, Zniekształcenie przebiegu odtwarzanego:
a) widmo sygnału przed próbkowaniem,
b) nakładanie się widm po próbkowaniu (aliasing),
c) niewłaściwe odtworzenie sygnału przy zbyt małej wartości częstotliwości próbkowania f ,
Elektronika Praktyczna 11/97
75
SPRZĘT
Tabela 1
Ilość bitów Elementarne przedziały kwantowania Dynamika [dB] Rozdzielczość
4 15 24 62,5mV
6 63 36 15,6mV
8 255 48 3,9mV
10 1 023 60 0,98mV
12 4 095 72 240[iV
14 16 383 84 61 [iV
16 65 535 96 15[iV
18 262143 108 3,8[iV
20 1 048 575 120 0,95[iV
ce kształtu przebiegu wynikające z zastosowanego rodzaju pracy przedstawia rys.4.
Kwantowanie polega na przyporządkowaniu każdej wartości sygnału pewnej skwan-towanej wartości dyskretnej. Cały zakres przetwarzania dzielony jest na 2N elementarnych przedziałów kwantowania (dla kwantowania równomiernego i sygnału wyjściowego w kodzie binarnym), gdzie N oznacza liczbę bitów słowa cyfrowego reprezentującego sygnał analogowy.
Dla przykładu - przetwornik 12-bitowy ma wartość elementarnego przedziału q równą 1/4096 zakresu przetwarzania. W procesie konwersji sygnału analogowego na sygnał cyfrowy powstają więc nieuniknione błędy przetwarzania sygnału, związane z dyskrety-zacją sygnału analogowego w amplitudzie. Ich miarą jest błąd kwantyzacji, którego wartość maksymalna dla idealnego przetwornika A/C jest równa połowie wartości przedziału q (rys.5). Wartość elementarnego przedziału kwantowania jest najmniejszą wartością sygnału wejściowego rozróżnialną przez układ kwantujący czyli rozdzielczością układu. Ważnym parametrem systemu cyfrowego przetwarzania sygnałów jest dynamika przetwarzania, określona stosunkiem największej i najmniejszej wartości sygnału, jakie mogą być reprezentowane w postaci sygnału cyfrowego. Duża dynamika jest związana z dużą rozdzielczością przetwornika oraz dużą liczbą poziomów kwantyzacji. Jeżeli liczba wyjściowa przetwornika A/C ma postać N-bi-towej liczby binarnej to dynamikę przetwarzania analogowego sygnału na sygnał cyfrowy możemy określić ze wzoru: N=201og(2N-l).
Tab. 1 przedstawia liczbę elementarnych przedziałów kwantowania, dynamikę oraz rozdzielczość układu dla zakresu przetwarzania równego IV.
Wymagana minimalna rozdzielczość (lub dynamika) jest różna w zależności od zastosowania. Dla
Rys, 4, Tryby pracy układów pamiętajgcych:
a) próbkujqco-pamiętajqcego, b) śledzqco-pamiętajqcego,
pamiętania, 2- faza próbkowania,
1 - faza
przedstawienia sygnałów wizyjnych wystarcza rozdzielczość przetwornika 8-bitowego, w odtwarzaczach kompaktowych stosuje się zwykle przetworniki 16-bitowe, a w woltomierzach cyfrowych najwyższej klasy są używane przetworniki o rozdzielczości 26..28 bitów. Przy okazji należałoby zaznaczyć, że rozdzielczość nie jest równoważna z dokładnością przetwornika. Dokładność jest określana jako największa różnica między rzeczywistą, a przewidywaną wartością sygnału analogowego, dla danej wartości cyfrowej. W praktyce dla porównania różnych przetworników między sobą używa się definicji dokładności względnej A przetwornika, którą można przedstawić wzorem
A =
U
wy (rzeczywiste) u wy (oczekiwane)
q
gdzie q jest rozdzielczością przetwornika. Istnieje ścisły związek między dokładnością i rozdzielczością przetworników A/C, natomiast nie ma takiego związku dla przetworników C/A. Dokładność przetwarzania zależy, poza rozdzielczością, od błędów przesunięcia zera, wzmocnienia i nieliniowości.
Zarówno błąd zera jak i błąd wzmocnienia mogą być na ogół wyeliminowane przez regulację przetwornika za pomocą zewnętrznych potencjometrów. Polega to na doprowadzeniu do sytuacji, przy której zmiana słowa kodowego będzie występowała dla danej wartości napięcia wejściowego. Trzeci rodzaj błędów, objawiający się zniekształceniami charakterystyki przejściowej przetwornika w stosunku do charakterystyki idealnej, nie podlega eliminacji. Praktycznie istnieje tylko jedna metoda zmniejszenia błędów liniowości - użycie przetwornika o większej rozdzielczości (liczbie bitów) niż niezbędne minimum. Większość przetworników ma liniowość nie gorszą niż ą0,5g. Załóżmy, że potrzebny jest przetwornik 8-bitowy o bardzo dobrej liniowości. Jeśli użyjemy przetwornik 12-bitowy, to używając jedynie 8 spośród 12 bitów otrzymamy liniowość ą1/ 32g w odniesieniu do 8 bitów. Parametry dynamiczne, w porównaniu z przedstawionymi wcześniej głównymi parametrami statycznymi, opisują właściwości i pewne efekty związane z szybkością pracy przetworników.
Czas przełączania [switching time) określa czas zmiany napięcia wyjściowego przetwornika C/A od wartości początkowej do 90% zakresu zmiany napięcia wyjściowego.
Czas ustalania [setting time) lub czas konwersji przetwornika C/A jest to czas, po którym sygnał wyjściowy przetwornika ustali się z dokładnością lepszą niż 0,5LSB. Czas ten zależy od tego czy sygnałem wyjścio-
wym przetwornika jest prąd czy napięcie i jest znacznie krótszy dla wyjścia prądowego. Przetworniki z wyjściem napięciowym mają w stopniu wyjściowym wzmacniacz operacyjny, który ogranicza znacznie szybkość zmian napięcia wyjściowego i zwiększa czas ustalania.
Maksymalna częstotliwość przetwarzania [update ratę, conversion ratę) określa maksymalną liczbę konwersji na sekundę przetwornika C/A, przy których są zachowane gwarantowane parametry przetwornika. Parametr ten jest podawany w MHz lub w liczbie przetworzeń na sekundę tj. MSPS [mega samples per second). Przy przełączaniu przetwornika C/A na jego wyjściu mogą się pojawić szpilki napięcia związane z przenikaniem przez pojemności pasożytnicze cyfrowych sygnałów przełączających klucze analogowe oraz z nie-równoczesnym przełączaniem przez te klucze prądów wewnątrz przetwornika.
Czas konwersji przetwornika A/C jest czasem potrzebnym do jednego całkowitego przetworzenia sygnału analogowego na wartość cyfrową z pełną założoną dokładnością. Krzysztof Różyc, AVT Ryszard Szymaniak, AVT
Zainteresowanych szczegółami budowy i zasadą działania poszczególnych przetworników namawiamy do skorzystania z dostępne) literatury, m.in.:
1. Z. Kulka, A. Libura, M. Nadachowski "Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe"
2. M. Łakomy, J. Zabrodzki "Scalone przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe"
111
110
101
Idealny sygnał wyjściowy dla stówa wejściowego 100
2 3 4 5 6 7 wyjściowy sygnał analogowy
błąd kwantyzacji
Rys, 5, Blqd kwantyzacji na przykładzie przetwarzania C/A,
Elektronika Praktyczna 11/97
RAPORT E P
Duża popularność kitów Ve!!emana zachęciła nas do publikowania cyklu artykułów "Raport EP", w których szczegółowo opisujemy konstrukcje wybranych zestawów (na podstawie oryginalnych Instrukcji). Przedstawiamy Czytelnikom uwagi dotyczące montażu i uruchomienia każdego opisywanego kitu.
Wszystkie przedstawiane w "Raporcie EP" urządzenia były zmontowane i uruchomione w laboratorium EP przez doświadczonych konstruktorów.
Czujnik poziomu cieczy
kit YELLEMAN K-2639
Czy przypadkiem nie
zapomniałem zakręcić kranu?
Czy na pewno moja pralka
nie cieknie?
Czy poziom wody
w akwarium jest prawidłowy?
To tylko przykłady kilku
pytań, na które próbujesz sobie
odpowiedzieć przynajmniej kilka
razy w roku wychodząc
z domu. Błahe niedopatrzenie
może przecież spowodować
prawdziwą katastrofę
w mieszkaniu.
VeIIeman wyszedł naprzeciw
takim problemom, oferując
znakomite urządzenie, dzięki
któremu można bez kłopotu
kontrolować stan poziomu
cieczy w zbiorniku.
Dane techniczne
/zasilanie 12 14VAC/300mA
lub 16 18VDC/100mA / prąd zasilania 80mAmax / wyjście przekaźnikowe 240W3A / wymiary 104x60x29 mm (płytka bazowa), 104x25x1,5 mm (płytkaczujnika)
Prezentowane urządzenie kontroluje poziom cieczy w jakimś zbiorniku i w razie przekroczenia poziomu, uznanego za zbyt niski lub zbyt wysoki, powiadamia użytkownika na kilka sposobów.
Pierwszy z nich jest wizualny i polega na przedstawieniu informacji o poziomie cieczy za pomocą trzech diod świecących. Jedna z nich sygnalizuje zbyt wysoki poziom cieczy, druga - wskazuje na jej zbyt duży ubytek, a kiedy się pali trzecia z nich - możemy spać spokojnie, wszystko jest w najlepszym porządku.
Druga możliwa reakcja urządzenia, to sterowanie przekaźnika, który może załączać dowolne urządzenie zewnętrzne. W wypadku, kiedy jest zbyt sucho lub zbyt mokro, przekaźnik zostaje automatycznie załączony, a kiedy poziom cieczy znajduje się między dwoma progami, przekaźnik jest wyłączony. Dzięki zastosowaniu przekaźnika z parami styków typu NO i NC jest możliwe odwrócenie sposobu działania sterowanego urządzenia.
Jeżeli niektórym z Czytelników to nie wystarcza, nasz układ jest wyposażony także w brzęczyk, któ-
ry podobnie jak przekaźnik włącza się kiedy poziom cieczy wykracza poza uznany za dopuszczalny.
Konstrukcja urządzenia pozwala na zamianę czujnika cieczy na czujnik temperatury (termistor), oświetlenia lub wilgotności, dzięki czemu urządzenie staje się bardzo uniwersalne.
