Ikćw hobbbtów I
1/97 � styczeń � 5 zł 30 gr � 53 000 zł
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Audio auxiplexer, część 2
Koń czy my opis
uniwersalnego przełącznika
audio omówieniem zasad
obowiązujących podczas
montażu i sposobu
uruchamiania układu.
Montaż układu
Układ modelowy został zmontowany na płytce prototypowej z otworami o średnicy 1 mm. Montaż głównej płytki należy zacząć od zworek z drutu i podstawek pod układy scalone, po czym wlutowuje się rezystory, kondensatory i tranzystory. Kondensatory Cl i C2 są kondensatorami elektrolitycznymi , trzeba więc przy ich montażu uwzględnić polaryzację, posługując się rysunkiem rozmieszczenia elementów. Dotyczy to oczywiście także tranzystorów.
Do punktów połączeniowych P1..P17 należy wlutować szpilkowe końcówki lutownicze lub wprost przewody. W prototypie użyto takich połączeń również do wejść RT1, LT1..RT5, LT5. Ale można zamiast tego celu zastosować wygodniejsze w użyciu ale droższe złącza.
Oprócz tego, połączenia ze sobą wymagają punkty Al, A2 i A3, jak również Bl, B2 i B3. Instalacja diodowego wyświetlacza LED wymaga wykonania połączeń punktów Ql z Q2 i Q3 z Q4.
Punkty P2..P6 zgrupowano razem dla ułatwienia połączenia płytki odbiornika z płytką główną oraz z przyciskami S1..S4. Przed montażem układów CMOS, ICl, IC3 i IC5, trzeba odprowadzić ładunek elektryczny ze swojego ciała i zachować normalne w takim wypadku środki zabezpieczające przed ich zniszczeniem elektrycznością statyczną.
Montaż płytki drukowanej odbiornika zdalnego sterowania należy zacząć od zworek z drutu i rezystorów. Potem trzeba wlutować diody D2 i D3, pamiętając
0 poprawnym ich ukierunkowaniu. Następnie wlutowuje się podstawki dla wszystkich układów scalonych, oraz kondensatory
1 tranzystor, nie zapominając o właściwym ich ukierunkowaniu. Na koniec wmontowuje się VRl.
Punkty P2A..P7A płytki odbiornika łączy się z punktami
P2..P7 płytki głównej (można do tego celu użyć odcinka 6-przewodowego kabla taśmowego), a punkt P16A/P17A z punktami P16 i P17 na płytce głównej. Można do tego zastosować szpilkowe końcówki lutownicze, nie jest to jednak konieczne.
Sprawdzenie i regulacja
Na obu płytkach przed włączeniem zasilania musi zostać dokładnie sprawdzona jakość wszystkich połączeń lutowanych i usunięte wszystkie ewentualne zwarcia. Do testowania bez odbiornika muszą zostać wlutowane zworki LK1 i LK2.
Baterię lub zasilacz napięcia stałego 9V do 12V należy przyłączyć do punktów Pl (+) i P8 (-) i sprawdzić pobór prądu. Wystarczy w tym celu do rezystora Rl przyłączyć multimetr i mierzyć na nim spadek napięcia. Poprawna jego wielkość wynosi 0,2V do 0,3V i oznacza pobór około lOmA.
Przy założeniu napięcia zasilania 12 V (P1..P8), napięcie na płaszczyźnie VDD płytki drukowanej (P6, końcówki 16 ICl, IC3 i IC5, oraz 5 IC2 i 7 IC4) powinno wynosić około 11,8V (około 8,8V przy napięciu zasilania 9V). Wszystkie te napięcia są odnoszone do punktu P8 na płaszczyźnie VEE płytki drukowanej. Napięcie w punkcie P7, na płaszczyźnie Vss płytki drukowanej, powinno być równe połowie napięcia w punkcie P6.
Poprawność stopni wejściowych można sprawdzić mierząc napięcia emiterowe wszystkich tranzystorów. Spadek napięcia na każdym rezystorze obwodu bazy powinien wynosić około 0,2V, a na każdym złączu baza-emiter około 0,6V (niezależnie od napięcia zasilającego).
Stan LED Dl i D2 będzie teraz przypadkowy. Jeżeli wszystko jest w porządku, po zwarciu kawałkiem drutu lub szczypcami punktów P2 i P6, obie LED powinny
Elektronika Praktyczna 1/97
17
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
OUTPUT PHONO SOCKETS
\
LT2 RT2 LT3 RT3 LT4 RT4 LT5 RT5
SK1 SK2 SK3 SK4 SK5 SK6 SK7 SK8 SK8 SK10
PP3
BATTERY CLIP
0V CONNECTION
Rys. 8. Schemat połączeń głównej płytki drukowanej z płytką odbiornika oraz pozostałymi podzespołami układu. Schemat u góry z prawej pokazuje połączenia przełącznika przyciskowego, gdy odbiornik nie został użyty.
świecić się blado. W wyniku zwarcia P5 i P6, obie powinny zaświecić się jasno. Teraz można wmontować główną płytkę do obudowy. Jeżeli jednak jest przewidziane zdalne sterowanie, to przedtem należy usunąć zworki LKl i LK2 i przeprowadzić następującą procedurę: do płytki odbiornika trzeba tymczasowo przylutować fotodiodę Dl. Jej ostateczna pozycja będzie zależała od użytej obudowy. Połączenia płytki odbiornika z płytką główną można dokonać po upewnieniu się, że układy na płytce głównej działają poprawnie. Trzeba teraz włączyć napięcie zasilające i sprawdzić w stosunku do Vss, czy pojawi się ono w punkcie P6A (VDD), na końcówce 8 ICl, 16 IC2 i 16 IC3. W podobny sposób należy następnie zmierzyć napięcia w różnych punktach odbiornika. Napięcie na katodzie Dl powinno być bliskie napięciu VDD, podobnie jak wyjście 4 IC2. Licznik IC3 powinien być skasowany, czego dowodem jest stan wysoki (VDD) na wyjściu 3 IC3. Napięcie na wyjściu 1 ICl, takie samo jak na wejściu 3 ICl, powinno wynosić od 1,5V do 3V.
Przyczyną zbyt dużej lub zbyt małej jego wielkości może być wadliwy TRI lub R3.
Należy teraz przyłączyć multi-metr do wyjścia 7 ICl i obracać suwakiem potencjometru montażowego VRl. Na przeważającej części jego zakresu napięcie to powinno być małe (poniżej 100mV), ale w pewnym punkcie przerzucać się do około VDD - 1,5V. Właściwą pozycję suwaka osiąga się obracając nim powoli z powrotem, aż napięcie spadnie ponownie do około 0V.
Poprawne działanie odbiornika można teraz sprawdzić za pomocą pilota zdalnego sterowania. Po skierowaniu go na fotodiodę Dl trzeba nacisnąć przycisk obserwując równocześnie wskazania przyłączonego do wyjścia 13 IC2 (punkt P16A/P17A) woltomierza. Wyjście powinno przerzucić się do stanu wysokiego i w nim pozostawać, jeżeli pilot jest systemu opisanego na rys. 7a. Jeżeli jednak zachowuje się w sposób opisany na rys. 7b, to w ciągu 2 sekund wyjście 13 IC2 powróci do stanu niskiego. Po zwolnieniu przycisku pilota wyjście 13 powinno po dwóch sekundach powrócić do
stanu niskiego niezależnie od rodzaju pilota. Jeżeli tak się nie dzieje, trzeba przekręcić VRl jeszcze odrobinę dalej. Kondensator C8 eliminuje tendencję IClb do oscylacji. W razie problemów z jego oscylacjami należy sprawdzić czy pojemność C8 jest właściwa.
Kolejne krótkie naciśnięcia przycisku pilota powinny wywoływać przerzucanie się IC3 z wyjścia na wyjście, co potwierdzają napięcia w punktach P2A..P5A.
Prototyp został umieszczony w obudowie z plastyku ABS o wymiarach zewnętrznych 175mm x 130mm x 58mm. Jest ona wyposażona w boczne i górne szczeliny wentylacyjne, nie są one jednak konieczne. Płytę przednią i tylną wsuwa się w prowadnice w górnej i w dolnej części obudowy.
W płycie tylnej wywiercono 14 otworów o średnicy 6,5mm na gniazdka wejściowe i wyjściowe. W przedniej płycie znalazły miejsce otwory na wyłącznik, dwie LED wyświetlacza i (w wariancie bez zdalnego sterowania) cztery przyciski. Prototyp został przystosowany do zdalnego sterowania, wykonano więc w płycie czołowej kwadratowy otwór 5mm dla fotodiody.
Obie części obudowy, górna i dolna, są wyposażone w słupki z otworami. Dzięki temu główną płytkę można było przykręcić wkrętami samogwintującymi do górnej części obudowy, a płytkę odbiornika do dolnej.
Uchwyty LED wmontowano w dwóch otworach o średnicy 4,5mm w płycie czołowej. LED łączy się z punktami P9, P10 i Pil na płytce głównej za pomocą trzech przewodów. LED D2 powinna zostać umieszczona w lewej, a D3 w prawej pozycji, zgodnie z logiką wyświetlania.
W razie zasilania z baterii, umieszcza się ją wewnątrz obudowy. Czarny przewód zatrzasku baterii łączy się z punktem P8, a czerwony z jedną z końcówek wyłącznika Sl. Drugą końcówkę wyłącznika łączy się z punktem Pl.
Umocowanie diody Dl we właściwym miejscu będzie ułatwione, jeżeli od tyłu płyty czołowej ponad otworem przyklei się
18
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
WYKAZ ELEMENTÓW
Część główna Rezystory
0,25% węglowe warstwowe lub
lepsze
Rl: 22Q
R2...R5: lOOka
R6: l,2kn
R7, R8, Rl 1, R12, , R16, R19, R20,
R23, R24, R27, R28: 51kQ
R9, RIO: 24kO
R13, R14, R17, R18, R21, R22, R25,
R26, R29, R30: 4,7kQ
Kondensatory
Cl: 100^F/25V, stojący
C2: 10p.F/16V, stojący
C3: 220nF/16V/ ceramiczny
mi ni dyskowy
C4...C7: 1jiF/35V, tantalowy
C8...C17: lOOnF, poliestrowy
Półprzewodniki
DL D2: $3mm zielona LED
TRI, TR2: BC557, pnp
TR3...TR12: BC547, npn
IC1: 4532B, 8-bitowy koder
priorytetowy
IC2: 74LS75N, podwójny zatrzask
2-bitowy
IC3, IC5: 4052B podwójny 4-
obwodowy multiplekser audio
IC4: 741, wzmacniacz operacyjny
Różne
S1...S4: przycisk zwiemy (zob.
tekst)
S5: jedno obwodowy wyłącznik
suwakowy
SK1...SK14: gniazdko fono do płyty
czołowej
8-stykowa podstawka do układów
scalonych
4 16-stykowe podstawki do
układów scalonych
podwójny przewód ekranowany
audio, Im
obudowa plastykowa 175mm
x 130mm x 58mm
bateria 9V z zatrzaskiem
szpilkowe końcówki lutownicze
przewód montażowy
kawałek uniwersalnej płytki drukowanej o szerokości dwóch pasków (12mm x 8mm). Wyprowadzenia LED można skrócić i w taki sposób przy lutować do pasków, aby fotoczuła strona diody znalazła się na przeciw otworu. Za pośrednictwem tej płytki łączy się następnie diodę z płytką odbiornika skrętką nie dłuższą niż lOcm.
Do połączenia zostaną jeszcze wejściowe i wyjściowe gniazdka audio. Powinny one zostać przeprowadzone pojedynczymi lub podwójnymi przewodami ekranowanymi. Na rys. 10 pokazano wspólne połączenie masy wszystkich gniazdek wraz z ekranami przewodów do VEE za pomocą np. miedzianej linki. Ekrany powinny zostać połączone z masą z jednej tylko strony dla uniknięcia pętli sprzężeń z masą, mogących spowodować zakłócenia. Nie można przy tym zapomnieć o konieczności zapewnienia połączenia masy multipleksera z urządzeniami, z którymi się go łączy.
Trzeba także pamiętać o kondensatorach C4...C7, łączących gniazdka wyjściowe z główną płytką drukowaną.
Użytkowanie
Prototyp Audio Auxiplexera wraz z odbiornikiem zdalnego sterowania działa poprawnie nawet przy na wpół rozładowanej baterii o napięciu 7,5V, chociaż zalecane napięcie wynosi od 9V do 12V. Objawem rozładowania baterii jest brak reakcji na sygnały podczerwieni.
Jak już wspomniano, wejścia audio należy traktować jako typowe, to znaczy multiplekser będzie przełączał sygnały o pełnym paśmie i umiarkowanej amplitudzie. Przy projektowaniu w zasadzie brano pod uwagę amplitudę lVsk ale nie ma przeszkód, aby nie można było stosować amplitud do 2,2Vsk (6Vpp) przy zasilaniu 12V. Normalny poziom wejściowy może być jednak mniejszy, np. 250mVsk.
Zasięg pilotów zdalnego sterowania, zasilanych baterią 9V jest znacznie większy niż tych, zasilanych dwoma ogniwami 1,5V. Szklana soczewka (droga) powiększy zasięg, ale raczej nie jest tu potrzebna. Zasięg 4 do 10 metrów z naddatkiem zaspokoi wymagania większości pomieszczeń o typowych rozmiarach. Próbowano także filtru podczerwieni przed diodą, ale uznano go za zbyteczny w normalnych warunkach. Zresztą fotodiody podczerwieni zazwyczaj mają własny filtr wewnętrzny.
Jeżeli licznik wydaje się zbyt czuły na pojedyncze naciśnięcia przycisku, to można zwiększyć
stałą czasową R8, C7, podwyższając np. oporność rezystora. Wymagana oporność daje się dobrać przez zmienianie jej co 10kQ czy 20kQ.
Dodatkową zaletą zdalnego sterowania jest możliwość wyłączenia dźwięku przez przełączenie wzmacniacza na nieczynne, albo wolne wejście. William E. Chester, EwPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją "Everyday with Practical Electronics".
WYKAZ ELEMENTÓW
Odbiornik Rezystory
0,25% węglowe warstwowe lub
lepsze
Rl: 3,9kn
R2, R9: 10kO
R3: lMn
R4: 4,7kn
R5: l,2kQ
R6: lOOka
R7: 2,2kQ
R8, R12: 120kO
RIO: 4,7MQ
Rl 1: 680kO
VR1: 47kQ, miniaturowy
potencjometr montażowy
Kondensatory
Cl, C9: 2,2n.F/25V, stojący
C2: 68nF/100V, poliestrowy
C3: lOOpF, polistyrenowy, 5%
C4, C5: 47nF/100V/ poliestrowy
Có: 100nF/100V, poliestrowy
C7: 470nF/100V/ poliestrowy
C8: lnF, ceramiczny
Półprzewodniki
Dl: TIL100, lub podobna,
fotodioda
D2, D3: 1N4148
TRI: BC550, lub BC109C, npn
IC1: LM358 podwójny wzmacniacz
operacyjny
IC2: 74HC123 podwójny
przedłużalny przerzutnik
monostabilny
IC3: 4017B licznik dziesiętny
Różne
8-stykowa podstawka do układów
scalonych
2 16-stykowe podstawki do
układów scalonych
szpilkowe końcówki lutownicze
złącze 5-stykowe (zob. tekst)
przewód taśmowy
przewód montażowy
Elektronika Praktyczna 1/97
19
Systemy automatyki
firmy Allen-Bradley, część 8
Komputer w systemach sterowania, część 1
W artykule zaprezentowane
zostały dwa najbardziej
rozpowszechnione zastosowania
komputera układach automatyki:
jako urządzenia programującego
sterowniki typu PLC i lokalne
terminale operatorskie oraz jako
stacji nadrzędnej umożliwiającej
wizualizację procesu i sterowanie
nim poprzez generowane dane.
Przedstawione zostały wzorcowe
w swoich klasach pakiety
RSLogix 500 oraz szczególnie
szeroko pakiet RSYiew.
Dynamiczny rozwój techniki komputerowej, połączonej z ciągle malejącymi cenami poszczególnych urządzeń, spowodował, że trudno dziś sobie wyobrazić funkcjonowanie biura czy sklepu bez obecności komputera oraz drukarki laserowej. Masowe rozpowszechnienie się komputerów, oraz, a może przede wszystkim, pojawienie się przekonania w społeczeństwie o korzyściach płynących z ich użytkowania spowodowały, że zaczęto się interesować zastosowaniem systemów informatycznych także i w przemyśle.
Pierwsze systemy pojawiły się już w latach 80-tych, wraz z maszynami PDP-11. Zadaniem ich było głównie gromadzenie danych i wspomaganie operatorów. Wraz z powstawaniem
RSUew
Wbudowany drirar
Aplikacja Windowa
Karty
komunikacyjne Allen-Bradley
Senmr
DDE
Karty komunikacyjna
Innych producentów
Rys. l.
coraz to bardziej niezawodnych systemów czasu rzeczywistego (IRMX, QNX) zaczęto stosować komputery również jako urządzenia samoczynnie generujące sterowania poprzez wbudowane karty I/O. Wymagało to jednak bardzo dokładnego przygotowania systemu, tak by zapobiec możliwości zawieszenia systemu i poprzez to prowadzenia procesu technologicznego bez kon- VSl troli. Z tego też powodu zarysował się ciągle pogłębiający się podział kompleksowego systemu automatyki na układy bezpośredniego sterowania procesem (w postaci sterowników oraz lokalnych terminali) wyposażone w stosunkowo proste acz niezawodne systemy operacyjne oraz komputery nadrzędne. Zadanie tych ostatnich polega obecnie na wizualizacji oraz na analizie danych i dostarczaniu jej wyników do sterowników. W ten sposób układ sterowania uodparnia się na ewentualne awarie komputera, gdyż w wypadku jej wystąpienia sterowniki w dalszym ciągu pracują, korzystając z ostatnio otrzymanych danych.
Przyjrzyjmy się teraz typowej strukturze komputerowego systemu sterowania, przedstawionej na rys. 1. Możemy tu wyszczególnić trzy poziomy:
/ poziom kart komunikacyjnych, służących do wymiany informacji ze sterownikami (szeroko omówiony w EP 9/96 oraz EP 10/96), / poziom dri- Rys. 3.
ver'ów organizujących programową obsługę kart,
/ poziom aplikacji reprezentowany przez pakiet wizualizacyjny RSView oraz inne programy takie jak Excel czy Access. Zadaniem środkowego poziomu jest zapewnienie szybkiej oraz bezpiecznej wymiany informacji pomiędzy skrajnymi elementami naszej struktury. Jak zostało to przedstawione na powyższym schemacie do dyspozycji mamy dwie drogi połączenia: bezpośrednią oraz z wykorzystaniem dodatkowego programu: servera DDE. Pierwsza z nich jest z założenia konstruowana do obsługi pewnego ograniczonego zestawu sterowników, najczęściej pochodzą-
-.1 [ilW-fftl-' 1
w Bli *� Ś r>*r
3)6)ffllLIIiTM'tflTJl
**�*- y* Ś ifrfc.i.^n bi -t-b-w �**am *� Ś"Ś Ś m !>ŚŚŚŚŚ m Ś Ś m
n-i------------ m
rum wn rui
Elektronika Praktyczna 1/97
21
Systemy automatyki
Rys. 4.
cych od tego samego producenta. W wypadku RSView, ta droga zapewnia dostęp do czterech kanałów sieci, stworzonych przez Ali en-B rad-ley. Dzięki temu zyskujemy możliwość bardzo szybkiej komunikacji z dołączonymi urządzeniami. Na rys. 2 zaprezentowane zostało okno RSView, pozwalające na definicję kanału bezpośredniego, oraz pełnej jego diagnostyki (timeout, sygnalizacja błędów itp.).