Jakby tego było mało, amatorzy techniki komputerowej i mikroprocesorowej w prosty sposób mogą dołączyć czujnik do każdego PC-ta lub systemu z procesorem jedno-układowym za pośrednictwem karty Velleman K2611.
Opis układu
Schemat elektryczny całego układu przedstawiono na rys.l. Wzmacniacz operacyjny Ula pracuje w konfiguracji generatora przebiegu prostokątnego, którego częstotliwość wynosi około lkHz. Sygnał ten dostaje się do dwóch czujników SENSORl i 2 poprzez kondensatory C5 i C6, które podobnie jak C4 i C7 separują sensory od składowej stałej, niepożądanej ze względu na zachodzące w czujnikach zjawisko elektrolizy.
Załóżmy, że SENSOR2 jest zanurzony w cieczy - oporność mię-
Elektronika Praktyczna 11/97
77
RAPORT E P
Rys. 1.
dzy jego końcówkami spada do wartości kilkunastu kiloomów, dzięki czemu sygnał generowany w Ul A przedostaje się na wejście prostownika złożonego z diod D3 i D4, skąd po scał-kowaniu na C8 wy-sterowuje wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego U1C. W efekcie zaświeci się dioda LD2 sygnalizująca stan pośredni "MEDIUM", czyli poziomu cieczy w dopuszczalnych granicach. Dioda LD3 pozostaje zgaszona. Kiedy SENSOR2 wyschnie, wejście odwracające Ule znajdzie się na potencjale niskim, czego efektem będzie zaświecenie się diody LD3, informującej o tym fakcie ("LOW").
Podobnie działa układ złożony ze wzmacniacza UlB oraz elementów to warzy s zącyc h wraz z diodą LDl, której zadaniem jest sygnalizowanie faktu przekroczenia dopuszczalnego, górnego poziomu cieczy. Przekaźnik jest sterowany za pośrednie twe m tranzystora Tl, którego baza jest polaryzowana z wyjścia U1D.
Dioda D5 zabezpiecza tranzystor przed przepięciami podczas odłączania cewki przekaźnika, natomiast dodatkowa dioda LED (LD4) informuje o fakcie jego załączenia. Układ VR1 stabilizuje wejścio-
we napięcie zasilające na poziomie wymaganych 12V, a kondensatory Cl, C2 oraz CIO filtrują i blokują linie zasilające układ. Dodatkowa dioda D6 zapobiega odwrotnemu podłączeniu zasilania do układu. W przypadku zasilania z transformatora pracuje ona także jako prostownik jednopołówkowy.
Montaż układu
Układ elektryczny zmontowano na jednostronnej płytce drukowanej o wymiarach 104x60 mm. Montaż należy przeprowadzić zgodnie z ogólnie przyjętymi zasadami, używając do lutowania lutownicy o mocy maksymalnie do 60W oraz dobrej jakości lutowia (cyny).
Na p oczątku należy wlutować rezystory, następnie kondensatory, zaś na końcu elementy półprzewodnikowe i wielkogabarytowe - takie jak np. przekaźnik. Diody LED można wlutować z drugiej strony płytki drukowanej, na wysokości odpowiedniej dla zastosowanej obudowy.
Połączenie między czujnikiem a płytką bazową wykonujemy poczwórnym przewodem, łącząc odpowiednie punkty na obu płytkach drukowanych. Na rys.2 przedstawiono płytkę czujnika. Jest to jednostronna płytka drukowana wykonana z laminatu szklano-epoksydo-wego o grubości l,5mm, z naniesionymi czterema p ocynowanymi ścieżkami.
Testowanie czujnika
Uruchomienie czujnika rozpoczynamy od dołączenia zasilania. Układ można zasilić z transformatora o wymaganym napięciu wtórnym, ale lepiej zastosować napięcie stałe o wartości nominalnej dla danego czujnika. Ponieważ czujnik leży na biurku, powinna zaświecić się dioda LD3, sygnalizując zbyt niski poziom cieczy.
Połączenie kawałkiem przewodu długich ścieżek na płytce czujnika powinno objawić się zapaleniem diody zielonej LD2 - co sygnalizuje bezpieczny poziom cieczy. Dodanie drugiej zwory pomiędzy krótkimi ścieżkami powoduje zaświecenie diody LDl oraz LD4, co oznacza, że poziom przekroczył dopuszczalną normę (załączony przekaźnik).
Elektronika Praktyczna 11/97
RAPORT E P
Teraz zdejmujemy zworę pomiędzy czujnikiem SENSORl (długie "wąsy") i diody: LD2 ("MED") i LD4 ("RELAY") powinny się świecić. Zdjęcie drugiej zwory pomiędzy czujnikiem SENSOR2 (krótkie "wąsy") powinno spowodować zgaszenie LD4 (wyłączenie przekaźnika) oraz diody LD2, a świecenie diody LD3 ("LOW").
Teraz można przystąpić do sprawdzenia układu. W tym celu, najpierw należy przyciąć płytkę czujnika na wymaganą długość, tak aby odległość pomiędzy dolnym lustrem cieczy, a górnym jej poziomem wskazywała na minimalny i maksymalny poziom. Zauważmy, że suchy czujnik zachowuje się jak izolator, zaś rezystancja mokrego maleje od około kilku do kilkunastu kiloomów. Wartość ta zależy od przewodności elektrycznej badanej cieczy, toteż w pewnych przypadkach urządzenie nie będzie działać prawidłowo, np. przy kontroli oleju transformatorowego, który jest bardzo dobrym izolatorem. Należy mieć to na względzie instalując przedstawione urządzenie. W razie zbyt małej przewodności cieczy można wykonać płytkę czujnika w wersji z szerszymi ścieżkami. W celu uniknięcia elektrolizy końcówek czujnika w cieczy, podczas pracy urządzenia zastosowano zmienne napięcie pomiarowe o częstotliwości około lkHz.
punkty połączeniowe
ścieżki
SENSOR2 SENSOR1
O O Q
I I
laminat
- 25mm .
Rys. 2.
Producent kitu ostrzega, aby nie używać czujników w miejscach z materiałami łatwopalnymi (gazem) lub wybuchowymi. Powodem tego są pojawiające się mikrowyładowa-nia na powierzchni elektrod po wyschnięciu czujnika.
W przypadku użycia czujnika w środowiskach aktywnych chemicznie, np. przy kontroli poziomu kwasów, konieczne może okazać się specjalne wykonanie elektrod, zapobiegające korozji ich powierzchni. SS
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R22: 1MQ
R2..R11: 47kQ
Rló, R17: 68kQ
R12..R15: 680Q
R18..R20: 4,7kQ
R21: 12kQ
Kondensatory
C1..C8: lOOnF
C9: 10|iF/25V
CIO: 1000jiF/25V
Cli: 22nF
Półprzewodniki
Ul: LM324
D1..D5: 1N914 lub 1N4148
Dó: 1N4001..7
VR1: 7812
Tl: BC547..9
LD1: LED czerwona
LD2: LED zielona
LD3: LED żółta
LD4: LED dowolna
Różne
RY1: przekaźnik 12V/240V-3A
płytka bazowa K2639
płytka drukowana czujnika K2639
kołki montażowe lub złącza typu ARK
Elektronika Praktyczna 11/97
79
RAPORT E P
Sterownik oświetlenia kabiny samochodu
kit YELLEMAN K-3500
Przedstawione w ańykule
urządzenie wspomaga
automatykę wyłączania światła
w kabinie samochodu,
zapobiegając natychmiastowemu
zgaszeniu światła po
zamknięciu drzwi przez
kierowcę.
Zalety urządzenia ujawniają
się zwłaszcza podczas długich
jesiennych i zimowych
wieczorów, kiedy zmrok zapada
szybko, a kierowcy mają
zawsze coś do zrobieniu po
zamknięciu drzwi samochodu.
Jak wiadomo, oko ludzkie rozpoznaje przedmioty gorzej po zapadnięciu zmroku i w nocy, kiedy jest ciemno. W samochodzie, nie lada trudnością jest odnalezienie stacyjki, szczególnie w ponure zimowe wieczory.
Prezentowany w artykule układ daje się w prosty sposób zamontować w każdym samochodzie, a dzięki jego zastosowaniu światło w kabinie pozostaje zapalone po zamknięciu drzwi przez dowolnie długi, regulowany czas. Kiedy wsiadamy do takiego pojazdu, ma-
Elektronika Praktyczna 11/97
79
RAPORT E P
my czas na odnalezienie stacyjki, a kiedy wysiadamy palące się jeszcze przez kilka chwil oświetlenie pozwala się nam upewnić, czy na pewno wszystkie drzwi są zamknięte i czy zabraliśmy wszystkie rzeczy z kabiny samochodu. Urządzenie jest wyposażone w dodatkowy przycisk, który pozwala na przerwanie operacji podtrzymania oświetlenia lub umożliwia ręczne włączenie oraz wyłączenie oświetlenia kabiny.
Opis układu
Schemat elektryczny urządzenia przedstawiono na rys.l. Pierwszym wnioskiem, nasuwającym się po uważnym przyjrzeniu się schematowi, jest niezwykła prostota układu. Wykorzystano w nim trzy układy scalone, w tym dwie popularne kostki NE555, znane Czytelnikom ze swej funkcjonalności.
Kostki ICl i IC2 pracują jako generatory monostabilne. Pierwszy z nich jest wyzwalany niskim poziomem napięcia w momencie, kiedy wyłącznik drzwiowy zostaje zwarty (zwierane jest wtedy wejście wyzwalające TR układu ICl do masy) . Sytuacja taka ma miejsce w momencie otwarcia drzwi przez kierowcę. Wygenerowany zostaje dodatni impuls, o czasie trwania zależnym od wartości elementów
w gałęzi RVl+R8 i C6. Potencjometrem RVl można w dość szerokich granicach (1..60 sek.) regulować czas trwania impulsu. Dzięki diodzie Dl oraz rezystorowi R4 czas trwania impulsu na wyjściu Q (ICl) jest odmierzany od momentu ponownego rozwarcia wyłącznika. W ten prosty sposób zrealizowano założenie, że podczas otwartych drzwi, niezależnie od czasu ich otwarcia, żarówka w kabinie się świeci, a po zamknięciu drzwi świeci się jeszcze przez czas określony wartością C6 oraz R8+RVl, czyli maksymalnie do 1 minuty.
Dodatni impuls z wyjścia Q układu ICl poprzez D3 dostaje się na bramkę tranzystora Tl p owo-dując świecenie żarówki w kabinie. Diody D3 i D4 pełnią funkcję zwykłej bramki OR, zabezpieczając w ten sposób przed zwarciem podłączone do jednej szyny wyjścia uniwibratorów ICl i IC2.
Drugi uniwibrator IC2 pracuje jako awaryjny wyłącznik oświetlenia. Jego dość długa stała czasowa, określona wartościami elementów C7 i R5, wynosząca około 170 sekund (prawie 3 minuty), zapewnia zgaszenie oświetlenia po tym czasie, nawet jeżeli drzwi pozostają nadal otwarte.
Aby wyjaśnić dokładnie działanie tej części układu przyjrzyjmy
się dokładnie układowi zbudowanemu z bramek N1..N4.
W tym celu wróćmy do momentu, kiedy dodatni impuls z wyjścia Q układu ICl dostaje się na Tl. Kondensator C5, poprzez rezystor R6, zacznie się ładować i po chwili wyjście bramki Ni przejdzie ze stanu wysokiego w niski. Na wyjściu bramki N2 pojawi się zatem logiczna "1", zezwalając tym samym na otwarcie bramki N3, która po nadejściu jedynki na wejście 10 (N3) spowoduje przerwanie generowania impulsu z ICl. W efekcie światło w kabinie zostanie natychmiast wyłączone. Stan wysoki na drugim wejściu bramki N3 pojawi się wtedy, kiedy kierowca naci śnie przycisk SWl, co ma na celu wyłączenie żarówki. Dzięki czwartej bramce N4, w sytuacji, kiedy kierowca siedzi w kabinie pojazdu dłużej niż 3 minuty, światło zostanie automatycznie wyłączone przez IC2 i wtedy wystarczy nacisnąć SWl w celu ponownego jego załączenia. Dzieje się tak dlatego, że po automatycznym wyłączeniu światła przez drugi uniwibrator, na wejściu 12 bramki N4 panuje stan wysoki, zezwalając tym samym na jej otwarcie. Naciśnięcie teraz SWl spowoduje, jak w poprzednim przypadku, pojawie-
vcc
1 Ia 1 _.
Rys. 1.
80
Elektronika Praktyczna 11/97
RAPORT E P
K35OO
sw
IN OUT
+ 12V
OŚWIETLENIE KABINY
Rys. 2.
i
WYŁĄCZNIK DRZWIOWY
nie się na chwilę logicznej "1" na drugim jej wejściu, co w konsekwencji spowoduje wygenerowanie krótkiego impulsu na wyjściu N4 wyzwalającego uni wibrator IC2. Światło pozostanie włączone przez następne 3 minuty, chyba że kierowca ponownie wciśnie SWl, wyłączając tym samym celowo oświetlenie w kabinie.
Montaż i uruchomienie
Cały układ elektryczny sterownika umieszczono na niewielkiej, jednostronnej płytce drukowanej. Włącznik SWl znajduje się poza płytką. W zestawie w jego roli użyto solidnego wyłącznika chwilowego, dzięki czemu nabywca zestawu ma pewność, że będzie on mu służył przez długi czas. Montaż, jak w przypadku wszystkich układów elektronicznych tego typu, należy rozpocząć od wlutowania niskopro-filowych elementów biernych, a następnie podstawek pod układy scalone. Te ostatnie są zawarte w kicie, lecz w przypadku urządzenia montowanego w samochodzie nie zalecam ich stosowania. Lepiej jest skorzystać z uziemionej lutownicy i starannie wlutować układy scalone w płytkę, zachowując szczególną ostrożność w przypadku układu CMOS (IC3).
Po zakończeniu montażu należy sprawdzić jego jakość, a następnie przystąpić do uruchomienia układu.
Schemat dołączenia sterownika do instalacji w samochodzie przedstawia rys.2. Konieczne będzie przecięcie przewodu w instalacji, łączącego wyłącznik drzwiowy z żarówką, a następnie dołączenie go zgodnie z rysunkiem do otworów oznaczonych na płytce jako IN i OUT.
Pozostaje jeszcze przylutowanie na przewodach o odpowiedniej długości włącznika chwilowego SWl, a następnie umieszczenie go w dowolnym miejscu, łatwym do lokalizacji w przypadku zgaszenia światła. Sam przycisk wyłącznika ma jaskrawy kolor czerwony, dzięki czemu nie będzie to trudne. Na końcu należy doprowadzić zasilanie do układu z tej części instalacji, która na stałe jest dołączona do akumulatora (przed stacyjką).
Po załączeniu zasilania możemy skontrolować prawidłowe działanie układu wciskając klawisz ON/OFF, co w efekcie powinno na przemian gasić i zapalać oświetlenie. Otwarcie drzwi samochodu powinno spowodować natychmiastowe zapalenie żarówki, zamknięcie powoduje podtrzymanie świecenia przez czas określony nastawą potencjometru montażowego RV1.
Po sprawdzeniu i wstępnym uruchomieniu, całą płytkę drukowaną najlepiej jest pokryć przezro-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R3: lkO
R4: 470O
R5: 3,3MQ
R6: 330kQ
R7, R8: 10kO
RV1: 1MQ montażowy
Kondensatory
Cl, C2: lOnF
C3, C4: lOOnF
C5: 2,2|iF/16V
Có, C7: 47^F/1ÓV
C8: 100^F/25V
Półprzewodniki
IC1, IC2: NE555
IC3: 4093
Tl: IRF530
D1..D4: 1N4148
D5: 1N4001..7
Różne
SWl: włącznik chwilowy
podstawki DIL-8: 2szt
podstawki DIL-14: lszt.
czystym lakierem, co zabezpieczy układ elektroniczny sterownika przed wilgocią. Całość następnie warto umieścić w niewielkiej obudowie ze sztucznego tworzywa. Obudowy takie w szerokiej gamie znajdują się w handlu. SS
Elektronika Praktyczna 11/97
81
SWIAT HOBBY
EVERYDAY PRACTICAL ELECTRONICS 9/97
1. Ironing safety device, 3str.
W artykule przedstawiono opis konstrukcji prostego czujnika ruchu żelazka, który pozwala zapobiec wypaleniu w ulubionej koszuli "dziury wielkolci przylądka Canave-ral" (cytat z artykułu).
2. PIC-noughs & crosses gamę, 6 str.
Opis elektron iczn ej wersji popularnej gry "Kółko i krzyżyk". "Mózgiem" gry jest mik-rokontrolerPIC16C84,a rolę arkusza papieru i ołówka spełniają dwukolorowe diody LED oraz dziewięć mikro-przełączników. Oprócz prezentacji konstrukcji od strony "sprzętu" autor doić szczegółowo omówił zastosowane w układzie rozwiązania programowe.
3. Soldering iron controller, 6 str.
W artykule przedstawiono propozycję bardzo ciekawe-
go rozwiązania automatycznego sterownika lutownicy. Urządzenie samoczynnie wy kry wa odłożenie lutownicy do stojaka i po określonym czasie spoczynku odłącza grzałkę od zasilania. Zapobiega to nadmiernemu zużyciu siętego, doić kosztownego, elementu.
4. Active receMng anten-na, 3 str.
Opis konstrukcji aktywnej (tzn. z wbudowanym wzmacniaczem w.cz.) anteny pokojowej na pasmo 1,5..5MHz. Obwód wejściowy wzmacniacza jest strojony diodami pojemnościowymi, dzięki czemu możliwe jest poprawienie wypadkowej czułolci wzmacniacza i anteny dla wybranej częstotliwolci. Konstrukcje urządzenia jest prosta - w pierwszym stopniu wzmocnienia pracuje tranzystor unipolarny
2N3819, rolę bufora wyjlcio-wego spełnia tranzystor ZTX300.
EVERYDAY PRACTICAL ELECTRONICS 10/97
5. PIC water descaler, 4 str.
Opis mikroprocesorowego modułu poprawiającego ja-kolć wody w instalacji mieszkaniowej. Elementem "oczyszczającym" wodę jest cewka magnetyczna nawinięta na rurze ją doprowadzającej. Rolę sterownika spełnia mikrokontroler
PIC12C508(namniejszymik-rokontroler świata - ma tylko 8 pinów), a jako wzmacniacz wyjściowy pracuje popularny układ firmy Philips
TDA7051. Jedynym kłopotem na jaki napotkają konstruktorzy, to konieczność samodzielnego nawinięcia transformatora dopasowującego i mpedancję stopnia wyjść i owe go do impedancji cewki.
6. Remote control finder, 4 str.
Prezentowane w artykule urządzenie spełnia niezwykle pożyteczną funkcję - pozwala bowiem szybko odszukać zgubionego w czeluściach mieszkania pilota od telewizora. Działanie układu polega na wykryciu gwizdnięcia i w odpowiedzi - akustycznym zasygnalizowaniu swojej obecności. Najważniejszym elementem urządzenia jest układ scalony UM3763, produkowany przez firmę UMC, który jest specjalizowanym... detektorem gwizdania! To nie jest żart - układ ten opracowano z myślą o producentach zabawek, którzy dość chętnie je "ożywiają", montując różnego typu elektroniczne gadżety.
7. Multi-station quiz monitor, 4 str.
W artykule opisano prosty układ wykrywający gracza, który jako pierwszy nacisnął przycisk. Pozwala on jednoznacznie wskazać zwycięzcę quizu lub osobę chcącą udzielić odpowiedzi na zadane pytanie. Ponieważ konstrukcja układu jest niezwykle prosta, autor zmontował go na płytce uniwersalnej.
8. Rechargeable handlamp, 4 str.
Urządzenie przedstawione w artykule pozwala przedłużyć żywot starej latarki bate-ryjnej, której eksploatacja stała się zbyt kosztowna z powodu rosnącej ceny baterii (realia brytyjskie). Autor proponuje zastosować w ich miejsce miniaturowy akumu-latorYuasy,a jakododatko-we, lecz niezbędne wyposażenie - prostą ładowarkę z układem L200.
ELRAD 9/97
10. Molekularelektronik, 2 str.
Bardzo interesujący artykuł, prezentujący zagadnienia związane z elektroniką molekularną. Ze względu na o gra nic żoną objętość nie jest to wykład zbyt głęboki, pozwala jednak poznać zasady działania pamięci molekularnych i perspektyw ich rozwoju w najbliższych latach.