W wielu jednak przypadkach zadania stawiane przed programem obsługi kart są znacznie szersze. Chcielibyśmy np. mieć możliwość sprawdzenia liczby i rodzaju urządzeń w sieci, posiadać dostęp do zawartych w nich danych oraz móc podejrzeć ich programy. Jest to możliwe do zrealizowania jedynie w osobnym programie, uruchamianym niezależnie od programu synoptycznego RSView. W tak zaawansowane opcje wyposażony został pakiet RSLinx, będący jednocześnie serverem DDE. Działanie tego typu połączenia polega na udostępnianiu danych z jednej aplikacji, drugiej przy wykorzystaniu protokołu dynamicznej wymiany danych (ang. Dynamie Data Exchange). Dzięki temu z usług RSLinx, a więc z dostępu do sterowników, mogą korzystać także inne programy pracujące w środowisku Windows jak Excel czy Access. Przy wykorzystaniu tego mechanizmu możemy zatem dokonać zarówno połączenia sterowników Al-len-Bradley z dowolnym systemem wizualizacyjnym jak i sprzętu innych firm z pakietem RSView. Przykładowe okno RSLinx pokazujące sieć sterowników przedstawione zostało na rys. 3.
Dodatkową zaletą stosowania pakietu RSLinx jest możliwość uruchomienia łącza NetDDE pozwalają-
driver ów budowania
Rys. 5.
cego na transmisję danych nie tylko między aplikacjami ale i pomiędzy komputerami połączonymi poprzez sieć Ethernet.
Posiadając już dostęp do sterowników poprzez poziom możemy przystąpić do systemu nadrzędnego.
Pierwszym etapem jest stworzenie odpowiednich obrazów graficznych, symbolizujących proces przemysłowy. Dzięki przygotowanym już bibliotekom możemy w bardzo szybki i łatwy sposób dokonać konfiguracji ekranów wklejając np. obraz przodu regulatora PID, pokazanego na rys. 4, przy wykorzystaniu techniki przeciągnij i upuść (ang. drąg and drop). Wszystkie przygotowane rysunki mogą być dowolnie poprawiane, łączone w grupy oraz nakładane czego najlepszym przykładem jest szablon wykresów pokazany na rys. 5. W niektórych wypadkach można skorzystać z opcji importu plików graficznych w formacie *.bmp, *.dxf czy *.wmf. Po narysowaniu ekranu (lub ekranów) wskazane jest przyporządkowanie poszczególnym obiektom różnych funkcji. W celu zapewnienia twórcy pełnej dowolności, pakiet RSView zapewnia każdemu obiektowi szereg opcji takich jak: /wypełnienie podanego obszaru (np. różnego typu wykresy słupkowe), /atrybut widzialności pozwalający na nadawanie obiektowi koloru tła,
/pozycja zmieniana zarówno w pionie jak i w poziomie,
' ^ Rys. 6.
/rozmiar obiektu (szerokość, wysokość) oraz jego orientacja (obrót), których zmiana jest zależna od wartości etykiety lub odpowiedniego wyrażenia skojarzonego z daną opcją.
Zakres tych zmian oraz odpowiadającą im modyfikację obiektu określa się poprzez wskazanie stanów: początkowego oraz końcowego i podanie liczby stanów pośrednich. Obok opcji zmienianych w sposób ciągły istnieje również możliwość sterowania:
/kolorem obiektu w której każdej barwie przyporządkowana jest inna wartość etykiety, a także /reakcją na naciśnięcie obiektu myszką poprzez wskazanie komendy do wykonania przy naciśnięciu lub zwolnieniu przycisku. Warto tu zwrócić uwagę na bardzo wygodny układ folderowy wszystkich opcji (rys. 6). Pozwala to programiście na szybką analizę zależności opisujących dany obiekt. Rafał Tutaj
Autor jest pracownikiem działu AI-Jen-Bradley firmy Elmark
22
Elektronika Praktyczna 1/97
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ TEST
W ramach działu "TEST" przedstawiamy Czytefnikom narzędzia, programy i oprzyrządowanie pomocnicze, które sq wykorzystywane w pracowniach konstrukcyjnych i faboratoriach efektronicznych. Opisy, które prezentujemy, sq wynikiem badań prowadzonych w faboratorium AVT. Zadaniem "TESTu" jest dostarczanie pełnej i kompetentnej informacji o aktuafnej ofercie krajowego rynku.
Pubfikowane w przegfqdzie ceny podajemy zgodnie z grudniowymi cennikami dystrybutorów i producentów opisywanych urządzeń i programów. Nie zawierają one podatku VAT (22%).
Programatory uniwersalne
Programatory są
urządzeniami
niezbędnymi w każdej
współczesnej pracowni
kon strukcyjn ej
elektroniki. Na
krajowym rynku
dostępnych jest bardzo
wiele typów
programatoró w
o różnym
przeznaczeniu,
odmiennych
możliwościach, no
i oczywiście cenie.
Atrakcją tego
przeglądu jest kupon,
który umożliwia
zakup prezentowanych
urządzeń
z rabatem 5%!
Najpopularniejszą wśród użytkowników grupą programatorów są urządzenia uniwersalne, przeznaczone do programowania szerokiej gamy układów. Popularność urządzeń należących do tej grupy wynika z faktu, że współczesny elektronik zmuszony jest coraz częściej korzystać z szerokiej gamy układów programowalnych, ponieważ gwarantują one maksymalne bezpieczeństwo projektu, dobre parametry użytkowe, a także możliwość taniej i szybkiej modyfikacji jego właściwości.
Ponieważ na rynku elektroniki spotyka się bardzo wiele typów układów programowalnych, a nie powstał do dnia dzisiejszego fi chyba nie powstanie) żaden światowy standard programowania, praktycznie każda nowa rodzina układów wymaga dokonania zaawansowanych uzupełnień lub przeróbek w wyposażeniu programatora lub programu sterującego jego pracą. Przykładem takiej rodziny układów mogą być procesory firmy At-mel z pamięcią Flash, które pomimo swojej pełnej kompatybilności funkcjonalnej z rodziną MCS-51 wymagają specjalnego algorytmu programowania, a ich miniaturowe wersje dodatkowo wymagają modyfikacji rozwiązań sprzęto-
wych. Przykłady tego typu mnożą się wraz z postępem technologii i zwiększaniem się ilości dostępnych na rynku nowych architektur.
Konstruktorzy programatorów poradzili sobie z tymi kłopotami w sposób następujący -zamiast nieustannego przekon-struowywania programatorów o maksymalnie uniwersalnej architekturze, wraz z pojawieniem się nowych układów projektowane są (jeżeli zastosowane pierwotnie rozwiązania sprzętowe nie są wystarczające) specjalne adaptery. Mogą one spełniać rolę prostej "prze-lotki" zmieniającej kolejność połączeń pomiędzy wyprowadzeniami programowanego układu a programatorem, lub (znacznie częściej) spełniają rolę protezy zawierającej wszystkie elementy, których zabrakło w programatorze. Z punktu widzenia użytkowników stosowanie adapterów jest podwójnie kłopotliwe - ich duża ilość zwiększa ryzyko powstania błędu w czasie eksploatacji, po drugie - ich ceny nie są niestety niskie, co znacznie podnosi koszty opracowania urządzeń zawierających układy programowalne nowych generacji.
Tendencja ta nie ulegnie raczej odwróceniu, ponieważ nie jest możliwe zbudowanie
urządzenia w pełni uniwersalnego. Tak więc każdy prezentowany przez nas w "Teście" programator wymaga w stosowania pewnych adapterów.
Pewne wątpliwości wśród Czytelników może budzić zestawienie w jednym przeglądzie prostych programatorów o cenie znacznie poniżej lOOOzł z wyrafinowanymi urządzeniami w cenie kilku tysięcy złotych. Postanowiliśmy bowiem zaprezentować możliwie szeroką gamę programatorów uniwersalnych, czyli takich, przy pomocy których możliwe jest programowanie układów scalonych o różnych architekturach. Pod pojęciem "programator uniwersalny" mieszczą się zarówno programatory obsługujące kilkanaście typów układów, jak i kilka tysięcy. Droższe programatory są typowymi "kombajnami" laboratoryjnymi, urządzenia tańsze zaspokoją standardowe wymagania amatorów i niewielkich firm projektowo-konstrukcyj-nych.
Podczas testów wszystkie urządzenia wykorzystywane były w laboratorium EP do typowych prac konstrukcyjnych, co pozwoliło nam dość dobrze je poznać w działaniu i wychwycić najbardziej dokuczliwe, z punktu widzenia użytkownika, niedogodności.
Programator Delta
Jest to najprostszy spośród prezentowanych programatorów, wyposażony w 32-pinową podstawkę ZIF. Bez dodatkowych adapterów potrafi programować tylko pamięci EP-ROM, EEPROM i Flash oraz testować pamięci SRAM 6264, 62256 i 628128. Zastosowanie specjalnego adaptera pozwala zamienić programator w ernu-lator pamięci EPROM o pojemności do 128kE, nie przewidziano natomiast możliwości programowania prostych układów programowalnych typu GALl6/20V8, czy GAL22VlO. Jest prawdopodobne, że firma ACS pokusi się wkrótce o roz-
szerzenie możliwości programatora o tę grupę układów, ponieważ elastyczna konstrukcja programatora (ma on wbudowany własny, bardzo silny procesor) z pewnością na to pozwala, a grono konstruktorów korzystających z układów PLD bardzo szybko rośnie.
Zakupienie dodatkowych adapterów umożliwia programowanie ponadto: - mikrokontrolerów 8751/52 (także w wersji CMOS),
Elektronika Praktyczna 1/97
TEST
ZALETY
niska cena programatora,
prostyw instalacji i obsłudze,
niewielkie rozmiary i masa,
niewielkie wymagania w stosunku do komputera sterujące
niska cena adapterów,,
przejrzysta dokumentacja,
polskie menu w programie sterującym,
kompletne wyposażenie,
współpraca z komputerem poprzez złącze RS-232.
WADY
konieczność stosowania dużej ilości adapterów, brak możliwości programowania prostych układów PLD, nietrwałe napisy na obudowie programatora, włączenie w skład zestawu zasilacza uniwersalne (programator ma wbudowane zabezpieczenie przed odwróceniem polaryzacji).
89C51/52 (także w wersji 5V],
- mi kro kontrolerów 89C1051/ 2051,
- szeregowych pamięci EEPROM.
Z praktyki wiadomo, śe duża ilość przystawek do programatora jest mocno kłopotliwa w użyciu, swłasscsa w pracowniach konstrukcyjnych. Niedogodność ta jest w snacs-nym stopniu rekompensowana prses niska cenę. adapterów (40..50 zł).
Programator umieszczony sostał w estetycznej obudowie firmy Eopla, stosowanej także prses innych producentów.
Pewne sastrseżenia budsi jakość opisów wykonanych na obudowie. Jest bardso prawdopodobne, że prsy bardsiej intensywnym użytkowaniu zo-
staną one starte, co może powodować kłopoty prsy instalowaniu układów w obudowach różnych typów w podstawkę..
Duże kłopoty może spowodować także sasilacs, jaki sostał sałacsony do sestawu prses producenta - jest to sasilacs uniwersalny o regulowanym skokowo napięciu wyjściowym i (!) ustawianej pola-rysacji. Znacsnie lepssym ros-wiasaniem byłoby sastosowanie typowego sasilacsa bes regulacji.
Program sterujący praca programatora umożliwia programowanie wielu układów seryjnie i doskonale spisuje się pracując w sesji DOS systemu Windows.
Producent i dystrybutor: ACS Elektronik.
Programator Sprint Plus 48
Programator Sprint Plus 48 jest prawdsiwym laboratoryjnym "kombajnem", potrafi bowiem saprogramo-"wać, bes koniecsności stosowania dodatkowych adapterów, niemal wssystkie układy w obudowach typu DIL, o ilości pinów do 48 (sasto-sowana sostała podstawka ZIF-48). Prsy pomocy dodatkowych adapterów możliwe jest programowanie prak-tycsnie wssystkich dostępnych na światowych rynkach układów programowanych.
W realiach nassego rynku może się okasać, że sa-kup dodatkowych adapterów nie będsie potrsebny, ponieważ wssystkie popularne w Polsce układy można programować bespośrednio w podstawce programatora. Wyjątkiem jest sytuacja, kiedy to wykorsystywane sa układy w obudowach innych niż DIL.
Program obsługujący programator występuje w dwóch wersjach - dla DOS i Windows. W sestawie, któ-
ry otrsymaliśmy do testu dokumentacja programatora nie wspomina ani słowem
0 Windowsowej wersji oprogramowania, co może sprawić pewien kłopot mniej wprawnym użytkownikom komputera.
Ponieważ Windows staje się standardowym środowiskiem dla programów inżynierskich sprawdsi li śmy dsiałanie DOS-owej wersji programu w sesji Windows
1 okasało się, że pracuje on poprawnie.
W ramach oprogramowania dołacsonego do ursadse-nia producent oferuje możliwość korsystania s prostego kompilatora układów logicznych (PLDASM), którego możliwości sa ogranicso-ne wprawdsie dość mocno (kompilowane sa tylko równania Eoole'a, brak możliwości opisania projektu tabelami prsejść lub grafami), lecs do sastosowań laboratoryjnych można je usnąć sa wystarcsajace. D odatkowa atrakcja tego oprogramowania jest możliwość konwersji plików JEDEC do postaci równań Eoole'owskich. Dystrybutor: RK-System.
ZALETY
duża ilość typów program o wanych układów, zastosowanie miniaturowe go zasilacza Irnpu Isowego, podłączenie do komputera poprzez złącze LPT, estetyczne I bardzo solidn wykonanie,
przejrzysta dokumentacja {v, języku angielskim), niewielkie wymagania w sto sunku do komputera sterującego kompletne wyposażenie, możliwość testowania I ka libracji programatora przy po rnocyprogramu obsługującego możliwość pracy wsadowej, włączenie w skład zestawu prostego kompilatora dla układów PLD, możliwość tworzenia pod ręcznej biblioteki najcze-ście programowanych układów.
WADY
niekompletna dokumenta cja, która nie uwzględnia no wych wersji oprograrnowa nia sterującego, niedopracowany program in stalacyjny dla wersji DOS.
Programator Seprog
Seprog jest ursadseniem soptymalisowanym do sastosowań serwisowych. Wynika to s niewielkich rosmiarów obudowy i możliwości podła-csenia programatora do komputera poprses standardowy interfejs RS-232.
Programator jest standardowo wyposażony w podstawkę ZIF s 32 wyprowadseniami i może programować pamięci EPROM o pojemności 2..512kE, pamięci NVRAM, pamięci Flash 32..256kE oras pamięci EEPROM 2..32kE. Zasto-
sowanie dodatkowych adapterów poswala na programowanie prostych struktur PLD, mikrokontrolerów rodsiny MCS-51, Z3, AT39 (w tym AT89S8252), MC68HC711 oras PIC16. Producent oferuje także adaptery do programowania
C,
24
Elektronika Praktyczna 1/97
TEST
ZALETY
minimalne wymagania w stosunku do komputera sterującego
prostyw instalacji i obsłudze, niewielkie rozmiary I masa, estetyczne wykonanie, przejrzysta dokumentacja, kompletne wyposażenie, współpraca z komputerem po-przezzłącze RS-232, możliwość wykorzystania programatora do emulacji pamięci EPROM (niezbędna przystawka).
WADY
konieczność stosowania duże| Ilości adapterów, dodanie nowej rodziny programowanych układów wiąże się z koniecznością wymiany kosztownego procesora oraz oprogramowania sterującego, brak możliwość programowania I odczytu pamięci szeregowych EEPROM.
pamięci EPROM o organizacji 16-bitowej oraz adaptery dla obudów PLCC oras SO. Kolejne dwa adaptery umożliwiają wykorzystanie programatora jako ernu-latora pamięci EPROM, osobno 8 i 16-bitowych.
Program sterujący pracą programatora przystosowany jest do pracy " pod opieką" DOS'a i ma niewielkie wymagania w stosunku do komputera na którym pracuje. Program ten nie wymaga praktycznie instalacji, wystarcza skopiowanie plików dostarczonych na dyskietce wraz urządzeniem, do dowolnego katalogu. Nie ma konieczności modyfikowania plików auto-exec.bat i config.sys, co jest dość istotne w przypadku urządzenia przenośnego.
Dzięki zastosowaniu
rozwijanych menu obsługa programu jest intuicyjna i bardzo prosta, a dokładne poznanie możliwości programu i urządzenia ułatwia doskonale opracowana dokumentacja w języku polskim.
W programie udało się nam wychwycić pewną niekonsekwencję, która polega na pominięciu na liście programowanych układów struktur
GALl6VsE, a jak się okazało w praktyce są one programowane przez programator fjako GALl6V8A). Nie jest to istotna wada, jednak nie do końca są jasne powody dla których menu programu nie zostało poprawione zwłaszcza, śe producent dość często uaktualnia oprogramowanie. Producent i dystrybutor: WG Electronics.
Programator Superpro II
Produkowany przez amerykańską firmę Xeltek programator Superpro II jest typowym programatorem laboratoryjnym. Standardowo w skład jego wyposażenia wchodzi podstawka ZIF40, która jest montowana na specjalnej płytce adaptera montowanego w złączu na górnej części obudowy. Takie rozwiązanie upraszcza nieco pracę konstruktorów tworzących adaptery do nowych typów układów, zmniejsza takśe ryzyko uszkodzenia podstawki ŻIF podczas wymiany adapterów. Konstrukcja mechaniczna programatora jest solidna i dopracowana, dzięki czemu urządzenie powinno bez trudu przetrzymać wszelkie trudy pracy w laboratorium. Konieczność stosowania duśej ilości adapterów jest dość istotną wadą fnie tylko tego) programatora, znacznie większy kłopot sprawi jednak konieczność wkładania niektórych układów w podstawkę
ZIF z przesunięciem o kilka pinów. W program wbudowano bardzo dobrą pomoc, która przypomina o konieczności uważnego montowania wybranego do programowania układu, nie jest to niestety rozwiązanie zbyt eleganckie, pozwala jednak uniknąć konieczności kupowania dodatkowych adapterów.
Programator współpracuje z komputerem PC dzięki specjalnej karcie interfejsowej. Pracą programatora steruje bardzo przejrzysty i łatwy w przyswojeniu program w wersji dla systemu operacyjnego DOS. Konfiguracja i wybór parametrów programowania odbywa się przy pomocy okien menu. Podczas testów okazało się, śe program sterujący uruchomiony w oknie DOSowym Windows nie zawsze działa prawidłowo. Lekarstwem na te kłopoty okazało się uruchamianie programu sterującego z poziomu Menadżera Progra-
mów w oknie Plik, Uruchom. W pewnych przypadkach mo-śe się okazać, śe tak uruchamiany program nie będzie zawsze pracował poprawnie, co trudno uznać za błąd programistów - program------------
napisano z myślą
0 pracy "pod opieką" DOSa.