11. Heli unddunkel, 3 str.
Prezentacja możliwości wiążących się z zastosowaniem mikrokontrolerów w sterownikach fazowych. Przykładem, na którym oparł się autor artykułu, jest prosta
Świat Hobby to przegląd najnowszych numerów popularnych na świecie pism dla elektroników hobbistów. Podajemy krótkie streszczenia najciekawszych artykułów
zamieszczanych w tych pismach. W pojedynczych przypadkach, Czytelnikom zainteresowanym poszczególnymi artykułami przesyłamy po kosztach własnych odbitki
kserograficzne (bez tłumaczenia).
Koszt odbitki wynosi 2,- zł za pierwszą stronę, 20 gr za każdą następną.
Zamówienia na odbitki kserograficzne przyjmujemy tylko na przedpłaty, które należy składać
na blankiecie przelewu (str. 99). W pustym prostokącie, przeznaczonym na przedpłatę,
należy wpisać: SH poz. (nr) EP (nr) - kwota zł
Elektronika Praktyczna 11/97
ŚWIAT HOBBY
Et-RA D
aplikacja mikroprocesora firmy ZilogZ86E 02.
12. Duett komplett, 4 str.
W artykule skrótowo opisano nowe układy 24-bitowych przetworników NO i C/A do zastosowań audio, wprowadzonych na rynek przez firmę AKM (są to układy AK4324i AK5391). Producent uruchomił produkcję zestawów testowych, które umożliwiają dokładne poznanie możliwości przetworników i zmierzenie ich rzeczywistych parametrów. Wyniki analiz przedstawiono w artykule.
13. Lichtblicke, 3 str.
Zestawienie nowych trendów normalizacyjnych dla diod LED oraz IRED. Zmiana norm wywołana jest nieustannym doskonaleniem technologii produkcji i zmianie wymagań użytkowników.
14. Doppel-pack, 5 str.
Opis konstrukcji programato-
ra procesorów AVR oraz PIC. Wadą tego opracowania jest kompletny brakopisu programu sterującego "sercem" programatora - procesorem PIC16C84.
POPULAR ELECTRONICS 8/97
COMm/TCftS HTLPTI1C DL IND 4NE DEłP
Popular Electronics
iallEtlect Bompass
15. The Hall-eftect elect-ronic compass, 4 str.
Konstrukcja znana Czytelnikom EP (EP1/97) - elektroniczny kompas, w którym wykorzystany został czujnik pola magnetycznego z wyjściem cyfrowym. Rolędeko-dera sterującego diody LED spełnia układ 74HC154.
16. A 100kHz..30MHz active anten na, 7 str.
Opis prostej w wykonaniu anteny aktywnej, w której zastosowano jednostopnio-wy wzmacniacz na dwóch tranzystorach - unipolarnym MPF102 i bipolarnym
MPS3866. Ponieważ pasmo przenoszonych częstotliwości jest bardzo szerokie, z tego
urządzenia mogą korzystać zarówno fani dobrego odbioru sygnałów na falach długich, jak i rasowi krótkofalowcy.
17. DTMF frequency counter, 5 str.
Prezentowane w artykule urządzenie może być pomocne w serwisie telefonów z wybieraniem tonowym, pozwala bowiem dokładnie zmierzyć częstotliwość generowaną przeztelefon dla każdej z kolumn i wierszy klawiatury. Całość składa się z sz eśc i u st an dardo wy c h układów scalonych i czterech wyświetlaczy 7-seg-ment owych.
ELECTRONICS NOW 7/97
18. Build the smartbox, 6 str.
Opisane w artykule sprytne urządzenie odpowiada za inteligentne sterowanie pracą kompresora klimatyzacji. "Spryt" polega na jego wyłą-
czaniu wtedy, gdy warunki jazdy staną się trudne dla silnika - np. podczas jazdy pod górę, konieczności dynamicznego przyspieszania itp. Rolę czujnika warunków jazdy spełnia czujnik ciśnienia, który analizuje sposób zasysania powietrza do gaźnika pojazdu.
19. React-time tester, 4 str.
Opis konstrukcji prostego miernika czasu reakcji człowieka na bodźce zewnętrzne. Czas reakcji jest wyświetlany na 2-pozycyjnym wskaźniku LCD.
ELECTRONICS NOW 8/97
20. AM about switching power supplies, 8 str.
Prezentacja zagadnień teoretycznych i praktycznych związanych z konstrukcją zasilaczy impulsowych. Ze względu na ogranie żoną ilość miejsca temat został potraktowany nieco skrótowo.
21. Function generator, 7 str.
Opis konstrukcji generatora funkcyjnego o klasycznej, aczkolwiek mocno uproszczonej konstrukcji. Zakres częstotliwości wyjściowych mieści się w zakresie 100Hz..100kHz. Ciekawostką jest wbudowany w urządzenie miernik częstotliwości - jego rolę spełnia układ LM2917, a elementem wskazującym wynik pomiaru jest mikroamperomierz elektromagnetyczny.
8
Elektronika Praktyczna 11/97
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie ponosi odpowiedzią ino ści 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 byt 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.
System uruchomieniowy dla |iC MCS-51
Opisany w artykule
sysiein mikroprocesorowy
jest przykładem doskonale
opracowanego
i wykonanego zestawu
edukacyjnego, który inoże
służyć także jako
profesjonalny system
uruchomieniowy.
Jego możliwości
przedstawiono w artykule.
Projekt
037
Zaprezentowany system mikroprocesorowy jest efektem kilkuletnich doświadczeń autora w programowaniu i uruchamianiu procesorów 8051 i pochodnych.
System charakteryzuje się następującymi właściwościami:
- możliwość stosowania większości procesorów serii MCS-51 w budowach DIP-40,
- SkB pamięci EPROM z zapisanym programem systemu (monitor),
- 32kB pamięci operacyjnej SRAM do uruchamiania programów testowych oraz przechowywania danych (zewn. pamięć danych lub programu) z możliwością bateryjnego podtrzymywania jej zawartości (NVRAM),
- opcjonalnie SkB zewnętrznej pamięci danych SRAM (bez podtrzymania),
- zegar systemowy z oddzielnym zasilaniem,
- 6 uniwersalnych programowanych portów I/O (opartych na układach Intel 3255),
- wyprowadzone wszystkie sygnały procesora na magistralę systemową,
- układ translacji poziomów TTL/RS232c do komunikacji szeregowej,
- 28-stykowa klawiatura,
- wyświetlacz tekstowy LCD typu 1x24 znaki,
- rozbudowany program monitora pozwalający na wykonywanie podstawowych operacji systemowych (ładowanie lub zapisywanie programu, edycja lub drukowanie zawartości pamięci operacyjnej, wybór parametrów transmisji asyn-chronicznej). Zawiera on ponadto szereg gotowych funkcji i procedur obsługujących zaimplementowa-ne w systemie układy wejścia/wyjścia,
- wersja rozszerzona monitora zawiera liniowy asem-bler typu "on-line".
Taka konfiguracja systemu, poparta rozbudowanymi funkcjami monitora, pozwala użytkownikowi na dużą swobodę w tworzeniu i testowaniu programów. Podział przestrzeni adresowej, chociaż pozbawiony możliwości konfiguracji, np. przy pomocy zwór, pozwala na szeroką swobodę realizacji dostępu procesora do obszarów pamięci w różnych trybach (z sygnałami /RD, /PSEN lub ich iloczynem).
Bardziej doświadczeni konstruktorzy, mający praktykę z układami programowanymi typu PAL, GAL mogą samodzielnie przeprogramować umieszczony w układzie komputera dekoder adresowy, co
pozwoli na relokację niezbędnych obszarów pamięci i układów I/O dostosowując je do własnych potrzeb.
Rozbudowana wersja monitora zawiera liniowy asembler, co pozwala na tworzenie i uruchamianie prostych programów bez użycia komputera. W trybie tym nie jest potrzebna znajomość kodów poszczególnych instrukcji, bowiem wprowadzanie poszczególnych linii programu odbywa się poprzez wybór odpowiedniej instrukcji - mnemonika, a następnie przyporządkowanie mu odpowiednich argumentów.
Specjalnie opracowana przez autora klawiatura oraz tekstowy wyświetlacz LCD pozwala na proste wprowadzanie całych wyrażeń - instrukcji oraz argumentów , w sposób zbliżony do tego jaki stosowany był w komputerach ZX Spectrum. Dzięki temu dysponując tylko 23 klawiszami możliwe jest wprowadzenie dowolnej linii programu w postaci źródłowej wraz z wyświetleniem tekstu na wyświetlaczu np. movx Ś>DPTR,A.
Opis układu
Schemat elektryczny płytki bazowej komputera przedstawia rys.l. Głównym elementem systemu jest mikroprocesor Ul. Można zastosować układ typu S0C51 lub S0C52. Jednak do wykorzystania wszystkich możliwości systemu najlepiej nadaje się wersja S0C652. Charakteryzuje się ona tym że oprócz standardowych bloków implementowanych w układach 8x51 i 8x52 za-
Elektronika Praktyczna 11/97
83
O
OOOOh-lFFFh BkBROM
OOOOh-lFFFh akBRAM 2000h-9FFFh 32kB RAM AOOOtvEFFFhFREEAREA
C9 CIO Cli
IO1 Fft
IO1PB
IO1 PC
IO1 CTRL
IO2PA
IO2PB
IO2PC
IO2CTRL
KEYBOARD
LCDWR.INSTR
LCD RD.INSTR
LCDWR.DATA
LCD RD.DATA
FFFFh ZAREZERWOWAhE
O
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
wiera sprzętowy układ transmisji w standardzie I2C.
W układzie modelowym jako dekoder adresowy zastosowano układ typu EPLD typu GAL16V3. W jego strukturze zawarto kompletny układ kombinacyjny, realizujący wszystkie funkcje dekodera adresowego.
Na rys. 2 pokazano strukturę wewnętrzną układu U7. Dla zwiększenia czytelności schematu fizyczne końcówki układu oznaczono etykietami P1..P19. Zastosowany podział przestrzeni adresowej procesora 8051 na obszary użytkowe pokazano na rys. 3.
Pierwsze 40kB przestrzeni adresowej zajmuje pamięć komputera. Od adresu AOOOh aż do EFFFh znajduje się sprzętowa "dziura" pozwalająca na umieszczanie dowolnych urządzeń I/O lub dodatkowej pamięci. Na rys.2 widać dokładnie sposób realizacji tego -wyjścia 10..14 demultiplek-sera 16-wyjściowego pozo-taką nie dołączone.