Ogromną zaletą tego programatora jest możliwość wykorzystania go jako testera układów cyfrowych. Standardowo zdefiniowane są biblioteki z wektorami testowymi dla typowych układów TTLi CMOS. Przewidziano takśe mośliwość edycji
1 zadawania wektorów wejściowych i wyjściowych oraz testowania układów PLD wektorami zadanymi w plikach JE-DEC. Przy pomocy tego testera mośna stwierdzić poprawność działania układu, a takśe automatycznie określić jego typ. Auto-detekcja nie jest całkowicie bezbłędna, lecz do większości zadań w pełni wystarczająca. Dystrybutor: Caltek.
ZALETY ^
przejrzysta dokumentacja, kompletne wyposażenie, niewielkie wymagania w stosunku do komputera sterującego,
duża ilość typ ów programowanych układów, możliwość testowania I automatycznej detekcji układów rodzin TTL oraz CMOS, możliwość definiowania własnych wekto-rówtestowych dla dowolnych układów logicznych,
przystosowanie do programowania seryjnego,
moż I i wość tworzenia makr upraszczających posługiwanie się programatorem, wbudowany edytor ASCII obszarów specjalnych w programowanych układach (U ES, ETE), dzięki czemu
możliwość współpracy programatora z adapterami do programowania wielu układów jednocześnie,
możliwość automatycznego nadawania numeru programowanemu układowi.
WADY
konieczność niestandardowego instalowania niektórych typów układów w podstawce ZIF,
w dokumentacji dołączanej do programatora zawarto opis starszej wersji karty interfejsu, co może spowodować kłopoty podczas uruchamiania urządzenia, ograniczona mobilność urządzenia, ze względu na konieczność montażu karty we wnętrzu komputera,
zdarzają się kłopoty z pracą programu w DOSowym oknie Windows.
Elektronika Praktyczna 1/97
25
TEST
Programator ALL-07
Prograrnator-tester ALL-07 jest następcą znanego już na naszym rynku popularnego programatora ALL-03. Programuje i testuje on szeroką gamę. cyfrowych układów scalonych
- wśród nich wszystkie spotykane obecnie na rynku: pamięci EPROM, szeregowe i równoległe EEPROM także typu Flash, PROM, szeregowe PROM, EPROM, mikroprocesory , mikrokontrolery i oczywiście szeroką gamę układów typu PLD.
ALL-07 posiada obudowę typu baza-adapter, Ten ostatni element nakładany jest na bazę, toteż całość wygląda jak jednoczęściowe urządzenie w kształcie podkowy. Standardowo urządzenie dostarczane jest z adapterem do obudów dwurzędowych DIP o rozstawie od 300 do 600 mils i o ilości pinów do 40 włącznie (adapter ma symbol PAC-DIP40). Przy jego pomocy rnoż-na programować wszystkie układy umieszczone w takich obudowach, pamięci, mikroprocesory oraz programowalne układy logiczne. Użytkownicy, którzy częściej używają układów w obudowach PLCC44 mogą nabyć "bazę" programatora wraz z takim właśnie adapterem. Wszystkie adaptery połączone są za pomocą złoconych złączy typu CANON, co zapewnia prawidłowy styk miedzy obydwiema częściami programatora. W ofercie producenta znajdują się dodatkowo adaptery PAC-PLCC44 i 68
- do programowania układów w obudowach PLCC i LCC44 i 68, oraz kilkanaście innych.
Obudowa programatora częściowo pokryta jest miękką gąbkopodobną i w dodatku antyelektrostatyczną wykładziną, na której możemy umieszczać programowane układy bez ryzyka ich uszkodzenia.
W zestawie użytkownik otrzymuje programator z wybranym adapterem, kabel połączeniowy z komputerem, specjalną podstawkę do auto-testowania urządzenia oraz instrukcję w postaci podręcznika.
ALL-0 7 oferowany jest w dwóch wersjach: / pierwsza umożliwia połączenie programatora z komputerem poprzez specjalną 8-bitową kartę typu PC-ISA fktóra oczywiście dołączana jest do tej wersji urządzenia). W tej wersji nie jest potrzebne zasilanie sieciowe, bowiem wszystkie potrzebne napięcia pobierane są z komputera; / druga pozwala na dołączenie ALL'a do wolnego portu drukarkowego komputera PC. W laboratorium testowaliśmy pierwszą wersję programatora ALL-07. Do uruchomienia urządzenia potrzebny będzie :
- dowolny komputer zgodny z PC XT/AT, 386 lub lepszy;
-640 kE RAM, dysk twardy;
- floppy 1,2 lub 1,44 ME fdo instalacji software'u);
- system operacyjny DOS 3.10 lub lepszy;
-jeden wolny 8-bitowy słot w komputerze.
Program pracuje pod kontrolą systemu operacyjnego DOS w trybie tekstowym. W sprzedaży znajduje się wersja oprogramowania pod Windows 95, która wymaga dokupienia specjalnej " przej-ściówki" , ze względu na odmienny sposób traktowania standardowych portów we-jścia-wyjścia w komputerze z zainstalowaną tą wersją systemu Windows.
Obsługa programu w wersji DOS jest prosta, do wyboru producenta i typu programowanego układu oraz opcji dodatkowych: testowania układów scalonych, autodiagnosty-ki programatora służy system menu typu okienkowego.
Na obudowie obok podstawki programującej znajdują się 2 diody sygnalizujące stan pracy urządzenia ("ON") i jego zajętości f "EUSY"), oraz bardzo pożyteczny klawisz "YES" służący do powtórzenia ostatnio wykonywanej operacji lub sekwencji poleceń, bez potrzeby wydawania komend z klawiatury komputera. Możliwość ta w praktyce staje się nieoceniona np. podczas programowania dużej ilości układów scalonych tego samego typu.
Producent na obudowie obok podstawki programującej nadrukował bardzo czytelny rysunek, który przedstawia sposób umieszczania układów o różnej liczbie wyprowadzeń. Prawidłowe umieszczenie kości w podstawce gwarantuje 100% poprawne zaprogramowanie każdego sprawnego układu.
Urządzenie potrafi ponadto testować układy serii TTL oraz CMOS. Testowany układ można szybko sprawdzić wybierają jego typ z bogatej listy, lub zdefiniować własne wektory testujące. W tym drugim
ZALETY
szeroka gama programowanych układów scalonych, minimalne wymagania sprzętowe,
brak konieczności stosowania zewnętrznego zasilacza sieciowego,
obudowa z częścią antyelektrostatyczną do przetrzymywania układów scalonych,
prosta obsługa programu sterującego,
możliwość testowania I odnajdywania typu układów cyfrowych serii TTL I CMOS,
dodatkowy klawisz powtarzania ostatnio wykonywanej operacji.
WADY
brak możliwości zadania poziomu napięcia weryfikacji,
przypadku możliwe jest wczytanie wektorów z pliku lub edycja i zapisanie w zbiorze na dysku własnych wektorów w zależności od potrzeb. Programator testuje wszystkie "kostki" łącznie z układami czasowymi np. typu 74123, bez stosowania jakichkolwiek dodatkowych elementów zewnętrznych czy przystawek. Urządzenie umożliwia także znalezienie nieznanego typu układu scalonego. Testom poddaliśmy ponad 50 różnych układów, za każdym razem programator bezbłędnie "odgadł" właściwy typ układu scalonego.
W przypadku testowania pakietów i modułów pamięci SIMM/SIP niezbędne jest dokupienie dodatkowego adaptera z wymaganym przezeń oprogramowaniem. Dystrybutor: Elmark.
Programator BP-1200
Programator amerykańskiej firmy EP Microsystems obsługuje prawie wszystkie układy typu EPROM, EEPROM ftakże typu Flash) oraz szeregowe, PROM, PLD, mikrokontrolery. Urządzenie składa się sz tzw. "bazy" oraz dołączanych do niej adapterów. W testowanym
zestawie znalazły się 2 adaptery:
- pierwszy z podstawką dwurzędową typu ZIF-48, która umożliwia programowanie wszystkich układów w obudowach DIL tzw. wąskich i szerokich o liczbie wyprowadzeń maksymalnie 48 pin,
drugi z uniwersalną podstawką do programowania układów w obudowach PLCC i LCC o liczbie wyprowadzeń: 20, 28, 32, 44, 52, 68, i 84. W zależności od rodzaju obudowy programowanego układu należy dodatkowo umieścić tzw. "pozycjoner",
26
Elektronika Praktyczna 1/97
TEST
który pozwala na prawidłowe umieszczenie układu w adapterze. Zastosowanie przez producenta takiego rozwiązania minimalizuje koszty zakupu wielu adapterów przeznaczonych do obsługi obudów PLCC o różnej licznie wyprowadzeń i wymaga użycia jedynie tanich plastikowych wkładek w zależności od potrzeb użytkownika. W skład zestawu wchodzą także: sieciowy kabel zasilający, kabel połączeniowy do komputera PC, komplet po-zycjonerów dla obudów PLCC (w wersji z adapterami PLCC), oprogramowanie (2 dyskietki 3,5") oraz instrukcja obsługi w postaci 130 stronicowego podręcznika, w którym opisano wszystki funkcje i sposób obsługi testowanego programatora . Instalacja programatora nie jest skomplikowana. Wymagania sprzętowe są następujące:
- dowolny komputer zgodny z IBM PC fXT,AT,386 lub lepszy),
- system operacyjny PC-DOS lub MS-DOS ver. 3.0 lub lepsza,
- jeden wolny port drukarkowy,
- co najmniej 640 kE pamięci operacyjnej RAM,
- stacja dyskietek oraz dysk twardy flub serwer sieciowy).
Na dołączonych do zestawu dyskietkach znajduje się wersja programu pracująca pod nadzorem systemu operacyjnego DOS. Po instalacji w katalogu bieżącym zainstalował się także zbiór z rozszerzeniem DLL, co sugeruje możliwość pracy pod Windows, lecz próby uruchomienia programu w tej wersji nie powiodły się.
Programator w całości prezentuje się dość okazale i solidnie, co wykazuje troskę producenta o trwałość urządzenia.
Wykonana z metalu obudowa oraz obecność w jej wnętrzu dość hałaśliwego fw porównaniu z wentylatorem w PC) układu chłodzącego wnętrze programatora sprawiają, że urządzenie budzi respekt i sprawia wrażenie dużej odporności na trudy pracy w laboratorium. Trzy diody LED sygnalizują stan pracy programatora.
Program obsługujący napi-
sany jest w konwencji rozwijanych menu, w dość surowej, lecz czytelnej i logicznej z punktu użytkownika formie. W zestawie poleceń można znaleźć standardowe rozkazy dotyczące wszystkich niezbędnych operacji dokonywanych podczas programowania układów cyfrowych. Jedynie w przypadku programowania układów z pamięcią reprogra-mowalną elektrycznie EEP-ROM, nie jest dostępna operacja kasowania pamięci. Jest to wykonywane automatycznie przed zaprogramowaniem układu. Na uwagę zasługuje fakt rozpoznawania przez programator nieprawidłowego umieszczenia układu w podstawce programującej. Podczas testów urządzenia bezbłędnie wykryło fakt włożenia "odwrotnie" układów GALl6V8, 20Vl0 i 22VlO, nieprawidłowego umieszczenia pamięci EPROM oraz szeregowej EEP-ROM. Podczas tych "morderczych" dla układów scalonych prób nie udało się uszkodzić żadnego z nich. Jedynie w przypadku pamięci EPROM 2 7C64 (przy włożeniu odwrotnym) zaprogramowały się komórki 00 i Olh, lecz pamięć po skasowaniu promieniami UV nadawała się do ponownego użycia.
Podczas testów sprawdzono układy pamięci EPROM 27C64, 2 7C256, mikrokontrole-ry 89C2051, 87C51, układy PLD GAL16V8, GAL20V3 i 22VlO oraz szeregowe pamięci EEPROM typu Flash: 24C01 i C02. Wszystkie operacje programowania, weryfikacji, kasowania przebiegały sprawnie i bez zakłóceń. Jedynie podczas programowania układu 89C1051 (wersja '51 z lkE pamięci EEPROM typu Flash)
ZALETY
niewielkie wymagania sprzętowe przy Instalacji urządzenia, możliwość programowania szerokiej gamy układów, uniwersalne adaptery do obudów DIP i PLCC (LCC) od20doS4pin, wykrywanie nieprawidłowego umieszczenia układu w podstawce programującej (bez ryzyka uszkodzenia), możliwość weryfikacji układów przy kilku napięciach zasilających.
WADY
dość głośna praca wbudo wanego wentylatora, duża i ciężka obudowa.
zdziwił nas dość długi, jak na tej wielkości pamięć, czas programowania - ok. 25 sekund. Podczas operacji odczytywania pamięci szeregowej EEPROM typu 24C01 (C02) zauważono, że urządzenie nie wykrywa nieobecności układu w podstawce programującej - próbując nieprzerwanie czytać kość, do momentu... przerwania operacji odczytu przez użytkownika (klawiszem ESC).
Zwarta i mocna konstrukcja programatora predystynuje go do zastosowań w laboratoriach oraz zakładach produkcyjnych, Inteligentnie rozwiązany sposób eliminacji błędów oraz wykrywania nieprawidłowego włożenia układu w podstawkę umożliwia obsługę urządzenia przez niewykwalifikowane osoby, bez ryzyka uszkodzenia, często drogich i trudno dostępnych układów. Dystrybutor: WG Electronics.
Programator LABTOOL-48
Produkt firmy Advantech jest przykładem połączenia ważnych cech, którymi powinien charakteryzować się każdy profesjonalny programator:
- łatwa instalacja urządzenia,
- przystępne i łatwe w obsłudze oprogramowanie pracujące w środowisku tak DOS jak i Windows.
W skład zestawu podstawowego wchodzi: programator LAETOOL-48, kabel połączeniowy z komputerem PC, kabel zasilający oraz oprogramowanie w postaci dyskietki 3,5" z wersją oprogramowania dla DOS. Dodatkowo można nabyć komplet dyskietek z programem obsługi pod Windows.
Śas*
o,-
Wymagania sprzętowe programatora to: - komputer zgodny z PC 386SX
lub lepszy, -system operacyjny DOS 5.0
lub lepszy,
-minimum 4 ME pamięci RAM (6 ME w przypadku użycia programu pod Windows),
-minimum 8 ME wolnego
miejsca na dysku twardym,
-3,5" napęd dysków elastycz-
Elektronika Praktyczna 1/97
27
TEST
nych (do instalacji programu),
- myszka,
- wolny port drukarkowy typu Centronics.
Programator komunikuje się z komputerem za pośrednictwem złącza drukarkowego. Standardowo urządzenie wyposażone jest w 48-pinową uniwersalną podstawkę dwurzędową typu ZIF. Dzięki temu wszystko, co wchodzi w taką podstawkę jest programowane, bez potrzeby stosowania jakichkolwiek dodatkowych adapterów dla obudów dwurzędowych. Uwaga ta oczywiście dotyczy obudów tzw. wąskich (300 mils) jak i szerokich (600 mils).
Programator potrafi zaprogramować ponad 3000 typów układów, łącznie z: PAL, GAL, CEPAL, EPLD, PEEL, MAX, MACH, PLSI, mikroprocesorami, pamięciami EPROM, PROM i pamięci FLASH.
Dodatkową zaletą programatora jest możliwość dołączenia czterech opcjonalnych modułów emulatora ROM, co umożliwia symulację układów pamięci do 512 kB (512kx8 bitów). Moduły takie można nabyć oddzielnie, a dołączane są poprzez dodatkowe dwa gniazda DB9 umieszczone na ściance obudowy urządzenia.
Programator obsługuje wszystkie spotykane algorytmy programowania włącznie z szybkimi metodami programowania równoległych pamię-
ci EPROM o dużej pojemności np. do 8Mb, co w konsekwencji umożliwia zaprogramowanie pamięci lMb w czasie tylko (!) 8,5 sekundy.
Ważną zaletą jest także każdorazowa kontrola włożonego w podstawkę układu przy porównaniu z wybranym w programie typem kości.
Istotną cechą programatora to możliwość autotestowania, które nie wymaga instalacji w podstawce programującej żadnego adaptera czy przelot-ki, jak ma to miejsce w innych tego typu urządzeniach. Program dokonuje automatycznie testów wszystkich pinów podstawki ZIF, testuje port równoległy, diod sygnalizacyjne LED (na obudowie programatora), oraz wszystkie wewnętrzne układu elektroniczne urządzenia.
W przypadku programowania dużych ilości układów, dostępna jest opcja ,,Mass - pro-duction Modę", w której programowanie kolejnych egzemplarzy układów odbywa się bez użycia myszki czy klawiatury. Programator sam wykrywa włożenie układu do podstawki, następnie programuje kość, po czym informuje operatora o gotowości do obsługi kolejnego egzemplarza. Przed uruchomieniem tej opcji użytkownik jednorazowo definiuje kolejność wykonywania wszystkich operacji podczas procesu, po czym obsługę może przejąć niewykwalifikowany pracownik, któ-
rego zadaniem będzie wymiana układów w podstawce ZIF.
Oprogramowanie zarówno te pracujące pod DOS'em jak i Windows jest przyjazne, toteż nawet bez czytania instrukcji, niejako intuicyjnie możemy przystąpić do pracy z urządzeniem. Niemniej jednak dokładne przestudiowanie krótkiej i rzeczowo napisanej dokumentacji pozwoli użytkownikowi na poznanie wielu użytecznych i niespotykanych funkcji programatora takich jak: możliwość definiowania napięć podczas weryfikacji układów, auto inkrementac ja wybranego obszaru bufora z danymi do programowania (co jest istotne w przypadku gdy kolejne kopie programu mają nadany np. numer seryjny), automatyczne sprawdzanie identyfikatora producenta programowanej pamięci EEPROM także typu Flash.
Programowanie układów w obudowach innych niż DIP wymaga zastosowania odpowiednich adapterów. W zestawie znajduje się lista wszystkich , m.in. PLCC, QFP, PSOP, TSOP i SSOP, które można nabyć oddzielnie.
W skład pakietu oprogramowania pod DOS wchodzi dodatkowo program testera układów logicznych w tym TTL i innych pod nazwa IC-TEST.EXE. Dzięki niemu możliwe jest szybkie sprawdzenie poprawności działania cyfrowych układów scalonych,
ZALETY y
instalacja bez ingerencji we wnętrze komputera, przyjemne środowisko pracy w wersji DOS jak i Windows, pożyteczne funkcje autotestowania i produkcji masowej,
inteligentne rozpoznawanie nieprawidłowego włożenia układu w podstawkę ZIF, możliwość pracy urządzenia w trybie testera układów cyfrowych,
możliwość zdefiniowana indywidualnych parametrów algorytmu programowania, programowanie wszystkich dostępnych na rynku typów cyfrowych układów scalonych (ponad 3000).
WADY
brak możliwości odczytu stanu bitów zabezpieczających (Read Lock Bit Message). j
a także określenie własnych wektorów testujących. Istotną opcją jest możliwość zdefiniowania własnego układu oraz odpowiednich dla niego wektorów. Ma to istotne znaczenie np. dla projektantów układów typu PLD, gdzie każdy jest układem unikatowym. W tym przypadku przydatne okazują się pliki typu JEDEC zawierające często potrzebne wektory zdefiniowane wcześniej przez projektanta. Dystrybutor: Caltek, Elmark.
Programator ROMMASTER-2
Programator firmy XELTEK jest uniwersalnym urządzeniem zdolnym do programowania najbardziej popularnych układów pamięci równoległych i szeregowych PROM, EPROM EEPROM także Flash, PLD, mikrokontrolerów oraz do testowania układów serii
ZALETY
łatwa instalacja urządzenia, małe wymagania sprzętowe dotyczące komputera obsługującego,
łatwa, intuicyjna obsługa programu.
WADY
brak informacji w dokumentacji n.t. możliwości zastosowania dodatkowych adapterów,
brak diody sygnalizacyjnej "BUSY",
brak zabezpieczenia przed przesuwaniem się urządzenia po stole.
TTL i CMOS.
Standardowo programator wyposażony jest w uniwersalną 32-pinową podstawkę typu ZIF. Niestety do zaprogramowania układów w obudowach 40-pinowych np. 87C51 potrzebny jest dodatkowy adapter, wyposażony w podstawkę ZIF 40-pinową. W dokumentacji producent nie wspomina o możliwości zastosowania adaptera do ROM-MASTER'a tak, aby możliwa była obsługa np. mikroprocesorów w obudowach DIP-40.
Wymagania sprzętowe programatora są niewielkie, wystarczy:
- komputer zgodny z PC-XT/ AT lub lepszy,
-jeden wolny port drukarkowy (Centronics),
- min. 640 kB pamięci operacyjnej,
- MS-DOS lub PC-DOS wersja 2.1 lub lepsza,
- jedna stacja dyskietek 1,2 lub 1,44 MB (do instalacji),
- 5 MB wolnego miejsca na dysku twardym,
- dowolna karta graficzna (Hercules, CGA, EGA, VGA itp.).
Kupując zestaw otrzymujemy: programator, kabel połączeniowy z komputerem, zasilacz, podręcznik z instrukcją i dyskietkę 3,5" z oprogramowaniem.
Instalacja systemu jest prosta, wystarczy uruchomić program instalacyjny, aby po kilku minutach rozpocząć programowanie. Sam program obsługi pracuje w środowisku tekstowym DOS w trybie okienkowym, co obecnie jest standardem. Posiadacze myszki będą mogli wykonywać wszystkie operacje przy jej pomocy. Program akceptuje wszystkie popularne formaty plików danych a więc: Intel-Hex, Motorola i Tektronix oraz Jedec do programowania układów PLD.
Menu programu komunikacyjnego zawiera standardowe komendy, charakterystyczne
dla urządzeń tego typu. Dodatkowo bez potrzeby uruchamiania oddzielnego programu można szybko przetestować układy TTL i CMOS. Urządzenie nie wykrywa braku układu w podstawce lub niewłaściwego jego włożenia. W przypadku programowania np. mikroprocesorów w obudowach mniejszych niż 24-pin na ekranie pojawia się niezbędny komunikat z semigraficznym rysunkiem sposobu umiejscowienia układu w podstawce programującej. Na obudowie modułu programatora brak jest niestety diody LED sygnalizującej stan zajętości ,,BUSY" . Zamontowana jest tylko dioda sygnalizująca załączenia zasilania. Dlatego podczas progra-
Elektronika Praktyczna 1/97
TEST
rnowania należy obserwować ekran komputera, aby bezpiecznie wyjąć układ po operacji programowania bez ryzy-ka jego uszkodzenia.
Brak jest też gumowych nóżek na spodzie obudowy, co przy niewielkiej wadze urządzenia i przy połączeniu grubym kablem drukarkowym, powoduje przysuwanie się programatora po biurku.
Opcja edycji bufora umożliwia wprowadzanie znaków w postaci heksadecymalnej jak oraz ASCII. Dodatkowo program pozwala na definiowanie makrodefinicji i zapamiętywanie ich na dysku, co w pewnych przypadkach jest bardzo użyteczne i przyśpiesza proces programowania.
Program nie ma opcji definiowania własnego algorytmu i parametrów programowania. Jednakże w tej klasie przyrządów jest to rzadko spotykane.
W trybie testowania cyfrowych układów scalonych można definiować własne wektory testujące oraz dokonywać modyfikacji standardowych.
Testom programowania poddano układy pamięci EP-ROM 27C64..512, EEPROM 28C256, procesory 89C1051/ 2051 oraz układu PLD typu GALl6V8..22Vl0. Wszystkie próby wypadły pomyślnie, a proces programowania i weryfikacji odbywał się bardzo płynnie i szybko.
Całkowita ocena urządzenia jest pozytywna, aczkolwiek
dziwi brak wyjaśnienia w dokumentacji sprawy dotyczącej programowania układów w obudowach większych niż 32-pin
podczas, gdy program obsługi akceptuje te układy współpracując z ROM-MASTER'em. Dystrybutor: Cal tek.
Adresy dystrybutorów programatorów prezentowanych w przeglqdzie
ACS Szydłowiec, ul. Staszica 23/66 tel./fax [phone]
Caftek Wrocław, ul. Wystawowa 1 tel./fax [phone] w. 51 7
Efmark Warszawa, ul. Radna 1 2 tel. [phone], fax [phone]
RK-System Grodzisk, ul. Chełmońskiego 30 tel. [phone], fax [phone]
WG-Electronics Warszawa, ul. Jaracza 10 tel. [phone], fax[phone]
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
Elektroniczny kompas
kit AVT-315
Kompasy elektroniczne nie
są nowością na rynku
elektroniki użytkowej. Są to
jednak urządzenia niezwykle
drogie i jednocześnie bardzo
precyzyjne. Dobre parametry
pomiaru udawało się uzyskać
dzięki stosowaniu
rozbudowanych mechanicznie,
i przez to ciężkich, czujników
żyroskopo wych.
Sytuacja z punktu widzenia
elektroników-amatorów uległa
poprawie dopiero niedawno,
gdy kilka firm ogłosiło
jednocześnie, że rozpoczynają
produkcję prostych i tanich
czujników do prostych
kompasów elektronicznych.
Parametry kompasu
/ rozdzielczość pomiaru 45�,
/ ilość wskazywanych kierunków 8
E.W, N-E.N-W, S-E.S-W), / zasilanie 9V (bateria), / pobór prądu 10rnA, / bezwładność czujnika ok 2 sek
W artykule przedstawiamy konstrukcję niezwykle prostego kompasu, w którym wykorzystano prosty czujnik pola magnetycznego opracowany przez szwajcarską firmę Pewation. Czujnik ten charakteryzuje się dużą czułością i odpornością na udary. Do poprawnej pracy wymaga niestety precyzyjnego poziomowania! Należy o tym pamiętać w czasie eksploatacji, ponieważ wyniki silnie zależą od pozycji w jakiej pracuje czujnik. Drugą rzeczą, o której należy pamiętać, jest unikanie pomiarów w pobliżu silnych pól magnetycznych i elektromagnetycznych, a także w pobliżu dużych obiektów metalowych.
Ograniczenia, o których tutaj wspominany, są identyczne w przypadku standardowych kompasów z igłą magnetyczną. Sygnalizujemy je tylko po to, aby uzmysłowić potencjalnym wykonawcom kompasu elektronicznego, że wykorzystywanie tego urządzenia w warunkach terenowych wymaga nieco uwagi od użytkownika. Należy także pamiętać, że ze względu na prostą konstrukcję zastosowanego czujnika rozdzielczość pomiaru jest niewielka - kompas pokazuje kierunki różniące się między sobą o min. 45�.
Opis układu
Schemat elektryczny kompasu przedstawiono na rys.l. Jak widać jego budowa jest niezwykle prosta. Układ US3 (czujnik typu 6945) spełnia najważniejszą w kompasie rolę - wykrywa położenie północnego bieguna Ziemi i informuje o tym dekoder US2 przy pomocy czterech wyjść cyfrowych. Konstruktorzy układu przyjęli, że wskazanie kierunku odbywa się poprzez podanie na wyjście określające go stanu logicznego "0". W przypadku, gdy kierunek wskazywany leży pomiędzy czterema podstawowymi kierunkami geograficznymi: północ (ang. North), południe (ang. South), wschód (ang. East) i zachód (ang. West) logiczne "0" pojawiają się na dwóch wyjściach jednocześnie. W przypadku kierunku połu-dniowy-wschód zera pojawią się na
Tabelal . Dopuszczalne kombinacje stanów
logicznych na wyjściach czujnika US3.
N W E S N NE E SE S sw w NW
0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1
1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
N-NORTH W -WEST E -EAST s- SOUTH
30
Elektronika Praktyczna 1/97
Elektroniczny kompas
Swl
Rys. 1. Schemat elektryczny kompasu.
wyjściach S i E, a w przypadku kierunku północny-wschód zera znajdą się na wyjściach N i E. W tab.l znajduje się zestawienie wszystkich możliwych kombinacji stanów logicznych na wyjściach US3.
Ponieważ wyjścia czujnika US3 są typu otwarty dren, to konieczne jest stosowanie rezystorów "podciągających" wejścia dekodera do plusa zasilania (najczęściej +5V). Ponieważ w opisywanym kompasie jako dekoder zastosowany został^^^^*^, układ
GAL16V8 z wewnętrznymi obwodami
Listing 1.
NAME oompass;
REV 1.1;
DESIGNER Piotr Zbysinski;
DEVICE G16V8;
/~INPUTS~/ pin 1 = EAST; pin 3 = SOUTH; pin 6 = WEST; pin 9 = NORTH;
/-OUTPUTS-/
pin [12. .19] = [NE, E, SE, S, SW, W, NW, N] ;
/~ LOGIC EO.UATIONS */
field INPUTS = [NORTH,WEST, EAST, SOUTH] ,
field AZIMUTH = [N,NE,E,SE, S,SW, W,NW] ;
table INPUTS => AZIMUTH { b'01111111; b ' 1 0 11111 1 ; b' 11011111; b ' 11 1 0 1 11 1 ; b ' 11 11 0 11 1 ; b' 11111011; b ' 11 11 1 1 0 1 ; b' 11111110;
b' 0111 =>
b'0101 =>
b'1101 =>
b' 1100 =>
b' 1110 =>
b' 1010 =>
b' 1011 =>
b'0011 =>
"podwieszającymi" wejścia, to możliwe było zrezygnowanie ze stosowania dodatkowych rezystorów. Autor zdecydował się na zastosowanie jako dekodera prostego układu PLD, ponieważ konstrukcja kompasu została znacznie uproszczona w stosunku do rozwiązań standardowych. Ta pozorna komplikacja wynika z nieregularnego rozkładu stanów na wyjściu czujnika US3. Wyróżniono tylko osiem kombinacji stanów logicznych na wy-,-*ŚŚŚŚŚŚŚ==_ jściach, ale są
one tak rozłożone, że pokrywają niemal cały zakres wynikający z liczby wyjść. Dzięki wykorzystaniu nowoczesnej wersji układu GAL16V8Ź udało się ograniczyć skomplikowanie układu oraz pobór mocy do tego stopnia, że możliwa jest niezawodna praca w terenie z zasilaniem bateryjnym.
Na list.l przedstawiono opis dekodera w języku CUPL, który po kompilacji umożliwił programowanie układu US2. Jak widać opis jest bardzo prosty - pole nazwane INPUTS określa stan wyjść czujnika US3, natomiast pole AZIMUTH określa przypisane im stany wyjść. Na rys.2 przedstawiono oznaczenia wyprowadzeń dekodera US2.
Stanem aktywnym wyjść dekodera jest "0" logiczne, co powodu-
je, że diody świecące Dl..8 wskazujące azymut są dołączone do wyjść katodami. Anody wszystkich diod połączone są razem i dołączone do plusa zasilania poprzez rezystor ograniczający prąd Rl.
Dekoder US2 oraz diody LED Dl..8 są zasilane napięciem 5V z wyjścia stabilizatora USl. Czujnik pola US3 jest zasilany bezpośrednio z baterii, ponieważ do poprawnej pracy wymagane napięcie zasilania powinno być większe od 6V. Dioda D9 zabezpiecza układ przed możliwością uszkodzenia wywołanego odwrotnym podłączeniem baterii zasilającej. Włącznik Swl spełnia podwójną rolę: włącza zasilanie całego układu i jednocześnie inicjuje pomiar azymutu.
Na rys.3 przedstawiono widok czujnika pola typu 6945 wraz z je-
Rys. 3. Wymiary i układ wyprowadzeń czujnika.
Elektronika Praktyczna 1/97
31
Elektroniczny kompas
EAST : <-\ i 20|-x Voo
<-\2 19|-x N
NORTH : <\ 3 18|-x NW
17|-x W
<-|S 16|-x SW
WEST : <-\ 6 15|-x S
li |-x SE
<-\ 8 13|-x E
SOUTH : <-|9 12|-x NE
GND : <-\ 10 ll|-x
Rys. 2. Oznaczenie wyprowadzeń
dekodera US2
go wymiarami. Na rysunku tym oznaczono kolejność wyprowadzeń i polaryzację magnetyczną czujnika zgodnie z zaleceniami producenta. Jak okazało się w praktyce, czujnik ten nie ma określonej orientacji magnetycznej, co oznacza, że możliwe jest zamontowanie go na płytce drukowanej w sposób dowolny - ważne jest tylko, aby jego oś była idealnie prostopadła do podłoża. Kierunki jakie zostały zaznaczone na rys.3 wynikają tylko z oznaczonego na obudowie czujnika kierunku NORTH.
Montaż i uruchomienie
Na rys.4 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Widok płytki znajduje się na wkładce wewnątrz numeru.
Ze względu na prostotę konstrukcji, płytkę zaprojektowano jako jednostronną, co spowodowało niestety konieczność zastosowania kilku zwór. Zaznaczono je na płytce drukowanej grubymi liniami
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 680O Kondensatory
Cl: 10|iF/16V
C2, C5: 47^F/1ÓV
C3, C4: lOOnF
Półprzewodniki
US1: 78L05
US2: GAL16V8Z - zaprogramowany
US3: czujnik pola magnetycznego
6945
DL D2, D3, D4, D5, Dó, D7, D8:
LED okrągłe (|>5mm
D9: 1N4001
Różne
Swl: Przycisk chwilowy
Klips do baterii 9V
Bateria 9V z klipsem (nie wchodzi
w skład kitu)
Obudowa KM-33B
ciągłymi, co ułatwia ich identyfikację i montaż.
Montaż elementów należy przeprowadzić według typowych zaleceń, więcej uwagi wymaga tylko wlutowanie czujnika pola magnetycznego US3. Jest to spowodowane dwoma czynnikami:
- dużą liczbą wyprowadzeń (12), które należy jednocześnie włożyć w otwory lutownicze;
- koniecznością ograniczenia czasu i temperatury lutowania. Ograniczenie to jest spowodowane zastosowaniem jako detektorów położenia czujnika magnetycznego struktur Halla, które są niezwykle czułe na przeciążenia termiczne.
Diody świecące LED montujemy na końcu, po wywierceniu otworów w górnej części obudowy.
Płytkę drukowaną zaprojektowano w taki sposób, aby maksymalnie uprościć jej montaż w obudowie plastykowej KM-33B. Obudowa ta jest wyposażona w przegródkę z klapką dla baterii 9V 6F22. Jeżeli konstruktor zdecyduje się na wykorzystanie tej obudowy, to będzie musiał wykonać w jej wierzchniej części otwory na diody LED oraz jeden otwór w bocznej części obudowy, który będzie służył do przykręcenia włącznika Swl. Ogromną pomocą w wykonaniu otworów w obudowie będzie wzornik wydrukowany na wkładce wewnątrz numeru, na którym dokładnie zaznaczono rozmieszczenie diod.
Wiercenie tych otworów należy rozpocząć od wykonania dwóch otworów przelotowych o średnicy 0.8..1mm w osi przeciwległych kołków, służących do skręcania obudowy. Następnie wycinamy wzornik z wkładki i przy pomocy szpilek mocujemy go w odpowiednich, dla każdego rogu, otworach. Możemy teraz rozpocząć wiercenie otworów o średnicy ok. 5mm (zależnie od typu diod) pod diody.
Teraz możemy rozpocząć montaż diod świecących: wkładamy je najpierw w otwory w płytce druko-
ELECTRONIC COMPASS KIT
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
wanej (nie lutując!), przykładamy płytkę do wsporników dystansowych górnej części obudowy i kładziemy ją poziomo na powierzchni stołu montażowego. Kolejno wszystkie diody ustawiamy tak, aby ich soczewki wystawały przez otwory wykonane uprzednio w obudowie. Po równym ułożeniu wszystkich diod możemy je przylutować i obciąć zbyt długie końcówki.
Ostatnim etapem montażu jest wlutowanie w otwory na płytce przewodów prowadzących do włącznika i do baterii. Ponieważ przewidziano, że układ ten będzie zasilany z baterii 9V, która jest wyposażona w sprężyste zaciski, to warto jest zastosować specjalny adapter z przewodami, który pozwala na łatwe i szybkie odłączanie baterii. Na rys.5 przedstawiony został sposób montażu tych przewodów. Warto je wzmocnić kawałkiem drutu srebrzonego lub zwykłego drutu z miedzi. Znacznie zwiększy to trwałość układu. Piotr Zbysiński, AVT
Drut miedziany
4
Rys. 5. Sposób umocowania przewodu łączącego baterię z układem.
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
Uniwersalny szyfrowy
kit AVT-311
Na łamach EP (EP4/93)
opis zamka szyfrowego był
już prezentowany. Oto jego
kolejna wersja, której
konstrukcja została opańa na
mikrokontrolerze PIC1GC84.
zamek
Mikiokontioler PIC16C84 posłużył do konstrukcji prostego zamka cyfrowego. Cechą wyróżniającą go w swej klasie jest re-programowalność w układzie - pamięć programu i fragment pamięci danych są typu EEPROM. Poza tym ma on wszystkie cechy charakterystyczne dla procesorów PIC16CXX:
- architektura harwardzka, czyli pamięć programu i pamięci danych są rozdzielone;
- wszystkie rozkazy są wykonywane w cztero taktowym cyklu;
- układ watchdoga ma niezależny od systemowego zegar;
- cztery rodzaje oscylatorów zegara systemowego;
- jednopoziomowy układ przerwań o priorytetach źródeł ustawianych programowo;
- w pełni statyczna logika CMOS;
- szeroki zakres napięć zasilania: 2.0V do 6.0V;
- niewielki pobór mocy.
Dodatkowo, oprócz 36 8-bito-wych rejestrów, dla programisty dostępna jest również nieulotna 64-bajtowa pamięć EEPROM. Wprawdzie producent dostarcza wersję co najwyżej lOMHz, ale trzeba pamiętać, że taki zegar odpowiada zegarowi 30MHz w architekturze procesora z rodziny '51. Do naszych zastosowań to aż nadto.
Opis układu
Nasz zamek posiada następujące walory:
- prostotę układową; -możliwie dużą liczbę kombinacji
kodowych, a wcale nie muszą to być ciągi liczbowe, wynoszącą II63;
- odporność na wyłączenie zasilania, polegającą na tym, że kod otwarcia jest pamiętany niezależnie od zasilania układu.
Na rys.l pokazano schemat elektryczny zamka szyfrowego. Sercem urządzenia, i zarazem jedynym układem scalonym, jest mikroprocesor PIC16C84. Zapisany w nim program steruje całym urządzeniem. Do linii portów procesora dołączono klawiaturę matrycową 3x4, tranzystor włączający przekaźnik PKl, piszczyk oraz dwie diody LED, służące do sygnalizacji stanu zamka. Zasilanie procesora, diod LED i klawiatury zapewnia stabilizator typu LM7805. Zegar procesora jest typu RC, nie ma bowiem potrzeby stosowania kwarcu, jeśli układ nie wykonuje precyzyjnych pomiarów czasu. Na tym w zasadzie można zakończyć opis budowy zamka. Bardziej interesujący jest program zapisany w pamięci mik-rokontrolera.