W ostatnim segmencie o długości 4kB (FOOOh.FFFFh) umieszczono wszystkie najważniejsze układy wejścia -wyjścia prezentowanego urządzenia. Ich znaczenie jest następujące:
- IO1 PA, PB, PC : rejestry programowanego układu 1/ O typu 3255 (kostka #1),
- IO1 CTRL : rejestr kontrolny pierwszego układu 3255 (#1),
- IO2 PA, PB, PC : rejestry programowanego układu 1/
0 typu 3255 (kostka #2),
- IO2 CTRL: rejestr kontrolny drugiego układu 3255 (#2),
- KLAWIATURA : adres odczytu stanu klawiszy
1 jednocześnie zapisu kombinacji wierszy umożliwiającej jej odczyt,
?CCOh
MtiBTOM (PSEN) OGRAM (RD) OPCJA
MkBRAM A
OBSZAR WOLNV
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 11/97
Rys. 2.
- LCD WR INSTR : adres zapisu instrukcji do wyświetlacza LCD,
- LCD RD. INSTR. : adres odczytu instrukcji (flagi zajętości oraz aktualnego adresu wyświetlania w DD RAM) z wyświetlacz LCD,
- LCD WR. DATA : adres zapisu danej do wyświetlenia,
- LCD RD. DATA : adres odczytu danej z pamięci DD RAM wyświetlacza LCD.
Wróćmy do analizy schematu elektrycznego z rys.l. Procesor Ul dołączony jest do zewnętrznej pamięci danych i programu w standardowy sposób - poprzez dodatkowy układ pamiętania młodszej części adresu U2.
ILH KH. FOOfr
ui m FOOlh
Ol PC FOOTh
kjl u ML FOOtt-
ILWhł\ FOOftT
IO2PB FOOBi
kjzk; F00*
luUUML FOOTłl
KŁAM AIUHA Ftttth
L4!LjWU,INUII4 RDCłi
LLUNLJ.MIK TODh
1CDWR.DAM RMEh
LCDRD.BATA raoHiJ
ZARBBłWOWM* FOlOh FFFFłi
Pierwsza kostka pamięci U3 to zwykły EPROM, zawierający program systemowy monitora. Ponieważ wejście /OE tej pamięci dołączone jest bezpośrednio do sygnału /PSEN procesora, możliwa jest implementacja dodatkowej pamięci danych w obszarze pamięci monitora (OOOOh..lFFFh) bez konfliktu na szynie danych. W roli tej pamięci pracuje układ U3a - kostka z SkB statycznej pamięci RAM typu 6264. Jak widać ze schematu pamięć ta jest tylko zewnętrzną pamięcią danych dla procesora Ul. Jej zastosowanie jest opcjonalne, dlatego na płytce drukowanej pozostawiono wolną podstawkę na ten układ.
"Przedłużeniem" pamięci U3 (i U3a) jest drugi układ pamięci SRAM - U4. Zastosowana kość z 32kB SRAM zajmuje obszar adresowy dekodera w granicach: 2000h..9FFFh. Dzięki aktywowaniu jej wejścia /OE iloczynem sygnałów /RD i / PSEN (realizowanym w dekoderze adresowym U7, bramka B5) pamięć ta pracuje jako zewnętrzna pamięć programu lub danych. W ten prosty sposób możliwe jest ładowanie skompilowanych do postaci wynikowej programów użytkownika bezpośrednio z komputera PC,
a następnie uruchamianie ich w systemie.
Pamięć U4 nie jest zasilana bezpośrednio z szyny +5V systemu, lecz poprzez układ U12. Jako ten ostatni zastosowano specjalizowany układ buforujący zasilanie pamięci z szyny +5V, bądź po wyłączeniu zasilania z baterii 3V, w trybie obniżonego napięcia zasilania.
Opisaną funkcję układ U12 spełnia dzięki dopro-
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
F3
K3
-O C
PS
K4
-o c
P7
K5
-o~~c P2
K6
-o~~c
W
K7
-? c
H
K8
-? c
PS
K10
er""
4
K13
o " o-
2
K14
o~"
6
K15
o
B
K18
o " o-
6
K19
o o-
9
K20
o o-
K21
o " o-A
K22
o " o-
C
K23
o o-
E
K24
o o-
M
K26 D
D3 D4
tfc
K28
-O i
OK
Rys. 4.
wadzonej z pamięci U4 linii zasilania (pin 28 - DSV) oraz linii wyboru /CE (pin 20 -CERAM). Sygnał wyboru pamięci U4 z dekodera przechodzi poprzez układ U12, po czym dociera do układu U4. W wypadku zaniku zasilania głównego (+5V) wejście to zostaje zablokowane (CERAM = 1), a zasilanie układu U4 spada do potencjału baterii podtrzymującej (2,6..3V). Układ DS1210 potrafi także kontrolować stan baterii - w wypadku wykrycia jej złej kondycji i konieczności wymiany, po uruchomieniu całego systemu (dołączeniu zasilania +5V) druga, oraz następne próby zapisu do pamięci U4 zostają przez U12 zablokowane. Dzięki temu programista łatwo może testować stan baterii i w razie potrzeby sygnalizować to odpowiednim komunikatem na wyświetlaczu LCD.
Zworniki JP3 i JP13 umożliwiają bezpośrednie dołączenie sygnału wyboru pamięci oraz zasilania, co umożliwia pracę systemu bez wykorzystania sterownika Ul 2.
Kolejnym elementem systemu są dwa jednakowe, programowalne układy wejścia/ wyjścia typu 8255. Kostki aktywowane są sygnałami 101 i 102 dekodera U7. Każdy z układów zajmuje 4 adresy w przestrzeni adresowej komputera. Trzy z nich umożliwiają dostęp do rejestrów PA, PB i PC układu 8255, czwarty obsługuje rejestr kontrolny tych portów.
Wejścia zerujące układów U5 i U6 są dodatkowo sprzężone z sygnałem zerowania całego systemu, dzięki czemu możliwa jest ich inicjalizacja w przypadku
przerwania wykonywania programu w wyniku wyłączenia zasilania lub po zawieszeniu się systemu. Wszystkie sygnały z układów 8255 wyprowadzone są na złącza JP9 i JP10, dzięki czemu użytkownik może w prosty sposób dołączać do nich dowolne układy peryferyjne.
Następnym elementem systemu jest wyświetlacz tekstowy LCD - dołączany do złącza JP2 na płycie głównej komputera. W przestrzeni adresowej układ ten zajmuje cztery adresy jak podano na rys.3. W układzie modelowym wykorzystano wyświetlacza 1x24 znaki z pojedynczym zasilaniem (+5V). Możliwe jest zastosowanie wyświetlacz o większej ilości wierszy (2 lub 4), ważne jest aby 1 linia miała 24 znaki, oraz aby wyświetlacz był zgodny ze standardem sterowników HD44780. Realizacja prawidłowego sterowania sygnałów sterujących wyświetlaczem odbywa się za pomocą czterech bramek B6..B9 zawartych w strukturze dekodera U7. Dzięki temu jego obsługa możliwa jest za pomocą czterech opisanych na rys.3 adresów.
Do komunikacji z użytkownikiem i przyjmowania poleceń służy 28-stykowa klawiatura, której schemat połączeń pokazuje rys. 4. Ta część komputera umieszczona jest na oddzielnej płytce drukowanej, która razem z wyświetlaczem LCD tworzy całość. Klawiatura zbudowana jest w typowym układzie matrycowym z selekcją wierszy i programowym odczytem kolumn. Układ U9 umożliwia selekcję wierszy, poprzez wpisanie logicznego "0" na jednej z pozycji wierszy (D0..D3), podczas
gdy reszta linii jest utrzymywana w stanę wysokim. Odczyt stanu kolumn możliwy jest dzięki układowi U8. Dodatkowe diody D3..D6 zabezpieczają wyjścia układu selekcji wiersza - U9 przed zwarciem jego wyjść w przypadku jednoczesnego naciśnięcia kilku klawiszy znajdujących się w różnych wierszach matrycy.
Układ UlO jest translatorem poziomów ze standardu TTL na poziomy występujące w złączu transmisji szeregowej standardu RS232c. Dzięki temu układowi możliwa jest komunikacja układu z komputerem PC. Wyjściem układu UlO jest złącze Zl. Do prawidłowego przesyłania danych wystarczą 3 przewody TXD, RXD oraz masy.
Ostatnim elementem systemu jest zegar czasu rzeczywistego oparty na układzie Uli - PCF8583. Rezonator X2 oraz trymer CT stanowią zewnętrzny obwód oscylatora kwarcowego zegara. Uli , podobnie jak pamięć U4 zasilany jest z wyjścia układu DS1210 (Ul2). Dzięki temu możliwa jest ciągła praca zegara nawet po wyłączeniu zasilania głównego. Znikomy prąd pobierany przez kostkę Uli (ok. 50 jiA) oraz przez pamięć U4 w trybie obniżonego napięcia zasilania (ok. 40jiA) z pewnością nie obciąży zbytnio baterii podtrzymującej.
Komunikacja z zegarem Uli możliwa jest przy włączonym zasilaniu głównym poprzez 2-przewodową magistralę standardu I2C. Dodatkowe wyjście zegara INT (pin 7) może być połączone poprzez założenie jumpera na zworniku JP6, do jednego z wejść przerywających procesora INTO lub INT1.
Opisane rozwiązanie układowe systemu mikro-
procesorowego zapewnia optymalne wykorzystanie możliwości mikrokontrolera 8051 (lub podobnego) pracującego z zewnętrzną pamięcią programu, a jednocześnie umożliwia dość elastyczną obsługę i adaptację komputera do własnych potrzeb. Przedstawiony tu cały układ lub jego część może być dobrym początkiem do kompleksowego poznania architektury zastosowanego procesora oraz standardów obsługi podstawowych układów wejścia/wyjścia przez średnio zaawansowanych amatorów.
Opisany skrótowo program monitora oraz struktura układu GAL może być oczywiście zupełnie inna, niż w opracowaniu autora. Dzięki temu każdy projektant będzie mógł stworzyć własną wersję programu monitora. Przemysław Mazurkiewicz
WYKAZ ELMENTÓW Rezystory
Rl: 10kQ R2..R4: 2kQ R5: 220Q Kondensatory
Cl, C2: 30pF
C3: 10^F/6,3V
C4..C7: 10^F/16V
C8: 1^F/6,3V tantal
C9..C15: lOOnF
CT: trymer 4..30pF
Półprzewodniki
Ul: 80C51, 80C52,
80C652
U2: 74HCT573
U3: 27C64
U3a: 6264
U4: 62256
U5, U6: 8255
U7: GAL16V8
U8: 74LS245
U9: 74HCT574
UlO: ICL232 (MAX232)
Uli: PCF8583
U12: DS1210
Dl: nie występuje
D2: LED dowolna
D3..D4: 1N4148
Xl: 11059 kHz
X2: 32768 Hz
JP2: wyświetlacz LCD
1x24 znaki
Różne
Zl: DB9/M
JPxx: złqcza typu
goldpin
K1..K28: switche
chwilowe
86
Elektronika Praktyczna 11/97
FORUM
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania I problemy Czytelników FP, które powstały podczas uruchamiania oferowanych przez nas kitów, a także innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum" jest korekta błędów, które pojawiły się w publikowanych przez nas artykułach.