Zanim omówimy program zamka, skupmy się na chwilę na klawiaturze. Jest to klawiatura membranowa, wykonana w wersji bez opisu klawiszy. Opis klawiszy jest sprawą użytkownika, czyli zamiast standardowych napisów użytkownik może, w formie podkładu, przyjąć własny układ kla-
Elektronika Praktyczna 1/97
33
Uniwersalny zamek szyfrowy
Rys. 1. Schemat elektryczny zamka szyfrowego.
wiatury. Na rys.2, dla potrzeb tego artykułu, przyjęto układ klawiatury telefonicznej. Dalej pokażemy, jak stworzyć inny układ klawiatury.
Algorytm pracy procesora
Algorytm programu pokazano na rys.3 i 4. Rys.3 dotyczy algorytmu programu głównego, zaś rys.4 przedstawia procedurę szyfrującą kod otwarcia.
Po restarcie procesora następuje sprawdzenie, czy pamięć EEPROM nie zawiera kodu. Brak kodu oznacza, że we wszystkich 64 bajtach pamięci jest zapisana liczba OFFH. Należy więc wywołać procedurę szyfrującą kod otwarcia. O procedurze szyfrującej napiszemy dalej, teraz dokończymy omawianie programu głównego. Po wykryciu zapisu danych w pamięci EEPROM procedura szyfrowania jest omijana i zamek jest zamykany. W ten sposób układ broni się przed próbą rozkodowania poprzez wyłączenie zasilania.
Po zakończeniu kodowania zamka następuje jego zamknięcie. Zrobiono to w celu natychmiastowego sprawdzenia poprawności kodu otwarcia. Przechodzimy zatem do właściwej procedury otwierania zamka.
Zmienna EEADR widoczna na rys.3 jest zmienną systemową oznaczającą bieżący adres pamięci EEPROM mikrokontrolera. Do niej zapisuje się wstępnie wartość odpowiadającą adresowi najstarszej komórki pamięci.
Odczyt klawiatury w tym urządzeniu jest sekwencyjny. Klawiatura jest matrycą włączników 3x4. Co pewien czas, zależny od wewnętrznego układu timera, sprawdzany jest stan klawiszy. Wykrycie naciśnięcia klawisza powoduje zapis jego kodu do bufora klawiatury. Przy zwolnionych przyciskach klawiatury w buforze jest wpisywany kod OFFH. Procedura odczytu klawiatury najpierw oczekuje na naciśnięcie klawisza, a potem na jego zwolnienie, zapisując kod naciśniętego klawisza do osobnej komórki pamięci danych.
Po odczytaniu klawiatury, w celu potwierdzenia jej naciśnięcia, dioda koloru zielonego (na schemacie z rys.l jest to dioda D2) błyśnie krótko, a piszczyk równie krótko zapiszczy (przyjmijmy dla uproszczenia opisu, że jeśli dioda D2 błyśnie, to również odzywa się piszczyk). Następuje odczyt komórki pamięci EEPROM o adresie zawartym w EEADR. Jeśli kod odczytanej komórki i kod klawisza są zgodne, zmienna EE-
ADR jest modyfikowana oraz sprawdzane jest, czy jest to kod klawisza # (rys.2), gdyż naciśnięcie klawisza # oznacza zakończenie wprowadzania kodu otwarcia. Dwukrotne błyśniecie i ciągłe świecenie się diody zielonej oraz włączenie przekaźnika jest sygnałem, że zamek został otwarty.
W stanie otwarcia zamka istnieje możliwość zmiany kodu otwarcia. Ażeby utrudnić osobom niepowołanym tego rodzaju manipulacje, zakodowano również dostęp do procedury szyfrującej. Tym razem jest to kod stały : 1-5-8-0-*. Podanie takiej sekwencji znaków spowoduje przeniesienie sterowania na początek programu, do procedury szyfrującej. Pomyłka w jej wprowadzaniu oznacza, że trzeba będzie ją powtórzyć od początku. Sam znak gwiazdki zamyka zamek.
Jeżeli kod odczytanej komórki i kod klawisza różnią się od siebie, program przechodzi do pętli obok i w niej oczekuje na naciśnięcie klawisza #, już bez porównywania wspomnianych wartości. Kiedy już ten klawisz zostanie naciśnięty, zielona dioda LED ośmiokrotnie zabłyśnie i zapali się dioda czerwona Dl. Taka jest sygnalizacja podania błędnego kodu otwarcia. W tym stanie mik-rokontroler pozostanie aż do naciśnięcia dowolnego klawisza. Wtedy program powróci na początek procedury otwierania zamka, dając kolejną szansę na jego otwarcie.
Opiszemy teraz procedurę szyfrowania kodu otwarcia zamka. Jak to widać na rys.4, wejście do niej jest sygnalizowane zapaleniem się obu diod, czerwonej i zielonej. Ustawiany jest adres początkowy
Rys. 2. Wygląd klawiatury membranowej.
34
Elektronika Praktyczna 1/97
Uniwersalny zamek szyfrowy
Rys. 3. Algorytm procedury głównej zamka szyfrowego.
pamięci EEPROM, następuje odczyt klawiatury z jednoczesnym błyśnięciem diody zielonej. Zmienna EEADR może być tak długo dekrementowana (jej wartość jest zmniejszana o 1), aż osiągnie wartość 0, wtedy procedura jest automatycznie zakończona. Procedurę szyfrowania można zakończyć wcześniej poprzez naciśnięcie klawisza # i ten przypadek będzie w praktyce częściej spotykany, ponieważ trudno wy-
obrazić sobie pracowite "wklepywanie" tak wielkiej liczby znaków. W razie pomyłki proces wprowadzania kodu otwarcia należy zacząć od początku.
Kilku słów wyjaśnienia wymaga zapis i odczyt pamięci EEPROM. Dostęp do pamięci EEPROM jest możliwy poprzez jed-n obaj to we okno, obsługiwane przez trzy rejestry - EECON2, EEADR i EEDATA - oraz przez trzy zmienne jednobitowe: WREN,
WR, RD, które są bitami rejestru EECON1. Zmienna EEADR, jak już wyżej napisano, pamięta adres komórki pamięci, w zmiennej EEDATA zawarto daną przeznaczoną do zapisu albo będzie tam dana odczytana z pamięci EEPROM. Wskaźnik RD, poprzez jego ustawienie, inicjuje odczyt z komórki pamięci o adresie zawartym w EEADR. Ustawiony wskaźnik WR, po zezwoleniu przez ustawienie wskaźnika WREN, inicjuje zapis do pamięci EEPROM. Zapis do niej jest obwarowany dodatkowymi warunkami. Przed zapisem właściwego bajtu należy:
- do EEADR wpisać właściwy adres komórki pamięci EEPROM;
- do EEDATA wpisać daną do zapisu;
- ustawić bit WREN;
- wyłączyć system przerwań w mikrokontrolerze;
- do rejestru EECON2 wpisać 55H;
- do rejestru EECON2 wpisać 0A-AH;
- włączyć system przerwań w mikrokontrolerze;
- ustawić bit WR inicjujący zapis.
Tak skomplikowany sposób zapisu jest podyktowany chęcią zapewnienia maksymalnej ochrony danych przed ich utratą. W momencie zerowania mikrokontrolera nie można przewidzieć, czy przypadkiem nie nastąpi inicjacja zapisu poprzez ustawienie bitu WR. Ustawienie takiej bariery praktycznie uniemożliwia taki przypadek. Jeśli założymy, że taka sekwencja rozkazów, jak wyżej wymieniona jest możliwa, to przy 14 bitach słowa procesora i potrzebnych do zapisu co najmniej 6 słów programu, prawdopodobieństwo samorzutnego pojawienia się właściwej sekwencji zapisującej jest równe l/(214*6) = 5.17xlO-26.
Należy wiedzieć, że czas trwania zapisu wynosi ok. lOms, dlatego w przypadku próby zapisu sekwencji bajtów warto skorzystać z systemu przerwań, który ma możliwość obsługi przerwania od zakończenia zapisu do pamięci EEPROM. W opisywanym urządzeniu taka potrzeba nie występowała ze względu na długie czasy odczytu klawiatury, dochodzące do 1 sekundy. Bit WR jest automatycznie zerowany po zakończeniu procesu zapisu.
Elektronika Praktyczna 1/97
35
Uniwersalny zamek szyfrowy
Rys. 4. Algorytm procedury szyfrującej.
Proces odczytu nie wymaga tak skomplikowanej obsługi. Wystarczy ustawić bit RD bajtu kontrolnego EECONl. Po zakończeniu transmisji danej do EEDATA, bit RD zostanie automatycznie wyze-rowany.
Montaż i uruchomienie
Rys.5 przedstawia rozmieszczenie elementów na płytce. Projekt płytki drukowanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Montaż płytki zaczynamy od wlu-towania podzespołów na swoje miejsce na płytce. Pod mikrokon-troler proponujemy zastosować podstawkę. Nie zapomnijmy o właściwym wlutowaniu diod o odpowiednich kolorach na swoich miejscach. Podłączamy klawiaturę do złącza JPl. Układ połączeń wewnętrznych klawiatury przedstawiono na rys.6. Taśma wychodząca z klawiatury ma siedem ścieżek, taka jest bowiem sumaryczna liczba kolumn i wier-
szy. Każdy pin taśmy połączeniowej klawiatury został opisany jako ciąg znaków podłączonych do danego pi-nu. Ażeby uzyskać zwarcie po naciśnięciu konkretnego klawisza, należy na rys.6 znaleźć go na dwóch różnych nóżkach opisu złącza JPl.
W czasie uruchomienia zasilamy układ ze źródła napięcia 12V. Przed
włożeniem proce sora PIC należy na nóżkach 14 i 5 podstawki sprawdzić obecność napięcia zasilającego procesor, wynoszącego 5V.
Teraz należy bardzo uważnie postępować, aby nie doprowadzić do sytuacji, w której nie będzie znany kod otwarcia zamka. Wkładamy procesor w podstawkę, włączamy zasilanie. Po pierwszym włączeniu jest uruchamiana procedura szyfrowania kodu otwarcia, czyli obie diody się świecą. Za pierwszym razem należy wprowadzić szyfr jednoznakowy, kończąc go znakiem #. Potem trzeba go sprawdzić, próbując wpisać ten sam szyfr. Zamek powinien się otworzyć, co będzie sygnalizowane stałym świeceniem diody zielonej.
W stanie otwarcia zamka możemy zmienić kod na obrany przez nas. Musimy nacisnąć po kolei klawisze 1-5-8-0-*. Naciśnięcie każdego z tych klawiszy jest sygnalizowane jednym piśnięciem piszczyka i jednym błyśnięciem diody zielonej. Wybranie innego klawisza lub zmiana kolejności spowoduje dwukrotne piśniecie piszczyka i dwukrotne błyśniecie diody zielonej. Wtedy, chcąc przekodować zamek, musimy wprowadzać od początku tę sekwencję znaków. Zamknięcie zamka polega na przyciśnięciu klawisza *.
Wybranie błędnego kodu zakończy się ośmiokrotnym błyśnięciem diody zielonej i ciągłym świeceniem diody czerwonej. Diodę czerwoną można zgasić dowolnym klawiszem i zacząć wprowadzanie kodu od początku.
Rys. 5. Płytka drukowana zamka szyfrowego.
Inne oznakowanie klawiatury
Autor celowo przewidział stosowanie klawiatury membranowej bez opisu. Wprowadzanie kilku-nastocyfrowych ciągów liczb nie jest wygodne, a tylko takie ciągi zapewnią znaczną trudność otworzenia zamka. Autor proponuje dwie zasady kodowania. Kiedyś, w nie tak odległych czasach, gdy komputery były marzeniem fan-tastów, do pamiętania np. cyfr liczby pi używano łatwych do zapamiętania sentencji. Liczba liter poszczególnych słów określała kolejną cyfrę. Np. "Daj, o pani, o boska Mnemozyno, pi liczbę..."
W naszym zamku, zamiast pamiętać długie ciągi cyfr, zapamiętajmy znany nam zwrot, którego liczba liter poszczególnych słów
o łt
eo cn 0-# cn (O
IO co 00
CNI co *
(N
Rys. 6. Układ połączeń klawiatury membranowej 3x4.
36
Elektronika Praktyczna 1/97
Uniwersalny zamek szyfrowy
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R3, R5: 10kO (5,ókQ-f20kQ)
R4, R8: 200O (1800-3000)
R6, R7: lOOkO
Kondensatory
Cl, C2, C6: lOOnF (47nF-150nF)
C3, C4: 100^F/25V
C5: 240pF
Półprzewodniki
Dl: Dioda LED $5 koloru
czerwonego
D2: Dioda LED $5 koloru
zielonego
Ql: BDÓ43, BDÓ45, BDÓ47, BD649
Ul: PIC1ÓC84-04/P, PIC16C84-10/P
- zaprogramowany
U2: LM78O5, LM78MO5
Różne
JP1: rząd siedmiu złoconych
pinów
JP2, JP3: Złącze ARK2
PK1: przekaźnik RA2, RA2P, RA2Z,
na napięcie 12V
Klawiatura membranowa 3x4 bez
opisu albo z opisem klawiatury
telefonicznej
podstawka DIL18
CHRZĘSKRZYBOCZEK
Rys. 7. Wkładki kodowe dla zwrotów SĘKLIWA.
będzie oznaczać cyfry kodu.
Drugim sposobem łatwiejszego kodowania jest zakodowanie zwrotu, przez zastąpienie układu dotychczas omówionej klawiatury telefonicznej układem liter. Budowa klawiatury zapewnia łatwą wymianę wkładki opisującej klawisze.
Zakodowany zwrot powinien być na tyle egzotyczny, aby nie został łatwo rozpoznany. Autor jest miłośnikiem twórczości Sta-
APELAJDA SĘKLIWA
CHRZĘSKRZYBOCZEK i APELAJDA
nisława Lema, a jego książki są pełne neologizmów oraz wyrazów zupełnie niezrozumiałych i nie posiadających znaczenia. Poniżej podano dwa przykłady takich zwrotów. Są to:
CHRZĘSKRZYBOCZEK
APELAJDA SĘKLIWA
Na rys.7 pokazano układy klawiatury dla obu tych zwrotów. Przyjemnego kodowania! Mirosław Lach, AVT
Elektronika Praktyczna 1/97
37
PROJEKTY
Moduł preskalera do kitu AYT-321
kit AVT-321P
Opisany w poprzednim
numerze EP panelowy moduł
częstośdomierza przy
pomiarach przebiegów powyżej
100 MHz wymaga dołączenia
dodatkowego układu, dzięki
któremu zakres pomiarowy
urządzenia rozszerzony
zostaje aż do 1 GHz.
Dzięki umieszczeniu na jednej, identycznej rozmiarami, płytce drukowanej układu preskalera, wzmacniacza wstępnego małych sygnałów dla zakresów do 100 MHz i układu stabilizatora dostarczającego napięcia +5V do zasilania modułu AYT-321, otrzymujemy mały i zwarty przyrząd pomiarowy o możliwościach porów-
cow
1 II It
Rys. 1. Schemat elektryczny preskalera.
nywalnych z przyrządami średniej i wyższej klasy. Dodatkowo konstrukcja płytki preskalera umożliwia także umieszczenie na niej opcjonalnego oscylatora kwarcowego 12 MHz, którego zasadność użycia wyjaśniliśmy w poprzednim artykule.
Opis układu
Schemat ideowy układu przedstawia rys.l. Jest to układ preskalera o współczynniku podziału 256 lub 64. W zależności od poziomu logicznego na wejściu MC (5) układu U6 uzyskujemy podział częstotliwości wejściowej przez 64 (MC niepodłączony) lub przez 256 (MC zwarte do masy). Układ posiada wejście symetryczne - końcówki Cl i C2. W naszym układzie wykorzystano jednak wejście asymetryczne, dlatego pin 3 został zwarty do masy poprzez kondensator Cl6, którego zadaniem, podobnie jak C15, jest oddzielenie składowej stałej sygnału wejściowego. Jak podaje producent, czułość wejściowa wynosi 10mV dla sygnałów z zakresu 70..1000 MHz, co jest wartością wystarczającą dla wi ęks z o ś ci p orni aro w sy gn ałó w w.cz. Diody D3 i D4 ograniczają amplitudę sygnału wejściowego do ok. 0,5V, zabezpieczając jednocześnie wejście preskalera.
Elektronika Praktyczna 1/97
Moduł preskalera do kitu AYT-321
Rys. 2. Rozmieszczenie drukowanej.
elementów na płytce
Układ U6 posiada wyjście komplementarne Q i /Q; w naszym rozwiązaniu wykorzystano wyjście zanegowane. Ponieważ poziom sygnału na wyjściu U6 ma amplitudę ok. 1 Vpp, to należało zastosować dodatkowy układ sprowadzający sygnał do poziomów TTL, akceptowanych przez układ U7. Rezystory R22 i R23 ustalają punkt pracy T7 tak, że amplituda sygnału na kolektorze tranzystora ma wartość ok. 4,5Vpp.
Podzielona przez 256 częstotliwość sygnału wejściowego z gniazda Jl zostaje dalej podzielona przez 8 w liczniku binarnym zbudowanym z wykorzystaniem popularnego układu 74LS93 - U7.
W efekcie uzyskujemy sygnał o częstotliwości równej fwe/2048, który jest kierowany do złącza CONN na wyjście PKESC.
W tym miejscy niektórym czytelnikom należy się wyjaśnienie, dlaczego w układzie częstotliwość wejściowa zostaje podzielona przez 2048, a nie np. przez okrągłą liczbę 1000 lub 2000?. Po pierwsze, dokonujący pomiaru mikroprocesor w module AYT-321, wykonując niezbędne obliczenia, dokonuje wszystkich operacji arytmetycznych na liczbach binarnych, a jak wiadomo liczba 2048 jest równa 211, toteż podczas uwzględniania mnożnika wynikającego ze wstęp-
nego podziału częstotliwości w przedstawionym układzie preskalera, wynik nie musi być dosłownie "mnożony" przez stopień podziału a jedynie, w przypadku wielokrot-przesunięty o sto-bitów w "lewo".
ności liczby 2,
sowaną ilość
W tym przypadku o 11. Skraca to
czas operacji obliczenia wyniku
i upraszcza program zawarty
w mikroprocesorze Ul.
Po drugie, na rynku coraz rzadziej spotyka się pre skal ery o podziale dziesiętnym (10, 100, 1000 itd.). Wiele firm przestaje takie układy projektować ze względu na mały ich popyt oraz przydatność w seryjnych rozwiązaniach przyrządów pomiarowych. Przykładem może być pre skal er przez 10 firmy Plessey o oznaczeniu SP8660, który nie jest obecnie już produkowany. Układy o podziale będącym wielokrotnością liczby 2 są bardzo tanie i z pewnością nie znikną one z rynku przez wiele lat.
Drugim elementem układu jest prosty wzmacniacz wstępny zbudowany na tranzystorze Tl i elementach C9, Rl9 i R20. Zapewnia on prawidłowe wzmocnienie małych sygnałów (Vpp>100mV) do amplitudy wystarczającej do wyste-rowania wejścia INPUT układu częstościomierza. Dodatkowa zwora JP3 umożliwia opcjonalne przełączanie sygnału wejściowego ze wzmacniacza wstępnego na bezpośrednie wejście INPUT modułu AVT-321.
Na płytce znajduje się także kompletny układ stabilizatora napięcia + 5V potrzebnego do zasi-
ArubaMS
lania obu modułów preskalera i częstościomierza.
Montaż i uruchomienie
Układ zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej, której rozmiary oraz układ wyprowadzeń są identyczne z panelem AYT-321. Dzięki temu wyeliminowano kłopotliwe połączenia, przewodem w izolacji, pomiędzy płytkami obydwu modułów.
Rozmieszczenie elementów przedstawione jest na rys.2.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania kondensatorów od-przęgających lOOnF, rezystorów i mostka prostowniczego Ml. Następnie należy zamontować w pozycji "leżącej" kondensatory elektrolityczne, zwracając uwagę na ich polaryzację. Podobnie montujemy stabilizator U8, pozostawiając powierzchnię jego radiatora ponad płaszczyzną płytki na wysokości około 3 mm, co ułatwi jego chłodzenie. Nie jest przy tym wymagany radiator, bowiem cały układ częstościomierza oraz preskalera pobiera prąd poniżej 300..400mA, przy zasilaniu napięciem 8..12Y. Na końcu montujemy układy scalone i ewentualnie układ oscylatora X2. Układ otworów na płytce umożliwia zastosowanie obu typów obudów os-cylatorów: szerokiej (DIL14) i wąskiej (DIL8). Zastosowanie podstawek pod układy U6 i U7 jest niewskazane. Należy jedynie zwrócić uwagę na estetyczny i staranny montaż wszystkich podzespołów. Na płytce nie może być "zimnych lutów", zwarć, ani nadmiernej ilości kalafonii. Podczas operacji lutowania najlepiej posługiwać się lutownicą o mocy nie przekraczającej 40W oraz dobrej jakości topnikiem wielordze-niowym. Prawidłowo zmontowaną płytkę preskalera można dodatko-
płytkaAVT-321
wy&wlatlacz
tulejki->
I
I
I
rezonator X1
I
płytka AVT-321 bazowa
płytka AVT-321P prwkalor
y
nakrętka
Rys. 3. Sposób montażu mechanicznego płytek miernika.
40
Elektronika Praktyczna 1/97
i Moduł preskalera do kitu AYT-321
BNC
MOOMHz/100mV /TTL
BNC
o-
KlGHz/10mV
przełącznik czułości
"OKRES"
JP3
J2
AYT-321P
J1
ZAS
presc output +5V gnd
sieć
zasilacz
lub trafb
JP2 AVT-321
JP1
presc input +5V gnd
J2
WYBÓR WEJŚCIA
Rys. 4. Schemat połqczenia elektrycznego preskalera z miernikiem.
wo zabezpieczyć, ekranując od strony elementów kawałkiem blachy, którą można przylutować do srebrzanki, wlutowanej w wolne otwory na krawędzi płytki. Tak zmontowaną płytkę skręcamy wraz z modułem AYT-321, jak pokazano na rys.3 .
Teraz pozostaje wykonać połączenia pomiędzy złączami CONN obu płytek, a w przypadku zastosowania oscylatora X2 należy także połączyć punkty G na płytce bazowej procesora i preskalera. Jeżeli nie korzystamy z tego rozwiązania, to nie należy łączyć punktu G z płytką częstościomie-rza. Wszystkie połączenia należy wykonać prostymi kawałkami srebrzanki, "przepuszczając" je przez pokrywające się otwory na płytkach drukowanych.
Prawidłowo zmontowany układ nie wymaga uruchamiania. Do złącza ZAS można dołączyć napięcie zmienne o wartości 8..10Y lub stałe z zakresu 8..12Y. Przy tym ostatnim nie jest istotna jego polaryzacja.
Uwagi końcowe
Układ preskalera celowo oddzielono od kitu panelu czestoś-ciomierza, opisanego w poprzednim artykule. Podyktowane to było faktem, iż niektórzy Czytelnicy będą być może potrzebowali jedynie cyfrowej skali częstotliwości, jaką jest kit AVT-321. Z drugiej strony, dodanie w razie
potrzeby modułu preskalera zwiększy uniwersalność przyrządu i pozwoli, z wykorzystaniem kilku dodatkowych elementów mechanicznych, na zbudowanie zupełnie niezależnego przyrządu pomiarowego. Przykładowy schemat połączeń wykorzystujących oba moduły pokazuje rys.4.
W efekcie uzyskujemy bardzo użyteczny miernik częstotliwości i okresu. Zastosowany przełącznik "wyboru wejścia" powinien być bistabilny, natomiast włączania funkcji wskazywania okresu mierzonego przebiegu - monostabilny. Można oczywiście zastosować przełącznik bistabilny, który umożliwi ciągły odczyt wartości okresu. Dzięki dodatkowej zworze JP3 oraz dwupołożeniowemu, 2-sekcyjnemu przełącznikowi można zastosować prosty układ przełączania czułości wejścia J2 z poziomów AC/DC na poziomy TTL. Jeżeli nie skorzystamy z tej opcji, to należy zewrzeć JP3 oraz dołączyć bezpośrednio gniazdo BNC do złącza J2 (linia przerywana).
Należy zadbać, aby wszystkie połączenia pomiędzy modułami, a elementami zewnętrznymi (gniazdami, przełącznikami) były w y kon ane p r z e w o dem konc e n-trycznym, a w przypadku połączenia dłuższego niż 5 cm, dla wejścia preskalera 1 GHz (Jl) najlepiej wyko rzy sta ć o dcinek s a teli tarne g o przewodu koncentrycznego. Sławomir Surowiński, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R19:
R20:
R21:
R22:
R23:
R24:
Kondensatory
C9: 1 liF MKT
CIO, Cli, C13, C14, CIS, C19:
100 nF
C12: 100 ^F/10V
C15, Cló, C17: 10 nF
C20: 220 ^F/1ÓV
Półprzewodniki
Uó: SABÓ45Ó
U7; 74LS93
US: 7805
Tó; BF255, BF494
T7: BC547B
D3, D4: BAT43
Ml: mostek 1A/5OV
Różne
X2": oscylator kwarcowy 12 MHz
(opcja)
Jl#, J2L#: gniazda BNC
Elementy oznaczone gwiazdką nie wchodzą w skład kitu,
Elektronika Praktyczna 1/97
41
PROJEKTY
Rozdzielacz sygnałów audio i wideo
kit AVT-331
Opisany w artykule prosty
rozdzielacz sygnałów TV oraz
audio opracowaliśmy z myślą
o ułatwieniu życia
posiadaczom wielu
odbiorników sygnału
telewizyjnego, którzy chcą
rozdzielić sygnał z jednego
źródła bez utraty jakości.
Prezentacja tego urządzenia
jest także pretekstem do
omówienia podstawowych
zasad i metod kodowania
sygnału telewizyjnego,
ponieważ z listów wiemy, że
wielu Czytelników chce
poznać tajniki kodowania
obrazu w sygnale TV.
Jak działa TV?
Znajomość standardu sygnału telewizyjnego jest potrzebna dla zrozumienia zasady działania i możliwości współczesnej telewizji. Tymczasem listy od naszych Czytelników upewniają autora, źe z tą wiedzą nie jest najlepiej. Może więc warto przypomnieć kilka podstawowych spraw związanych z techniczną stroną telewizji. Dla doświadczonych elektroników nie będzie to nic nowego, lecz zarówno im, jak i mniej doświadczonym amatorom, mogą pomóc w zmaganiach ze sprzętem i układami wideo, także tymi publikowanymi przez EP. Na koniec zaproponujemy wykonanie bardzo prostego, ale pożytecznego urządzenia.
Każdy, komu zdarzyło się oglądać z niewielkiej odległości ekran kolorowego telewizora zauważył, że składa się on z wielkiej liczby cienkich pionowych pasków świecących w trzech podstawowych kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim. Dzięki mieszaniu tych barw z większej odległości widzimy na ekranie wszystkie pozostałe kolory, a także biel i czerń - gdy kolory podstawowe nie świecą. Struktura obrazu jest jednak jeszcze bardziej złożona. Chociaż na ekranach kolorowych telewizorów trudno to
dostrzec, to obraz tak naprawdę składa się z bardzo wielu poziomych, równoległych linii. Linie te to ślad po strumieniu elektronów, który przesuwając się po ekranie kineskopu telewizora pobudza do świecenia trójkolorowe składniki luminoforu tworzące wspomniane wcześniej pionowe paseczki. Zależnie od natężenia padającego na ekran strumienia elektronów, luminofor świeci mocniej lub słabiej, co odpowiada jasności odpowiedniego fragmentu obrazu na telewizyjnym ekranie. Przy odpowiednio szybkim kreśleniu poziomych linii, gdy jest ich dużo, a widz patrzy na ekran z większej odległości, pojawi się wrażenie, że płaszczyzna obrazu jest jednolita.
Jak widać magia telewizji opiera się na kilku sztuczkach lub, jak kto woli, "oszustwach" związanych z fizjologią ludzkiego widzenia. Niektóre zwierzęta wyposażone w odmiennie zbudowane oczy, np. tak nie lubiane muchy nie dałyby się nabrać na iluzję telewizyjnego obrazu. Biolodzy twierdzą, że owady zobaczą obraz jako zbiór migocących kresek, ale w końcu telewizji nie robi się dla much.
Skoro już wiadomo, że obraz składa się z linii, można by zapytać ile ich jest, jak często się powtarzają i jakie są ich paramet-
Elektronika Praktyczna 1/97
43
Rozdzielacz sygnałów audio i wideo
0.33 V
impulsy wygaszania linii
jedna linia odchylania poziomego
Rys. 1. Budowa linii TV.
Życie pokazuje, że każdą rzecz można zrobić na wiele sposobów z trochę lepszym lub gorszym skutkiem. Obecnie na świecie rozpowszechnione są trzy systemy telewizji kolorowej: NTSC, PAL i SECAM, każdy w wielu odmianach. Telewizor pracujący tylko w jednym systemie, odbierając sygnał kolorowego obrazu w systemie sobie nieznanym, wyświetli go jako obraz czarno-biały. Dlatego często producenci odbiorników telewizyjnych wyposażają je w możliwość automatycznego rozpoznawania i pracy w wielu systemach. Do początku lat 90. nasz kraj tak jak większość państw bloku wschodniego, miał telewizję pracującą w systemie SECAM, który narodził się we Francji. O wyborze zadecydowała polityka, choć w opinii specjalistów oraz widzów, którzy mieli możliwość porównań z telewizjami pracującymi w innych systemach, jakość obrazu nie była najlepsza a komplikacje techniczne związane z transmisją obrazu znaczne. W końcu przed paru laty zapadła decyzja o przejściu telewizji publicznej na emisję w systemie PAL, powszechnym w krajach zachodnioeuropejskich.
Wygląd przykładowej jednej linii sygnału wizji w systemie PAL pokazuje rys.l. Czytelnicy posiadają telewizor, kamerę lub magnetowid wyposażone w gniazdo oznaczone nazwą VIDEO OUT, po podłączeniu do niego oscyloskopu na ekranie przyrządu zobaczą bardzo podobny przebieg. Należy dodać, że sygnał w takiej postaci jak na wyjściu VIDEO nie jest przesyłany z nadajnika telewizyjnego. Podobnie jak w przypadku radia ,wizja i skojarzony z nią
sygnał dźwięku modulują falę nośną w.cz. promieniowaną przez telewizyjne stacje nadawcze. Każdy odbiornik telewizyjny posiada układy odbiorcze w.cz., które pozwalają wyselekcjonować sygnał wybranej stacji, wzmocnić go, a potem zamienić na sygnały wizji i fonii, potocznie określane jako sygnały niskiej częstotliwości.
Pozornie mogłoby się wydawać , że do wyświetlenia obrazu potrzebna jest jedynie informacja o jasności poszczególnych elementów obrazu i ich kolorze. Np. dla jasnego elementu poziom powinien być wysoki, a dla czarnych niski. Jednak ze względu na to, że obraz tworzony jest przez kreślenie pojedynczych linii, to w sygnale muszą być obecne dodatkowe informacje o kolejności ułożenia na ekranie poszczególnych linii i początku każdej z nich. Występuje zatem problem synchronizacji, czyli spełnienia warunku jednoczesności pokazywania przez telewizor tego samego fragmentu obrazu, który w tym czasie rejestruje kamera w studiu lub nasza mała kamera domowa. Dla zapewnienia synchronizacji służą impulsy synchronizacji, które na rys.l przedstawione są jako ujemne skoki napięcia. Przy przyjętej konwencji, że jasnym fragmentom obrazu odpowiada wyso-
przednie impulsy wyrównawcze
impulsy ^ynchronizagL
ki poziom sygnału, a ciemnym niski, położenie impulsów synchronizacji poniżej poziomu sygnału dla najciemniejszych elementów obrazu, czyli poniżej poziomu wygaszania sygnału wizji sprawia, że nie są one widoczne na ekranie telewizora.
W tym momencie dochodzimy do kolejnej komplikacji związanej z sygnałem telewizyjnym i standardem. Dla łatwiejszego zrozumienia można odwołać się do porównań z tradycyjnym filmem wyświetlanym w kinie. Jak pewnie większość Czytelników wie, dla uzyskania złudzenia ruchu na ekranie kinowym wyświetla się z dużą szybkością kolejne klatki filmu pokazujące minimalnie różniące się między sobą fazy ruchu, np. idącego człowieka. Te pojedyncze obrazy mózg odbiera jako płynny ruch. Telewizja korzysta z podobnego mechanizmu. Po wykreśleniu jednego obrazu strumień elektronów wraca na górę ekranu i zaczyna kreślić kolejny obraz o nieco innej treści. Przy dużej liczbie takich obrazów w jednostce czasu (w przypadku standardu telewizyjnego jest to 50 obrazów na sekundę) odnosimy wrażenie ruchu na ekranie telewizyjnym. Tak jak w przypadku pojedynczych linii całym procesem sterują impulsy synchronizacji pionowej, które znajdują się w obszarze wygaszonej wizji. Czasami zdarza się, że w odbiorniku wygaszanie nie działa zbyt skutecznie i na ekranie widać kilka jasnych zygzaków. Są to właśnie ślady powrotu strumienia elektronów z dołu ekranu do góry. Na rys. 2 pokazano przykładowy kształt części sygnału odchylania pionowego, nazywanego też sygnałem ramki. W systemie PAL na kompletny jeden obraz składa się 625 linii. Ze względu na przyjętą liczbę obrazów na sekundę czas wyświetlania 1 linii łącznie z im-
tylne impulsy wyrównawcza
impulsy wygaszania ramki
Rys. 2. Położenie impulsów synchronizacji ramki w sygnale wideo.
44
Elektronika Praktyczna 1/97
Rozdzielacz sygnałów audio i wideo
0.77Vpp
Rys. 3. Schemat elektryczny układu.
pulsami wygaszania i synchronizacji trwa 64us. Impuls wygaszania trwa od ll,8us do 12,3us, a synchronizacji 4,5-4,9us. Opadające zbocze impulsu synchronizacji pojawi się 1,3-1,8us po rozpoczęciu impulsu gaszącego linii. Jeżeli chodzi o amplitudy poszczególnych składowych całkowitego sygnału wizji, to przyjęto, że na wyjściu VIDEO OUT, przy obciążeniu o wartości 75Q, maksymalnie jasne fragmenty obrazu znajdą się na poziomie lVpp (różnica napięcia między maksymalną a minimalną wartością sygnału), poziom wygaszania będzie miał wartość 0,3Vpp, a poziom impulsów syn-chronizujących 0Vpp.
Twórcy systemu telewizyjnego, dla poprawienia jakości obrazu i dodatkowego zamącenia w głowach nie wtajemniczonych, wymyślili dodatkowo wybieranie międzyliniowe. Trzeba przyznać, że podana niedawno informacja, że wyświetlanych jest 50 obrazów na sekundę nie całkiem odpowiada prawdzie. Naprawdę jest ich tylko 25, ale każdy pojawia się dwukrotnie, w dwóch częściach. Najpierw są wysyłane linie nieparzyste pierwszego półobrazu: 1,3,5 itd. Drugi półobraz składający się z linii parzystych kreślony jest w taki sposób, aby znalazły się w miejscach pomiędzy liniami pierwszego półobrazu. Dzięki temu, zachowując przyjęte wcześniej standardy odchylania poziomego, otrzymuje się zadawalającą jakość obrazu (oglądanie telewizji z 25 obrazami na sekun-
dę z powodu migotania byłoby prawdziwą męczarnią). Przeplot i wybieranie międzyliniowe można także spotkać w monitorach komputerowych. W starszych lub tańszych modelach kart graficznych i monitorów niezłe rozdzielczości uzyskiwano dzięki trikowi z przeplotem. Dzisiaj producenci dumnie obwieszczają, że ich monitor pracuje w trybie bez prze-plotu, z podwyższoną częstotliwością ramki (jeszcze mniejsze migotanie obrazu).
Ze względu na zastosowanie wybierania międzyliniowego sygnały ramki dla półobrazu parzystego i nieparzystego minimalnie różnią się od siebie. Generalnie można jednak powiedzieć, że czas trwania impulsu synchronizacji pola wynosi 2,5H (H - czas trwania linii odchylania poziomego), a wygaszanie pola 25H. W sygnale ramki obecne są także dwie grupy pomocniczych impulsów wyrównawczych.
Obszar między drugą grupą impulsów wyrównawczych a końcem impulsu gaszącego pola chętnie wykorzystywany jest do przesyłania dodatkowych sygnałów, które służą wzbogaceniu możliwości telewizji. Ponieważ w dobrze wyregulowanym odbiorniku linie z tego obszaru nie powinny być widoczne na ekranie telewizora, można w czasie ich trwania przesłać sygnały kontrolne przydatne przy strojeniu odbiornika telewizyjnego, sygnały teletekstu i inne jawne lub kodowane dane binarne.
Jak już zostało powiedziane, wszystkie kolory tworzy się ze zmieszania w zmiennych proporcjach trzech podstawowych barw: czerwonej R (red), zielonej G (green), niebieskiej B (blue). Jak jednak w jednej linii telewizyjnej przesyła się informacje o trzech składowych kolorach? W systemie PAL wiąże to się z wytworzeniem w urządzeniach nadawczych trzech sygnałów pośrednich: sygnału luminancji Y (jasność) oraz dwóch sygnałów różnicowych koloru, to jest U będącego różnicą (B-Y) i V (R-Y). Poza tym, do przesłania koloru potrzebna jest częstotliwość pod-nośna koloru, która wynosi dokładnie 4,43361875MHz. Pod-nośna koloru modulowana jest kwadraturowo przez sygnały różnicowe i to w taki sposób, że w jednej linii faza sygnału modulującego V przesunięta jest o +90 stopni, a w następnej o -90 stopni. Dopiero sygnał luminancji i zmodulowana podnośna koloru tworzą sygnał obrazu kolorowego. Ogólnie można powiedzieć, że
0 jasności decyduje amplituda sygnału, a o kolorze faza podnośnej koloru. W celu zapewnienia prawidłowego działania dekodera koloru w odbiorniku telewizyjnym, sygnał wizji zawiera pomocniczy sygnał synchronizujący dekoder. Jest to tzw. burst koloru, występujący tuż po zakończeniu impulsu synchronizacji poziomej w czasie trwania impulsu gaszącego. Burst to sygnał o częstotliwości podnośnej koloru, czyli 4,43 MHz
1 trwający ok. 2,3us, którego faza zmienia się o 180 stopni w takt zmian fazy sygnału V. Po odpowiednich przekształceniach na wyjściu dekodera koloru odbiornika telewizyjnego otrzymuje się znowu sygnały trzech składowych RGB.