Monitor świateł samochodowych kitAVT-1164
Na rys.l (str. 71) do opisu monitora świateł samochodowych wkradł się błąd. Rezystor 5,6kQ, oznaczony na schemacie jako
Rll, powinien mieć oznaczenie R6. Inne oznaczenie nosi także rezystor lkQ, oznaczony jako R12 - powinno być RIO.
IKA 10/97
W spisie elementów na str. 72 jest: R4, Rll: 5,6kQ R5, Ró: lkQ, powinno być:
R4, RIO: lkO R5, Ró: 5,6kQ
Kieszonkowy Lottomat kitAVT-1155
W numerze 8/96 zamieściliśmy opis układu losującego liczby do popularnej gry losowej Toto-Lotka. Układ pozwalał na losowanie liczb z 3 przedziałów: 1 z 49 (Duży Lotek), 1 z 35 (Mały Lotek) oraz 1 z 80 (Multi Lotek). Ponieważ era "Małego Lotka" już się skończyła, podajemy prosty sposób na dostosowanie
8/96
układu do losowania w trybie "Express Lotka" (1 z 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, bądź po prostu wylutowując
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 wyprowa-
dzenie 3 tegoż układu. Po tych przeróbkach układ będzie losował liczby 1 z 42, tak jak przewiduje regulamin "Express Lotka". Uwaga! Przerabiając układ pamiętajmy, że na schemacie elektrycznym z rys.l (str.48) wymienione diody są numerowane po kolei od lewej (Dl) do prawej (D8).
88
Elektronika Praktyczna 11/97
FORUM
Programowalny nastawnik do syntezera częstotliwości kitAVT-347
W artykule prezentującym konstrukcję nastawnika do syntezera częstotliwości, na str. 42 zamieszczono nieczytelny schemat montażowy urządzenia (rys.6). Przedstawiamy prawidłowy rysunek, dzięki któremu montaż będzie znacznie łatwiejszy.
IKA 10/97
? 0 a o
o O o
O DLI o o DL2
0 o o
Kl K2
R7-R13
Q
DLD2
Ul
,aC5
OOOOOOOB
H-iI
Zwłoczny włącznik zasilania kitAVT-U58
8/96
W numerze EP8/96 w dziale "Miniprojekty" na str. 3 9 zamieszczono błędnie opisaną płytkę drukowaną. Właściwy rysunek z rozmieszczeniem elementów zamieszczamy obok.
Elektronika Praktyczna 11/97
89
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Odbiornik FM na pasmo 2m, część 1
Konstrukcja odbiornika,
który przedstawiamy
w artykule, gwaran tuje
uzyskanie bardzo dobrych
parametrów odbioru, co przy
względnej prostocie układu
i niewielkim koszcie powinno
zachęcić wielu Czytelników do
jego samodzielnego wykonania.
Dodatkowym, bardzo
istotnym, argumentem jest
łatwość uruchomienia
i zestrojenia toru radiowego,
co u zyskan o dzięki
zastosowaniu nowoczesnej
koncepcji układowej, wspartej
doskonałymi układami
scalonymi.
Łączność radiowa w paśmie UKF z modulacją FM może być bezpośrednia, bądź odbywać się za pośrednictwem przekaźników rozlokowanych na obszarze całego kraju. Przekaźniki te są szczególnie przydatne amatorom nadającym z samochodów, bądź używających innego sprzętu przenośnego, ponieważ zasięg takich urządzeń jest niewielki.
Przestawiony w artykule odbiornik superheterodynowy FM jest przestrajany za pośrednictwem diody pojemnościowej oraz jest wyposażony w układy eliminacji szumów i automatycznej regulacji częstotliwości. Urządzenie może być zasilane napięciem stałym 11,.16V, co umożliwia wykorzystanie go w samochodzie; może być także zasilane z sieci 220V. Radioodbiornik jest stosunkowo tani i można go na stałe zainstalować w samochodzie, czego nie można polecić w przypadku drogiego sprzętu, oferowanego przez wyspecjalizowane firmy handlowe.
Superheterodyna
Superheterodyna, podobnie jak wiele innych układów odbiornika radiowego, została opracowana w latach 20. bieżącego stulecia przez Edwina Adamsa, majora armii amerykańskiej. Superheterodyna stanowi bardzo tanie i elastyczne rozwiązanie odbiornika radiowego i większość współczesnych odbiorników w takiej czy innej postaci ją wykorzystuje.
Adams zdawał sobie sprawę z trudności zestrojenia dużej liczby stopni odbiornika. Wpadł więc
Antena
Rys. 1. Ogólny schemat blokowy odbiornika superheterodynowego.
na pomysł przeprowadzenia większości filtracji i wzmacniania przy pewnej stałej częstotliwości, leżącej między częstotliwością sygnału odbieranego a sygnału zdemodulowanego, którą nazwał częstotliwością pośrednią. Przed demodulacją dokonywał przetworzenia sygnału odebranego na sygnał o częstotliwości pośredniej. Ponieważ filtracja i wzmocnienie realizowane były przy ustalonej częstotliwości, można było stosunkowo łatwo i dokładnie określić parametry toru pośredniej częstotliwości.
Rys.l przedstawia schemat blokowy odbiornika superheterodynowego. Kluczowy element układu stanowi mieszacz. Jest to w rzeczywistości układ przesuwania częstotliwości, realizujący tę operację w drodze mnożenia sygnału odbieranego z sygnałem generowanym przez lokalny generator odbiornika.
Znana i spotykana we wszystkich podręcznikach tożsamość trygonometryczna głosi, że: cosa*cosp = 1/2cos(a-p) +1/2cos(a+p). Jak z niej wynika, pomnożenie przez siebie dwóch sygnałów o pulsacjach a i p da w wyniku dwa nowe sygnały o pulsacjach będących sumą (a+p) oraz różnicą (a-p) pulsacji sygnałów mnożonych. Odbiorniki projektuje się tak, by jedna z tych częstotliwości była częstotliwością pośrednią.
Mieszacz może zawierać dowolny nieliniowy element, w tym także diodę lub tranzystor. Często używane bywają tranzystory MOS-FET z podwójną bramką (tetrody MOS), w przypadku których na jedną z bramek podaje się sygnał odebrany, na drugą zaś sygnał z lokalnego generatora. Obciążenie tranzystora stanowić może układ rezonansowy dostrojony do częstotliwości pośredniej, zapewniający m.in. kształtowanie pasma przenoszenia.
Taki typ mieszacza posiada stosunkowo słabe parametry, a na jego wyjściu oprócz częs-
Elektronika Praktyczna 11/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Mieszacz
Sygnał FM
Sygnał audio
Obwód zestrojony
na częstotliwość pośrednią
Rys. 2. Układ demodulatora.
totliwości pośredniej pojawia się także drugi produkt mieszania i również obie częstotliwości są podawane na wejście mieszacza. Na wyjściu występują także harmoniczne częstotliwości sygnałów wejściowych, które mieszając się ze sobą mogą dawać niepożądane sygnały o częstotliwości pośredniej. Mieszacze zrównoważone i mieszacze podwójnie zrównoważone mają mniej składowych częstotliwościowych w sygnale wyjściowym, lepszy stosunek sygnału do szumu i wyższą efektywność przemiany (nachylenie charakterystyki przemiany).
Filtry
Filtry wykorzystywane we wzmacniaczach częstotliwości pośredniej są dostępne w handlu. W układach odbiorników radiowych przyjęto standardowe wartości częstotliwości pośrednich, jak 10,7MHz w odbiornikach FM (czasem bywa stosowana częstotliwość 21,4MHz). W układach AM są to częstotliwości z przedziału 455,.470kHz, jako leżące między częstotliwościami odpowiadającymi falom średnim i falom długim.
Konwencjonalne wzmacniacze pośredniej częstotliwości zawierały dwuobwodowe układy strojone. W praktyce oba te obwody mogą być nieco rozstrojone, by zapewnić żądane pasmo przenoszenia i szybkie opadanie charakterystyki poza pasmem, zapewniające tłumienie interferencji pochodzących z sąsiednich kanałów/pasm. Uzyskanie żądanych nachyleń charakterystyki wymagało stosowania większej liczby takich stopni.
Alternatywę dla strojonych filtrów dwuobowodowych stanowią obecnie filtry ceramiczne i kwarcowe. Są one znacznie mniejsze, mają lepsze parametry, nie wy-
magają strojenia, są łatwiejsze w użyciu. Niestety są droższe.
Jeśli chcemy dostroić odbiornik do częstotliwości 145MHz, a częstotliwość pośrednia wynosi 10,7MHz, częstotliwość generatora lokalnego powinna być równa (145-10,7)=134,3MHz lub
(145+10,7)=155,7MHz. Wybierając 134,3MHz uzyskujemy 145-134,3 = 10,7MHz, a więc to, o co chodziło. Niestety okazuje się, że także sygnał 123,6MHz da w wyniku mieszania składową 10,7MHz = 134,3-123,6.
Niepożądany sygnał o częstotliwości 123,6MHz nosi nazwę sygnału lustrzanego, a istnienie tych sygnałów stanowi najpoważniejszą wadę odbiornika superheterodyno-wego. Należy pamiętać, że częstotliwość sygnału lustrzanego jest odległa od częstotliwości sygnału pożądanego o dwie częstotliwości pośrednie. Zadaniem filtru pasmowego, widniejącego przed wzmacniaczem pośredniej częstotliwości na schemacie z rys.l, jest jak najsilniejsze stłumienie sygnałów lustrzanych.
Wzmacniacz wejściowy
W układach bardzo dużych częstotliwości poważny problem stanowią szumy oraz straty sygnału w kablach i w stopniu wejściowym. W związku z tym pierwszy stopień odbiornika w.cz. jest zazwyczaj wzmacniaczem niskoszumnym. Jego zadaniem jest wzmocnienie sygnału przy jak najniższym poziomie szumów własnych.