Posiadacze sprzętu komputerowego doskonale wiedzą jak ważna dla jakości obrazu jest rozdzielczość, z jaką pracuje karta graficzna i monitor. Standard telewizyjny przewiduje, że maksymalna rozdzielczość może wynosić 600 linii. Oznacza to, że na ekranie telewizora można dojrzeć naprzemiennie ułożonych 300 jasnych i 300 ciemnych poziomych linii. Rozdzielczość w kierunku pionowym jest jeszcze mniejsza i wy-
Elektronika Praktyczna 1/97
45
Rozdzielacz sygnałów audio i wideo
J4

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
nosi około 350 szczegółów. W sumie może to dać około 250.000 elementów, w technice komputerowej nazwanych pikselami. Z przyjętej maksymalnej rozdzielczości wynika, że pasmo częstotliwości sygnału wizyjnego może sięgać 7,5MHz. Jeżeli układy odbiornika nie będą w stanie przenieść tak szerokiego pasma, rozdzielczość obrazu, a więc zdolność pokazywania drobnych szczegółów będzie spadać. Należy dodać, że pasmo sygnału chrominan-cji wynosi l,5MHz, co odpowiada rozdzielczości ok. 120 linii. Zmniejszenie rozdzielczości dla koloru wiąże się z faktem, że ludzkie oko i tak słabiej reaguje na zmianę koloru niż jasności. Jak widać, możliwości obrazu telewizyjnego nie są specjalnie imponujące. Obraz komputerowy o rozdzielczości 1000 punktów nie jest już wielką rewelacją. Trzeba jednocześnie dodać, że rozdzielczości typowych kamer amatorskich i tak są mniejsze od możliwości jakie posiada przeciętny telewizor. W związku z tymi ograniczeniami, na świecie od dawna trwają prace nad nowym standardem telewizji wysokiej jakości HDTV. Obraz w takim standardzie powinien mieć rozdzielczość powyżej 1000 linii, częstotliwość ramki dla zmniejszenia zjawiska migotania powinna być zwiększona do lOOHz lub więcej, a dotychczasowy format obrazu 4/ 3 powinien zmienić się w kierunku obrazu panoramicznego. Kłopoty polegają nie tylko na znalezieniu olbrzymich pieniędzy na badania, ale także na zapewnieniu kompatybilności nowego standardu ze starymi systemami, np.
takimi jak PAL. W przeciwnym wypadku nowa telewizja mogłaby trafiać tylko do ograniczonego grona odbiorców, co oznacza dużo mniejsze wpływy np. z reklam.
Opis układu
Po dawce teorii czas na opis prostego układu, który będzie w stanie wykonać nawet początkujący elektronik. Jest to układ prostego rozdzielacza sygnałów wideo i audio niskiej częstotliwości. Układ umożliwi dołączenie do jednej kamery dwóch telewizorów, nagrywanie z jednego magnetowidu na dwa inne itd. Schemat elektryczny rozdzielacza przedstawiono na rys.3.
Podany do wejścia J2 sygnał wizji o amplitudzie lVpp pojawi się na dwóch wyjściach J3 i J4. Amplituda sygnału wyjściowego na obciążeniu 75Q będzie bliska lVpp lub minimalnie większa. Sygnał wyjściowy będzie miał niewielką (0,3V) składową stałą, co nie powinno przeszkadzać we współpracy z innymi odbiornikami czy magnetowidami. Ponieważ sygnał wejściowy wizji podawany jest przez pojemność Cl, konieczne było zastosowanie układu odtwarzania składowej stałej zbudowanego z elementów Dl, C2, R2, R21. Układ zapewnia utrzymanie impulsów synchronizacji na jednakowym poziomie napięcia stałego bez względu na zmieniającą się w czasie pracy amplitudę sygnału wizji. Bez tego układu zmienny ładunek gromadzony na pojemności Cl prowadziłby do "pływania" całkowitego sygnału wizji i w konsekwencji do obcinania albo impulsów synchronizacji, albo sygnałów wizji
o największej amplitudzie.
Tak samo jak sygnały wizyjne, układ rozdziela sygnały audio na niezależne wyjścia. W przypadku dźwięku stereofonicznego jeden z kanałów należy podać na wejście J5 a drugi na wejście J8. Układ przenosi bez zniekształceń zarówno sygnały wizji jak i fonii. Na schemacie podano amplitudy sygnałów i poziomy napięć stałych (mierzone bez sygnałów dołączonych do wejść) w charakterystycznych punktach układu. Urządzenie może być zasilane niestabili-zowanym napięciem stałym 12-15V. Ponieważ prąd pobierany przez układ wynosi ok. 40mA, to jako stabilizator Ul można także zastosować układ 78L10. Zarówno sygnały audio jak i wideo muszą być prowadzone przewodami w ekranie. Przy stosowaniu bardzo długich przewodów, dotyczy to szczególnie zasilania, mogą pojawić się przy dźwięki sieci na sygnale audio.
Modelowe urządzenie zmontowano na płytce drukowanej, której widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawia rys.4. Ryszard Szymaniak, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R7, R8: 75Q
R2: 82kQ
R3, R12, R13, R17, R18, R19, R20:
lka
R4: 470O
R5: 120O
R6: 100O
R9, RIO, R14, R15: 100ka
Rl 1, R16: 10kO
R21: 22kQ
Kondensatory
CL C4, C7: 1jiF/50V
C2, C5, Có, C8, C9, C12, C13:
10|iF/25V
C3: 56pF
C10: 470|iF/50V
Cli, C14: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
Tl, T3, T4, T5: BC548
T2: BC558
Ul: 7810
Różne
J2, J3, J4, J5, J6, J7, J8, J9, J10:
gniazda CINCH do druku
46
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
lmmobilizer z ukjadami DS1990
kit AVT-294
W ańykule prezentujemy
kolejną wersję immobilizera,
którego konstrukcja opańa
jest na procesorze rodziny
ST62 firmy SGS-Thomson,
Wykorzystaliśmy tym razem
bardzo nowoczesny
i jednocześnie dość tani
procesor ST62T60, w którego
wnętrzu znajduje się pamięć
EEPROM. "Inteligentny"
program sterujący pracą
immobilizera pozwala na
bezpieczne zapisanie w tej
pamięci n um eró w
upoważnionych kluczy, dzięki
czemu wyłączenia zasilania
przestały być groźne.
Parametry i cechy charakterystyczne układu
/ napięcie zasilania 8 15VDC (3 5VDC) / pobór prądu w czasie pracy 8mA / liczba upoważnionych kluczy dostępu 2 / maksymalne obciążenie wyjścia irnrno-
bilizera 12V/200mA / liczba trybów pracy 2 (mono-1 b ista bil -
ny)
/ czas włączenia obwodu wyjściowego w trybie monostabilnym ok 8 sek
/ zabezpieczenie transmisji danych 8-bi-towa suma CRC
/ minimalna gwarantowana liczba prze-prograrnowań" pamięci EEPROM 300 000 razy (czyli ok 273 lat, jeżeli każdego dnia roku przeprogramujemy pa-rnięć 3-krotme)
/ zmiana numerów kluczy zapisanych w pamięci EEPROM jest możliwa dopiero po zastosowaniu klucza oporowego lub zwarciu styków na powierzchni płytki drukowanej
/ próg napięciowy klucza rezystancyjne-go 2 5Vą5%
/ czytnik współpracuje ze wszystkim i układami rodziny Touch Memory (patrz tab1)
Ogromne powodzenie jakim cieszy się immobilizer AYT-292, opisany w EP4/96, zachęciło nas do opracowania nieco doskonalszej wersji tego kitu. Udoskonalenia polegają na zastosowaniu nowszego procesora rodziny ST62, który jest wyposażony w wewnętrzną pamięć EEPROM oraz drobnej modyfikacji programu sterującego pracą układu.
Wielu Czytelników zwracało się do nas z pytaniem: co zrobić, aby zabezpieczyć immobilizer przed zanikami napięcia zasilania, które kasowały pamięć numerów upoważnionych kluczy? Prowadzone przez nas próby doprowadziły do następującego wniosku: koszt zastosowania dobrej jakości baterii litowej, którą można wykorzystać do podtrzymania pamięci RAM, jest zbliżony do wzrostu ceny układu spowodowanego zastosowaniem procesora ST62T60.
Pewnym modyfikacjom uległ także program sterujący pracą immobilizera. Wprowadzono następujące zmiany:
/Informacja z klucza wczytywana jest do pamięci buforowej dwukrotnie i za każdym razem liczona jest suma kontr olna CRC odebranej informacji. W układzie AVT-292 CRC nie była liczona, co nie zmniejszyło w praktyce bezpieczeństwa transmisji. Obliczanie CRC w tym układzie
wprowadzono tylko w celu umożliwienia współpracy czytnika z układami Touch Memory nowszej generacji, które zostaną wprowadzone do produkcji w połowie 1997 roku. /Program automatycznie stwierdza uszkodzenie komórki pamięci EEPROM i wpisuje numer klucza pod adres o 8 bajtów większy. Jest to funkcja zdecydowanie nadmiarowa, ponieważ w praktyce żywotność pamięci EEPROM wbudowanej
w ST62T60 jest tak duża, że z całą pewnością "przeżyje" ona urządzenie, w którym immobilizer jest zamontowany. Proste wyliczenia dowodzą, że przy gwarantowanej przez producenta liczbie 300000 poprawnych wpisów i częstości modyfikowania pamięci EEPROM 3 razy dziennie, może ona pracować przez 273 lata!
/Program nie dopuszcza do wpisania klucza z bajtem informującym o typie pastylki równym "0". Dzięki temu nie jest możliwe przypadkowe wpisanie do pamięci procesora błędnego numeru klucza, co mogłoby zostać spowodowane przez przypadkowe zwarcie styków czytnika.
Jak widać walory użytkowe tej wersji immobilizera są nieco lepsze niż były w układzie AYT-292, co jest spowodowane zarówno lis-
Elektronika Praktyczna 1/97
47
Immobilizer z układami DS1990
,, VpULLUP
VPUULUPMIN
V|HMIN
V|LMAX 0V
MASTER Tx IMPULS "RESET"
MASTER Rx IMPULS "OBECNOŚCI"
REZYSTOR
DS1990A
Rys. 1. Przebiegi inicjujące transmisję.
tami i telefonami Czytelników, jak i coraz łatwiejszym dostępem do najnowszych podzespołów.
Co to jest, ten DS1990?
Czytelnicy, którzy czytali Elektronikę Praktyczną z lutego 1996 roku już znają odpowiedź na to pytanie. Ponieważ jednak ciągle otrzymujemy wiele listów z pytaniami na temat układów DS1990, pokrótce przypomnimy, jak działają układy rodziny Touch Memory firmy Dallas.
We wnętrzu niewielkiej metalowej obudowy, przypominającej nieco wyglądem miniaturowy akumulator NiCd, znajduje się pamięć ROM o pojemności 64 bajtów i prosty, jednoprzewodowy, dwukierunkowy interfejs szeregowy, który odpowiada za przesłanie zawartości pamięci stałej do otoczenia i odbiór informacji z czytnika. Zarówno interfejs, jak i pamięć ROM obywają się bez wewnętrznego zasilania, co nie oznacza jednak, że go wcale nie potrzebują. Struktura znajdująca się we wnętrzu "pastylki" pobiera tak niewielką ilość prądu, że okazało się możliwe zasilanie jej napięciem znajdującym się na szynie danych w przerwach pomiędzy przesyłaniem kolejnych bitów danych.
Transmisja danych inicjowana
'Slot" czasowy wpisu stanu "1"
,, VpuLLUP
YPULLUPMIN
V|HMIN
VlLMAX 0V
jest impulsem zerującym, generowanym przez procesor (rys.l). Jeżeli DS1990 jest dołączony do gniazda czytnika, to odpowiada impulsem obecności, który jest także widoczny na rys.l. Od tego momentu procesor rozpoczyna wpisanie 8-bitowego rozkazu dla DS1990, który determinuje sposób dal szej wymiany informacji. Sp o-sób wpisania do układu Touch Memory logicznej "1" przedsta-
"SloT czasowy wpisu stanu "O"
Jak widać na rys.2..4, przekazanie każdego bitu, niezależnie od kierunku transmisji, jest inicjowane przez procesor krótkim impulsem zegarowym.
Opis układu
Schemat elektryczny immobili-zera przedstawiono na rys.5. Jest to urządzenie pod względem elektrycznym niezwykle proste, a efekt taki udało się uzyskać dzięki zastosowaniu nowoczesnego procesora firmy SGS-Thomson.
Układ USl stanowi "serce" urządzenia. We wnętrzu tego procesora znajduje się, oprócz 8-bitowej jednostki centralnej, także szereg modułów peryferyjnych. Są to m.in. synchroniczny port szeregowy, trzy timery (w tym wat-chdog), 8-bitowy przetwornik A/C, porty 1/0, pamięć RAM oraz EEP-ROM. Pamięć programu ma pojemność blisko 4kB, co umożliwia budowanie w oparciu o ten układ
,, VpuLLUP
VPLJLLUP MIN
V|HMIN
Vi l max 0V
15us
DS1990A OKNO PRÓBKOWANIA
60us
REZYSTOR
MASTER DS1990A
60uas tL0W0< tSLm <120us 1usStREC<
Rys. 3. Przebiegi charakterystyczne dla zapisu "O"
wiono na rys.2. Rys.3 przedstawia sposób wpisania logicznego "O". Jeżeli do bufora rozkazów układu DS1990 wpisany zostanie bajt o wartości 33H lub OFH, to układ ten rozpocznie transmisję bitów numeru seryjnego oraz sumy kontrolnej CRC. Na rys.4 przedstawiono okno czasowe odczytu bitu przesyłanego z DS1990 do procesora odczytującego.
dość poważnych sterowników.
Elementem decydującym o zastosowaniu tego układu w miejsce znanego już Czytelnikom EP procesora ST62T10 jest wewnętrzna pamięć EEPROM, którą wykorzystano do przechowywania numerów kluczy dostępu. Port transmisji
"�L0W1""
15us
DS1990A OKNO PRÓBKOWANIA
REZYSTOR
MASTER
DS19S0A
----------------60us-�
60usLteLOT<120u
1UBśtRECRys. 2. Przebiegi charakterystyczne dla zapisu " I'
Tab.1. Układy rodziny Touch Memory
Typ Kod Dodatkowe
układu układ j funkcje
DS1982 09h EPROM
DA1985 OBh EPROM
DS1986 OFh EPROM
DS1920 10h E2PR0M, termometr
DS1990A 01 h -
DS1991 02h NVRAM
DS1992 08h NVRAM
DS1993 06h NVRAM
DS1994 04h NVRAM
DS1995 OAh NVRAM
DS1996 OCh NVRAM
48
Elektronika Praktyczna 1/97
Immobilizer z układami DS1990
'Slot" czasowy odczytu błtu danej
., VpuLLUP
VpULLUP MIN
V|HMIN
V|LMAX 0V
DS1990A OKNO PRÓBKOWANIA
REZYSTOR
MASTER
D81990A
< 120|J 15|JS
tRDV = 15|J8
Rys. 4. Przebiegi podczas odczytu danej.
szeregowej wykorzystano do realizacji procedury sprzętowego mnożenia binarnego, dzięki czemu możliwym się stało szybkie liczenie sumy kontrolnej CRC.
Wzorcową częstotliwość pracy procesora określa kwarc Xl oraz elementy Cl, C2. Kondensator C3 spełnia wraz z wewnętrznym rezystorem, wbudowanym w USl, rolę układu całkującego, który generuje impuls zerujący procesor po włączeniu zasilania.
Transmisja danych pomiędzy procesorem i układem DS1990 odbywa się poprzez dwa wyprowadzenia portu PA (PAO, PA1). Rezystor Rl jest rezystorem podciągającym i przez niego zasilane są dołączane do czytnika pamięci typu Touch Memory.
Rezystor R2 utrzymuje w czasie standardowej pracy czytnika stan logicznej "1" na wejściu portu PB6. Wejście to służy do serwisowego kasowania pamięci EEP-ROM i jest wyprowadzone tylko na powierzchni płytki drukowanej w postaci odsłoniętego pola lutowniczego. Tuż obok znajduje się drugie pole kontaktowe, na które wyprowadzona została masa zasilania.
Rezystor R3 dołączono do wejścia PC2, które skonfigurowano jak wejście analogowe do wewnętrznego przetwornika A/C. Zadaniem tego rezystora jest utrzymywania wysokiego napięcia na wejściu portu w czasie normalnej pracy czytnika oraz tworzenie dzielnika napięcia z dodatkowym rezystorem dołączanym do złącza Zll, który spełnia rolę analogowego klucza umożliwiającego dostęp do procedury wymiany kodów zapisanych w pamięci EEPROM. Jako złącze Zll w wykonaniu modelowym zastosowano standardowe gniazdo minijack-mono. Rolę
klucza spełniał miniaturowy wtyk typu jack z przylutowanym do końcówek rezystorem.
Szczegóły wykonania klucza, doboru jego elementów i postępowania podczas programowania układu przedstawimy w dalszej części artykułu.
Elementem wyjściowym immo-bilizera jest tranzystor unipolarny Tl, którego bramka jest sterowana z portu PC3 poprzez rezystor R5. Możliwe jest oczywiście zastosowanie w miejsce tranzystora BS170 tranzystora bipolarnego (np. BC547, BC337), lecz należy wtedy zwiększyć wartość rezystancji R5 do ok. 3,9..68kQ. Obwód wyjściowy tranzystora Tl zabezpieczono przy pomocy diody Dl, włączonej pomiędzy dodatni biegun zasilania i dren tranzystora.
Układ US2 jest standardowym stabilizatorem małej mocy, który zapewnia odpowiednie warunki pracy procesorowi i układom Touch Memory.
Elementami wykorzystanymi do sygnalizacji stanu immobilizera są diody świecące, zaznaczone na schemacie ideowym przy pomocy szarego pola. Diody te stanowią integralną część głowicy czytnika
- połączenie pomiędzy głowicą i płytką drukowaną odbywa się przy pomocy pięciu przewodów, wlutowanych w punkty oznaczone jako A..E. Rezystor R4 ogranicza prąd płynący przez diody świecące.
Montaż i uruchomienie
Immobilizer zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej, której widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawia rys.6.
Montaż układu jest dość prosty
- niewielka liczba elementów i ich
mała gęstość upakowania pozwoli zakończyć montaż sukcesem także mniej wprawnym konstruktorom. Procesor USl należy zamontować w podstawce. Jeżeli planujemy stosowanie immobilizera w samochodzie lub jako włącznik elektrycznego zamka na zewnątrz pomieszczenia, lepszym rozwiązaniem jest lutowanie go bezpośrednio w płytkę drukowaną. W takim przypadku pożądane jest także, aby po zmontowaniu i uruchomieniu układu całość pokryć wodoodpornym lakierem bezbarwnym, który zabezpieczy powierzchnię płytki przed wilgocią.