W pewnych sytuacjach wzmacniacz wejściowy bywa instalowany bezpośrednio za anteną, by uniknąć strat występujących w kablu współosiowym łączącym antenę z odbiornikiem. Z tego właśnie powodu odbiorniki TV satelitarnej są wyposażone we wzmacniacz znajdujący się bezpośrednio przy antenie. Ponieważ
\/Antena
systemy takie pracują przy bardzo wysokich częstotliwościach, przy antenie znajduje się także mieszacz obniżający częstotliwość sygnału i zarazem koszty połączenia kablowego anteny z odbiornikiem satelitarnym.
Generator lokalny (heterodyna)
Generator lokalny odbiornika może być rozwiązany w różny sposób i liczne źródła podają wiele rozwiązań układowych generatorów o stałej i regulowanej częstotliwości. Podstawowe wymagania stawiane takiemu generatorowi to stabilność częstotliwości, niskie szumy i niski poziom zakłóceń w generowanym sygnale.
Jednym z problemów, na jakie napotyka się w przypadku generatorów w.cz. jest dryft temperaturowy częstotliwości. Opracowano rozwiązania układowe zapobiegające temu dryftowi, podnoszą one jednak koszt i komplikują układ. Jednym z rozwiązań jest generacja niskiej częstotliwości i uzyskanie pożądanej częstotliwości przez filtrację i wzmacnianie harmonicznych.
Inne rozwiązania polegają na zastosowaniu do stabilizacji częstotliwości ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Demodulacja
Istnieje wiele układów demodulatorów sygnału FM. Jednym z popularnych układów, często pomijanym w podręcznikach, jest demodulator kwadraturo wy. Demodulator taki jest daleki od doskonałości i nie wykazuje szczególnej liniowości, niemniej jednak jest prosty i może być użyty tam, gdzie jakość zdemo-dulowanego sygnał nie jest priorytetowa. Schemat z rys.2 przedstawia taki demodulator. Oba sygnały wejściowe mają taką samą
Nlskoszumny
wzmacniacz wejściowy
Filtr pasmowy 144MHz-148MHz
Mieszacz 1
Mieszacz 2
Wzmacniacz
p.cz. 10.7MHZ
Oscylator strojony
napięciem 133.3MHz-135.3MHz
Wzmacniacz
p.cz. 455kHz
Generator kwarcowy 10,245MHz
Detektor kwad rai Lirowy
Wzmacniacz
audio
Rys. 3. Schemat blokowy odbiornika.
Głośnik
10
Elektronika Praktyczna 11/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Rys. 4. Kompletny schemat ideowy odbiornika zasilacza sieciowego.
na pasmo 2m, z wyłączeniem
częstotliwość, co oznacza, że różnicowy składnik demodulacji ma częstotliwość OHz. Jego poziom jest proporcjonalny do różnicy faz między sygnałami mnożonymi. Jeśli wynosi ona 90, składowa
różnicowa na wyjściu będzie równa 0. O sygnałach wejściowych demodulatora mówi się wtedy, że są w kwadraturze.
W układzie przedstawionym na rys. 2 połączenie kondensatora
lOpF i równoległego układu rezonansowego RLC zapewnia dla rezonansu przesunięcie fazowe o 90 między sygnałami podawanymi na wejścia mie-szacza. Jeśli częstotliwość sygnału wejściowego odbiega od rezonansowej, przesunięcie fazowe różni się od 90, a na wyjściu mieszacza pojawia się napięcie zmieniające się wraz z modulacją częstotliwości.
Przemiana
Opisany wyżej układ jest odbiornikiem super-heterodynowym z pojedynczą przemianą częstotliwości, wyposażonym tylko w jeden mieszacz. Taki układ bywa często stosowany, ale jeśli częstotliwość pośrednia jest niska, np. 455kHz, odfiltrowanie sygnałów lustrzanych staje się trudne, ponieważ są one odległe od użytecznych tylko o 910kHz.
Układ z podwójną lub potrójną przemianą częstotliwości pozwala na łatwe uporanie się z tym problemem. Np. w przypadku potrójnej przemiany częstotliwości pośred-nie mogą wynosić 21 ,4MHz, 10,7MHz i 455kHz, a więc częstotliwość sygnału lustrzanego jest o 42,8MHz odległa od częstotliwości sygnału użytecznego, co znacznie ułatwia filtrację.
Zasada działania
Proponowany odbiornik jest urządzeniem z podwójną przemianą częstotliwości, a jego schemat blokowy przedstawia rys.3. Niskoszum-ny, strojony wzmacniacz wejściowy, zbudowany na te tr odzie MOS ma wzmocnienie około nieco zależne od wartości zasilania. Za wzmacniaczem znajduje się filtr pas-mowo-przepustowy o częstotliwości środkowej 145MHz i paśmie 2MHz, który zapewnia
15dB, napięcia
Elektronika Praktyczna 11/97
11
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Poziom dB 1:18,09dBdla145MHz 2:0.323dBdla123,6MHz 3:7.868dBdla168,4MHz Poziom dB 1:15,59dBdla145MHz Z:-19.215dBdla135MHz
40 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40
30 20 10 0 -10 -20 -30 -40
,1 -1
r I \
I 3' \ / \
z / \
/ A / \
/ /V '2 \
/ V
/
65 85 125 105 145 165 185 205 225 105 115 125 135 145 155 165 175 185
Częstotliwość [MHz] (4 (b)
Rys. 5. Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza wejściowego (a) oraz wzmacniacza wejściowego z filtrem (b).
znaczne tłumienie sygnałów lustrzanych oraz innych sygnałów spoza pasma.
Sygnał wyjściowy filtru jest podawany na pierwszy mieszacz. Jako mieszacz i generator lokalny zastosowano układ ICl (rys.4). Generator może być przestrajany przy pomocy cewki i diody pojemnościowej w zakresie od 133,3MHz do 135,3MHz. Sygnał wyjściowy mieszacza ma częstotliwość 10,7MHz. Tor pierwszej częstotliwości pośredniej zawiera filtr ceramiczny o paśmie 15kHz oraz wzmacniacz.
Sygnał wyjściowy wzmacniacza pierwszej częstotliwości pośredniej jest podawany na wejście drugiego mieszacza, który wraz z generatorem 10,245MHz mieści się w układzie scalonym IC2. Wartość częstotliwości drugiego generatora lokalnego została tak dobrana, by wartość drugiej częstotliwości pośredniej wyniosła 455kHz.
W torze drugiej pośredniej także zastosowano filtr ceramiczny. Sygnał wyjściowy filtru jest wzmacniany i podawany na ogranicznik, a następnie na demodulator kwadraturo wy, dostrojony do częstotliwości 455kHz. Wszys-
tkie wymienione bloki mieszczą się w układzie IC2.
Sygnał wyjściowy demodulatora jest doprowadzony do wzmacniacza audio IC3, wysterowujące-go głośnik. Układ IĆ2 daje także sygnał sterujący działaniem elimi-natora szumów, zwierającego wejście wzmacniacza w przypadku braku sygnału użytecznego.
Opis układu
Schemat ideowy odbiornika FM na pasmo 2m przedstawia rys.4. Sygnał z anteny jest doprowadzany do układu przez gniazdo SKl. Kondensatory Cl i C2 zapewniają dopasowanie impedancji anteny 5 0L2 do wejścia tetrody MOS. Cewka Li umożliwia dostrojenie wzmacniacza do częstotliwości 145MHz. Sygnał z układu strojonego Cl, C2 i Li jest podawany na jedną z bramek tranzystora TRI, tworzącego nisko szumny wzmacniacz. Druga z bramek jest spolaryzowana przez dzielnik R2/R3 napięciem stałym około 4V, co zapewnia optymalne wzmocnienie i poziom szumów. Obwód wyjściowy TRI jest dostrojony do częstotliwości 145MHz przy pomocy cewki L2.
Kondensatory C5 i C6 zapewniają dopasowanie impedancji wyjściowej wzmacniacza i impedancji wejściowej filtru pasmowego Xl. Rezystor R4 zapobiega powstawaniu oscylacji.
Elementy wchodzące w skład wzmacniacza w.cz. znajdują się blisko siebie, na niewielkiej powierzchni, co grozi powstaniem sprzężenia indukcyjnego między cewkami Li i L2. Aby temu zapobiec, obie cewki znajdują się w kubeczkach ekranujących. Ekranowanie jest także środkiem przeciwdziałającym powstawaniu oscylacji. Rezystor Rl i kondensator C4 zapewniają filtrację napięcia zasilającego.
Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza w.cz. jest przedstawiona na rys.5a. Wprawdzie wzmacniacz wykazuje pewną selektywność, potrzebne jednak jest znacznie wyższe tłumienie sygnału lustrzanego 12 3,6MHz. Zapewnia to filtr Xl, znajdujący się za wzmacniaczem, dostrojony do 145MHz i mający pasmo 2MHz. Wypadkowa charakterystyka częstotliwościowa tych dwóch bloków znajduje się na rys.5b -tłumienie poza pasmem jest znacznie wyższe i poziom sygnału lustrzanego zostanie w dużym stopniu zredukowany.
Sygnał z wyjścia filtru Xl jest podawany przez kondensator C7 na wejście pierwszego mieszacza. Mieszacz i generator lokalny wchodzą w skład układu scalonego ICl - podwójnie zrównoważonego mieszacza/generatora NE602. Generator wymaga zewnętrznego układu strojonego.
Większość elementów znajdujących się na schemacie na lewo od układu ICl (rys .4) wchodzi w skład generatora. Elementy R8, R9 i VRl tworzą regulowany dzielnik napięcia, który służy do strojenia generatora. Napięcie
OUT
D2 D3
1N414B 1N4148
Ś C44 Ś100nF
Zasilanie
zewnętrzne
11..16VDC
13,8V (Voo)
-*- ov
Rys. 6. Schemat ideowy zasilacza sieciowego odbiornika wraz z gniazdem do doprowadzenia zasilania napięciem stałym (akumulator).
Elektronika Praktyczna 11/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
z dzielnika jest filtrowane przez kondensator C14 i podawane przez rezystor R7 na diodę pojemnościową VDl. Pojemność diody zmienia się ze zmianami przyłożonego (w kierunku zaporowym) napięcia, co powoduje zmianę częstotliwości rezonansowej układu strojonego.
Pozostałe istotne elementy obwodu generatora to kondensatory C12, C13 i cewka z rdzeniem ferrytowym L3. Rdzeń służy do przestrajania częstotliwości środkowej filtru - dla wartości elementów jak na schemacie w okolicy 134,3MHz.
Układ IC2 zapewnia automatyczną regulację częstotliwości, co pomaga skompensować dryft generatora lokalnego, wynikający ze zmian temperatury itp. Napięcie wyjściowe układu ARCz jest filtrowane przez elementy R12/C16, po czym przez rezystor Rll podawane na bazę tranzystora TR2. TR2 zmienia napięcie docierające do diody pojemnościowej w sposób zapewniający śledzenie częstotliwości sygnału wejściowego.
Sygnał z wyjścia pierwszego mieszacza (wyprowadzenie 5 układu ICl) jest podawany na filtr ceramiczny X2 o częstotliwości środkowej 10,7MHz, zaś sygnał wyjściowy filtru jest doprowadzany do bazy tranzystora TR3, pracującego w konfiguracji WE, spolaryzowanego przy pomocy rezystorów R13 i R14. Sygnał ze wzmacniacza dociera do wejścia drugiego mieszacza przez kondensator Cl7. Drugi mieszacz wraz z generatorem wchodzą w skład układu IC2 (MC3359).
Generator wykorzystuje jako element ustalający częstotliwość rezonator kwarcowy X3 o częstotliwości 10,245MHz. Kondensatory C18 i C19 stanowią także zewnętrzne elementy generatora.
Jak wynika z wartości częstotliwości obu generatorów lokalnych druga częstotliwość pośrednia wynosi:
10,7MHz-10,245MHz=455kHz i taka właśnie jest częstotliwość środkowa ceramicznego filtru X4. Sygnał wyjściowy filtru jest wzmacniany i ograniczany w układzie scalonym IC2. Ogranicznik eliminuje wahania amplitudy sygnału, co jest jedną z podstawowych zalet układów FM.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
(warstwowe metalizowane, 0,25W 5%)
Rl: 220O R2, R22: lOOkO R3: 82kO R4: 47O R5: 270O
Ró, Rló, R20, R23: lOkO R7, R21: 150kO R8, RIO: 4,7kQ R9, R13: 39kO Rll: 1MO R12, R14, R25: lkO R15: 22kO R17: 3,90 R18: 5,ókQ R19: 15kO R24: 56kO
VR1: 4,7kQ, obrotowy, liniowy, węglowy
VR2: 10kQ, obrotowy, logarytmiczny, węglowy VR3: lOkO, obrotowy, liniowy, węglowy Kondensatory
(ceramiczne monolityczne, raster 2,5mm, jeśli nie określono inaczej) Cl: 6,8pF C2: 27pF
C3, C20, C21, C23, C33, C41: lOnF
C4, C8, C12, C17, C31, C32: lnF C5: 8,2pF C6, Cl8: 39pF C7: 330pF
C9, C14, C15, C22, C24, C26, C27, C30, C36-C39, C43, C44: lOOnF
CIO, Cli: 15pF C13: lOpF
Cló, C40: 10mF/16V, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne C19: 220pF
C25, C34: 1[jF/1óV, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne C28: 3,3nF
C29: 10mF/16V, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne C35: lOOpF
C42: 470mF/50V, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne Półprzewodniki
VD1: BB405, dioda pojemnościowa
D1..D4: 1N4148 D5: zielona dioda LED z uchwytem montażowym TRI: BF981 (tetroda MOS)
TR2: BC182B TR3: 2N2222
ICl: NE602AN (podwójnie zrównoważony mieszacz/ generator)
IC2: MC3359P (zrównoważony mieszacz/generator/demodulator: ULN3859) IC3: LM386
IC4: 78L08 stabilizator 8V/100mA IC5: 78L15 stabilizator 15V/100mA REC1: mostek prostowniczy DB005 5OV/1A (obudowa DIL 4-nóżkowa) Różne
LI, L2: cewka VHF Toko S18 z rdzeniem ferrytowym, 3,5 obrotu, z kubkiem ekranującym (pomarańczowa) L3: cewka VHF Toko S18 z rdzeniem ferrytowym, 2,5 obrotu, z kubkiem ekranującym (czerwona)
L4: cewka Toko LMC4202A 7E z rdzeniem ferrytowym, 7mm, 455kHz (czarna) Różne
Xl: filtr pasmowy 145MHz 271MT1008
X2: filtr ceramiczny 10,7MHz 10M15A
X3: rezonator kwarcowy 10,245MHz
X4: filtr ceramiczny 455kHz CFU455D2
LSI: głośnik 8O/5W, średnica 7óómm
SK1: gniazdo BNC do montażu do obudowy
SK2: gniazdo zasilania 2,5mm Sl: przełącznik jednobiegunowy, jednopozycyjny
S2: przełącznik dwubiegunowy, dwupozycyjny sieciowy FS1: bezpiecznik sieciowy 250mA 20mm z gniazdkiem montowanym do obudowy
Tl: transformator sieciowy 220V, 15V/250mA płytka drukowana obudowa metalowa o wymiarach 203mmxl27mmx51mm, 8-nóżkowa podstawka DIL 2szt., 18-nóżkowa podstawka DIL, pokrętło z tworzywa 3szt., odgiętka do przewodu sieciowego, końcówki lutownicze, kołki dystansowe 4 szt. z nakrętkami, przewód (plecionka), przewód ekranowany, kabel sieciowy, cyna itp.
Elektronika Praktyczna 11/97
13
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Sygnał wyjściowy ogranicznika jest poddawany demodulacji kwadraturowej przy wykorzystaniu układu strojonego, zawierającego indukcyjność L4 i rezystor R15. Kondensator C2 2 służy do odprzęgania zasilania.
Sygnał wyjściowy demodulatora jest rozdzielany na dwa tory. W pierwszym z nich, przed podaniem przez kondensator C4 na wzmacniacz niskiej częstotliwości IC3, sygnał jest poddawany filtracji dolnoprzepustowej przez elementy R16 i C23. Filtracja ta nosi nazwę deemfazy. Jej użycie wynika z konieczności skompensowania uwydatnienia wyższych częstotliwości przez układ preem-fazy znajdujący się w nadajniku. W ten sposób obniża się także poziom szumów wyższych częstotliwości w odbiorniku. Potencjometr VR2 służy do regulacji poziomu sygnału ze wzmacniacza akustycznego z układem IC3 (LM386). Elementy C27 i R17 zapewniają prawidłowe obciążenie wzmacniacza w zakresie wyższych częstotliwości, dla których wzrasta impedancja głośnika. Kondensator C25 ustala poziom wzmocnienia, a elementy R18 i C28 ograniczają poziom szumów generowanych przez wzmacniacz dla większych wzmocnień. Kondensator C3 0 służy do odsprzęgania napięcia zasilania.
Eliminator szumów
Drugim torem, do którego dociera sygnał wyjściowy demodulatora, jest eliminator szumów. Syg-
nał z wyprowadzenia 10 układu IC2 jest podawany przez rezystor R19 na aktywny filtr pasmowo-p rzep u sto wy, zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym mieszczącym się w układzie IC2 z elementami zewnętrznymi R20, R21, C31 i C32. Częstotliwość środkowa tego filtru wynosi około 12kHz.
Przy braku sygnału użytecznego na wyjściu demodulatora występują szumy lub bardzo nieprzyjemne gwizdy interferencyjne. Filtr aktywny 12kHz wzmacnia takie sygnały, które następnie z wyprowadzenia 13 układu IC2 są podawane przez kondensator C33 do układu detektora szczytowego. Do sygnału tego jest dodawane także napięcie stałe, ustalane przez dzielnik rezystancyjny R24 i VR3. Detektor szczytowy zawiera elementy Dl, C34 i R22. Kondensator C34 utrzymuje wartość szczytową sygnału (z dodaną składową stałą) przez czas określony przez stałą czasową C34*R22.
Gdy napięcie na kondensatorze C34 osiąga wartość około 0,7V, wewnętrzny tranzystor układu IC2 zostaje nasycony i zwiera do masy sygnał wejściowy wzmacniacza akustycznego, dzięki czemu gwizdy nie docierają do głośnika. W sytuacji gdy poziom sygnału użytecznego jest dostatecznie wysoki, napięcie na kondensatorze C34 będzie niższe od 0,7V i sygnał ten będzie wzmacniany oraz doprowadzany do głośnika.
Poziom szumu, przy którym następuje włączenie eliminatora, ustalany jest potencjometrem VR3.
Zasilacze
W odbiorniku są prowadzone dwa zasilania - jednym z nich jest 13,8V lub napięcie z akumulatora, zasilające wzmacniacz wejściowy oraz wzmacniacz akustyczny, drugim zaś stabilizowane napięcie 8V, zasilające pozostałe układy odbiornika. Napięcia tego dostarcza układ IC4 (LM78L08, lOOmA) z kondensatorami C38, C39, C40.
Schemat zasilacza wzmacniacza wejściowego i wzmacniacza akustycznego przedstawia rys.6. Napięcie 15V z uzwojenia wtórnego transformatora Tl jest prostowane przez mostek RECl i wygładzane przez kondensator elektrolityczny C42. Napięcie to jest podawane na wejście stabilizatora IC5, dającego stabilizowane napięcie 15V. Kondensatory C43 i C44 odsprzęgają zasilanie i zapobiegają ewentualnym oscylacjom.
Diody D2 i D3 obniżają wartość napięcia stabilizowanego do około 13,8V, a także separują akumulator i układ zasilacza sieciowego. Zewnętrzne napięcie zasilania jest doprowadzane przez gniazdo SK2, diodę D4 i włącznik zasilania Sl. Jeśli więc do urządzenia jednocześnie jest doprowadzone zasilanie akumulatorowe i sieciowe, to akumulator zostanie odseparowany od napięcia 13,8V. Dioda LED D5 z rezystorem R25 jest wskaźnikiem włączenia zasilania odbiornika. Duncan Boyd
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday Practical Electronics".
14
Elektronika Praktyczna 11/97
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
elektronika praktyczna 09 1997
elektronika praktyczna 08 1997
elektronika praktyczna 10 1997
elektronika praktyczna 02 1997
elektronika praktyczna 06 1997
elektronika praktyczna 07 1997
elektronika praktyczna 05 1997
elektronika praktyczna 03 1997
elektronika praktyczna 01 1997
elektronika praktyczna 12 1997
elektronika praktyczna 04 1997
Elektronika Praktyczna 1997 02
elektronika praktyczna 2002
elektronika praktyczna 2000
elektronika praktyczna 1998
elektronika praktyczna 2002 2
ELEKTROTECHNIKA ulotka 11
elektronika praktyczna 2000 2
więcej podobnych podstron