Kwarc Xl należy przed przy-lutowaniem końcówek położyć na powierzchni płytki drukowanej i przylutować jego obudowę do odsłoniętego pola lutowniczego. Należy zwrócić uwagę, aby maksymalnie ograniczyć czas lutowania, ponieważ kwarce są mało odporne na przeciążenia termiczne.
Po zmontowaniu płytki dołączamy do niej głowicę czytnika z wbudowanymi diodami LED. Z głowicy wychodzi 5-żyłowy przewód, którego każdą żyłę dołączamy do odpowiedniego punktu na płytce drukowanej. W głowicy wykorzystanej w modelu kolory przewodów i odpowiadające im punktu były następujące:
- szary (GND) - B;
- biały (Sygnał) - A;
- zielony (LED zielona) - D;
- brązowy (LED czerwona) - C;
- żółty (katody diod LED) - E.
Procesory dostarczane wraz z kitem mają pamięć kodów kluczy pustą. Sygnalizowane to jest szybkim miganiem zielonej diody po włączeniu zasilania. Jeżeli zielona dioda nie miga należy sprawdzić wartość napięcia zasilania na wyjściu stabilizatora US2 i napięcie na wejściu IRESET procesora USl. Nie powinno ono być mniejsze od ok. 3.8V.
Obsługa immobilizera
W tej części artykułu skupimy się na omówieniu sposobów wpisywania kluczy do pamięci immobilizera, ich kasowania, awaryjnego wpisywania nowych kluczy. Przybliżone zostaną także przyjęte przez autora zasady sygnalizacji optycznej przy pomocy diod LED wbudowanych w głowicę czytnika.
Elektronika Praktyczna 1/97
49
Immobilizer z układami DS1990
Gniazdo klucza
analogowego
(wtyk mlnl|ack-mono+
iezystorRk=R3)
Diody LED znajduj1 siż w głowicy
czytnika
Rys. 5. Schemat elektryczny immobilizera.
Zwora do kasowania pamięci E2PROM
Przyjęto, że kasowanie pamięci kodów kluczy można wykonać na dwa sposoby:
X Standardowy, umożliwiający okresową wymianę kluczy lub wprowadzenie nowych kluczy w przypadku zagubienia jednego z dotychczas posiadanych. Aby wykasować kody starych kluczy z pamięci niezbędny jest jeden z tych kluczy oraz klucz analogowy, którego konstrukcję przedstawimy za chwilę. X Awaryjny, który pozwala na usunięcie z pamięci kodów starych kluczy, bez posiadania któregoś z nich. Wykasowanie kodów kluczy w tym trybie wymaga wyjęcia immobilizera z obudowy. Do kasowania zawartości pamięci EEPROM służą punkty lutownicze na spodzie płytki drukowanej (rys.7), które należy zewrzeć ze sobą, a następnie ze-
Rys. 6. Rozmieszczenie wrzeć styki elementów na płytce głowicy drukowanej. czytnika.
Kasowanie pamięci EEPROM jest sygnalizowane zapaleniem się czerwonej diody LED na ok. 3 sek.
Jeżeli chcemy wykonać kasowanie kodów w trybie standardowym, to należy wykonać do tego celu klucz analogowy, który składa się z wtyku minijack-mono oraz rezystora. Wartość rezystancji tego rezystora można dobrać samodzielnie. Jedynym warunkiem jest, aby była ona identyczna z rezystancją rezystora odniesienia R3. Procesor po wykryciu uprawnionego klucza uruchamia procedurę pomiaru napięcia na wejściu analogowym PC3, którego wartość jest zależna od stosunku rezystancji R3/Rk, gdzie Rk jest wartością rezystancji znajdującej się w kluczu analogowym. Jeżeli napięcie na wejściu PC3 jest równe 2.5V, to uruchamiana jest procedura incjalizacyj-na. Ze względu na rozrzuty rezystancji rezystorów, okno napięciowe akceptacji klucza analogowego wynosi ok. 200mV.
Kasowanie starych numerów kluczy jest sygnalizowane zapaleniem na ok. 3 sek. diody czerwonej, a gotowość do wprowadzenia nowych kluczy sygnalizuje szybkie miganie diody zielonej. W dzielniku napięcia można stosować rezystory z tolerancją max. 5%. Klucz analogowy lub zwarcie styków
serwisowych należy usunąć przed rozpoczęciem normalnej eksploatacji urządzenia!
Jeżeli podczas wprowadzania kluczy do pamięci procesor wy-kryje błąd transmisji lub próbę wprowadzenia klucza o numerze identyfikacyjnym równym "0" (co może się zdarzyć podczas przypadkowego zwarcia styków głowicy), to na ok. 1 sek. zapala się czerwona dioda informująca o konieczności ponownego przyłożenia klucza do styków czytnika. Poprawny odczyt numeru klucza jest sygnalizowany wolnym miganiem diody czerwonej, które trwa ok. 4..5 sek.
Jeżeli warunki eksploatacji immobilizera wymagają używania dwóch kluczy, to podczas wprowadzania ich do pamięci należy przyłożyć do styków czytnika pierwszy z nich, a po potwierdzającym miganiu diody czerwonej drugi. Poprawne wczytanie jego numeru jest także sygnalizowane przez 4..5 sek. miganiem diody czerwonej. Jeżeli decydujemy się na korzystanie z jednego klucza, to należy go przyłożyć do styków czytnika dwukrotnie.
Po wprowadzeniu kodów kluczy do pamięci procesora rozpoczyna się jego normalna praca. Jeżeli zworka JPl zwiera z masą
50
Elektronika Praktyczna 1/97
Immobilizer z układami DS1990
wejście PB7 procesora USl, to pracuje on w trybie monostabil-nym - po każdym przyłożeniu uprawnionego klucza do styków czytnika, tranzystor wyjściowy otwierany jest na ok. 10 sek. Stan ten jest sygnalizowany przez ciągłe świecenie diody zielonej.
Jeżeli chcemy korzystać z trybu bistabilnego, to zworka JPl powinna zwierać wejście PB7 z plusem zasilania. Przyłożenie uprawnionego klucza do styków czytnika spowoduje przełączenie wyjścia procesora do stanu przeciwnego. Stan aktywny wyjścia (Tl otwarty) sygnalizowany jest miganiem zielonej diody, a stan wyłączenia (Tl zatkany) sygnalizuje miganie czerwonej diody. Tryb pracy można zmieniać dowolną liczbę razy i nie wymaga to zerowania procesora.
Jeżeli do pamięci zostały wpisane kody kluczy, a następnie zaniknie zasilanie, to po jego włączeniu klucze zostają przepisane do bufora w pamięci RAM i traktowane jako wzorce. Immobilizer informuje użytkownika o wpisanych do pamięci kluczach naprzemiennym miganiem diody czerwonej i zielonej przez ok. 5 sek. po włączeniu zasilania, po czym rozpoczyna normalną pracę.
Uwagi końcowe
Rodzina Touch Memory składa się z kilku typów układów. Konstrukcja immobilizera pozwala na stosowanie dowolnego z tych układów jako klucza, przy czym w bardziej rozbudowanych układach (z wewnętrzną pamięcią EEPROM lub EPROM, zegarem, termometrem itp.) wykorzystane będą tylko bajty tworzące numer seryjny. W każdym z układów tej rodziny (tab.l) składa się on z trzech obszarów (rys.8):
Kierunek transmisji
o oo
0 Ob O
o O
g s 0
oo o
o
" O
�l
�� **.
^ 0 0
0 o
fe punkty należy zewrzeć
ze sobą, aby skasować
pamięć E2PROM
oo
B-bitowy kod ident. (01H)
48 - bitowy numer seryjny
8 - bitowa CRC
LSB MSB LSB MSB LSB
Rys. 8. Kolejność przesyłania zawartości pamięci Touch Memory.
MSB
Rys. 7. Umieszczenie punktów serwisowych na płytce drukowanej.
- pierwszy przesyłany bajt oznacza typ układu Touch Memory, (w przypadku DS1990 jego wartość wynosi 01H, w układzie DS1991 ma on wartość 02H i odpowiednio dla DS1992 08H, dla DS1993 06H, dla DS1994 04H);
- sześciobajtowy numer seryjny, który jest niepowtarzalny, a jego wartość określa producent układu;
- jednobajtową sumę kontrolną CRC zależną od wartości bajtów wchodzących w skład numeru seryjnego i identyfikatora układu.
Tak więc dopuszczalne jest stosowanie jako kluczy dowolnej kombinacji układów prezentowanych w tab.l.
W przypadku, gdy głowica czytnika będzie montowana w dużej odległości od płytki procesora mogą pojawić się błędy podczas transmisji danych. Należy wtedy zmniejszyć nieco wartość rezystancji Rl (np. do 3.3kQ), co spowoduje, że większa pojemność obciążenia będzie się szybciej ładowała przez ten rezystor. Stała czasowa tego układu ma dość istotne znaczenie dla jakości transmisji, a więc należy zwrócić uwagę na optymalne dobranie wartości tego rezystora do długości stosowanego kabla.
W immobilizerze AVT-292 zastosowano na wejściu czytnika układ zabezpieczający w postaci transila o napięciu progowym 6.8V. Prowadzone później próby dowiodły, że procesory ST62 mają wbudowane dość skuteczne diodowe układy zabezpieczające. Jeżeli układ będzie stosowany w środowisku silnie elektrostatycznym dobrze jest zastosować transil włączony równolegle pomiędzy połączone ze sobą piny 8 i 11 USl, a masę zasilania.
Bardzo ważne dla prawidłowej pracy układu jest, aby zworka JPl była zwarta w jednej z dwóch możliwych pozycji roboczych. Układ USl ma, na wyprowadzeniach skonfigurowanych jako wejścia, wewnętrzne aktywne pullupy. Jednak
duża wartość symulowanej rezystancji (powyżej 50kQ) powoduje, że wejścia te są czułe na bliskie pola magnetyczne i elektryczne. Położenie tej zworki można oczywiście zmieniać w czasie pracy układu. Istotne jest tylko to, aby wybór trybu pracy był jednoznacznie określony wybranym położeniem zwieracza.
W egzemplarzu modelowym jako złącze klucza analogowego zastosowano standardowe gniazdo mi-nijack-mono. Możliwe jest oczywiście, zwłaszcza w samochodach, zastosowanie dowolnego włącznika, który będzie zwierał rezystor Rk do masy. Sposób ukrycia gniazda lub włącznika klucza kodowego jest dowolny, pozostawiamy go wyobraźni użytkownikom. Jest też możliwe zrezygnowanie z niego w ogóle, ponieważ wymiany kodów kluczy można wykonać w trybie serwisowym. Piotr Zbysiński, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 4,7kn
R2, R6: 5,lkQ
R3: 5,lkQ(")
R4: 680O
R5: l,2kQ
Rk: 5,lkQ(")
Kondensatory
Cl, C2: 22pF
C3: 2,2|iF/10V
C4: 47^F/10V
C5, Có: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: 1N4001
Tl: BS170, BSS98 lub podobny
USl: ST62T60B - zaprogramowany
US2: 78L05
DS1990A z zawieszkami 2 szt.
Różne
Xl: 8MHz
ZN: gniazdo+wtyk minijack mono
JPl: jumper+goldpiny 2x3
Czytnik z wbudowaną
diodą dwukolorową LED
(*) wartości tych elementów
można dobrać indywidualnie
w zakresie 680Q..10kQ
Elektronika Praktyczna 1/97
51
Elektroniczny zamek szyfrowy
Prosty, lecz bardzo skuteczny w praktycznych zastosowaniach, zamek szyfrowy, którego "sercem" jest tani mikro-kontroler z rodziny PIC, str, 33.
Rozdzielacz sygnałów audio i video
Jest to układ niezwykle przydatny w każdym domowym studio video, pozwala bowiem rozdzielić sygnały audio i video z jednego wejścia na kilka wyjść, bez utraty jakości
odtwarzania, str.43.
Preskaler do miernika T częstotliwości
Bardzo praktyczna przystawka do miernika częstotliwości (nie tylko AT-3211), dzięki której możliwy jest pomiar sygnałów o częstotliwościach powyżej 1 GHz! Str. 39.
Elektroniczna kostka do gier A
Przykład "rozrywkowego" zastosowania mikrokont-rolera PIC. Układ bardzo prosty w montażu i uruchomieniu, a specjalnie opracowany algorytm generacji liczb losowych minimalizuje ryzyko sterowania przebiegiem gry, przez nieuczciwych graczy, str.69
Test EP
Tym razem skupiliśmy się na dostępnych na rynku programatorach, które sq przyrzqdami niezbędnymi w każdym nowoczesnym laboratorium techniki cyfrowej, str. 23.
Immobilizerz układami DS1990
Jest to nowa wersja znanego już
Czytelnikom EP immobilizera, który
wykorzystuje jako klucze dostępu
nowoczesne układy Touch Memory
firmy Dal las. Nowościq w tej wersji
układu jest nieulotna pamięć kodów
kluczy (EEPROM), a także szereg
zabezpieczeń przed wprowadzeniem
błędnego numeru, str. 47.
Elektronika Praktyczna 1/97
Sterowniki przemysłowe a
Artykuły poświęcone sterownikom przemysłowym cieszq się dużym zainteresowaniem wśród naszych Czytelników.
W tym numerze przedstawiamy przedostatniq część cyklu, a już w połowie roku powrócimy ponownie do tego tematu, str.21.
Prosty domofon ^
Prostota konstrukcji i jej niski koszt zachę-cq z pewnościq wielu Czytelników do samodzielnego wykonania tego układu, a jego walory praktyczne zapewniq długotrwałq i bezawaryjnq pracę, str. 72.
Tester tranzystorów
Jest to bardzo pomysłowe opracowanie naszego Czytelnika, dzięki któremu możliwe jest szybkie przetestowanie dowolnych elementów półprzewodnikowych, str. 83.
Elektronika Praktyczna 1/97
IKA
Nr 49
styczeń '97
Swiat hobby ProjGkty zagraniczne
Flanger gitarowy...............................................
Bezprzewodowy podsłuchiwacz nietoperzy, Audio auxjplexer, część 2...............................
Sprzęt
Ś
Systemy automatyki, część 8..........................
Test
Programatory uniwersalne..
Projekty
Elektroniczny kompas.......................................
Uniwersalny zamek szyfrowy............................
Moduł preskalera do kitu AYT-321 ..................
Rozdzielacz sygnałów audio i video..............
Immobilizerz układami DS1990........................
Aktywne obciqżenie, część 2..........................
Multiprzełqcznik z układami DS2405, część 2
Miniprojokty
Elektroniczna kostka do gry............................
Prosty domofon................................................
część 2.
;zyroiniKow
Tester tranzystorów...........................................
F Podzospoły
Nowe podzespoły
.. 9 13 17
Ś
21
30 33 39 43 47 53 57
Cyfrowy tuner FM, część 2...................................................... 85
Notatnik Praktyka J^^^^^^^^^^^^^^^^J
Podstawowe zasady montowania urzqdzeh
i projektowania systemów alarmowych włamaniowych
i napadowych..........................................................................75
Biblioteki mikroprocesorowych
procedur standardowych.............................................. 79
ELEKTRONIKA 89
Zastosowania storownikow przomysłowych ... 90
Eloctronica '96 - nowości targów�....................91
Wizytówka miosigca - Ericsson...........................93
Info Świat..................................................................94
Info Kraj.....................................................................95
Listy............................................................................96 ^
Kramik+Rynok.........................................................97B
Spis trości rocznika 1996......................................
PROJEKTY
Obciążenie część 2
kit AVT-318
W drugiej części ańykuiu
przedstawimy wyniki
pomiarów zasilaczy,
dokonanych przy pomocy
układu aktywnego obciążenia
oraz możliwości rozbudowy
tego urządzenia.
aktywne
Możliwości rozbudowy układu
Uważni konstruktorzy zauważą z pewnością, że parametry wyjściowe aktywnego obciążenia można w prosty sposób zmodyfikować, dzięki czemu można zwiększyć np. maksymalny prąd obciążenia. Najprostszym sposobem zwiększenia wydajności źródła prądowego jest zmniejszenie wartości rezystancji rezystora Rl 1 (rys.3 - EP12/96). Istnieją jednakże ograniczenia maksymalnego prądu obciążenia, z których należy sobie zdawać sprawę przy podejmowaniu prób zwiększenia mocy odbieranej przez opisany w artykule układ. Zagadnienie to om ówimy p oniżej .
1 = = G M l
4 f
f Ś^ 1 10ua
1 5 s
'- Ś 1 ) ji
Ś
4
2 s 1me
i 1 Ś Ś
S > zS 10m ibó DC 8 11
1
ł i

Ł 1
l 1
10a
101
Rys. 7. Obszar SOAR tranzystora BUZ71.
W egzemplarzu modelowym, jako wyjściowy element mocy zastosowany został tranzystor polowy typu BUZ71. Charakteryzuje się on bardzo dobrymi parametrami statycznymi i dynamicznymi oraz przystępną ceną. Obok tych zalet ma on także jedną, dość istotną wadę - jest nią stosunkowo niewielki obszar roboczy SOAR (ang. Safe Operation Area). Maksymalny prąd drenu tego tranzystora silnie zależy od napięcia pomiędzy drenem i źródłem. Na rys. 7 przedstawiono wykres obrazujący zależność między napięciem UD& i maksymalnym prądem drenu. Podczas eksploatacji urządzenia warto pamiętać o konieczności ograniczenia maksy-
30
20
10
\- 1
i
\
V
\ i; ^>


X 1 XN


s
X
Śs.
X
h X
50
1D0
Rys. S. Maksymalna moc tracona w zależności od temperatury obudowy.
Elektronika Praktyczna 1/97
53
Obcigżenie aktywne
ID



1


\
\
-< v Tf -1 \
s \

\^ \
\
\
\\ \

0 60 100 TG(*C)
Rys. 9. Zależność maksymalnego prqdu drenu od temperatury.
10*
101
4 4
Vba(V)
Rys. 10. Obszar SOAR tranzystora BUZ10A.
70 60 50 40 30 20 10
J e < M \ I
\ % /: \
t /. ŚŚ
s
\ \ m
\ A
\ V
S;
s
\
\
\


s
\
0 50 100 TcHafC)
Rys. II. Maksymalna moc tracona w tranzystorze BUZIOA w zależności od temperatury.
\ -
X

1
< /



Ma
/ lD=10A


(norm.)
1.5
10
0.6
-aa -� o 40 ao 120
Rys. 12. Zależność rezystancji drenu od temperatury.
malnego prądu obciążenia tak, aby nie przekroczyć obszaru SOAR pokazanego na rys.7, tzn. ustalić wartość prądu poniżej ciągłej linii. Kolejnym ograniczeniem jest maksymalna moc, jaką można wydzielić w tranzystorze w zależności od temperatury obudowy oraz maksymalny prąd drenu, którego wartość jest także silnie zależna od temperatury. Wykresy tych zależności przedstawiono na rys.8 i rys.9.
Wbudowany w urządzenie bezpiecznik termiczny zaprojektowano w taki sposób, aby zapewnić bezpieczne warunki pracy tranzystora, przy krótko trwałych przeciążeniach termicznych jego struktury. Jeżeli urządzenie będzie wykorzystywane do długotrwałej pracy z prądem powyżej 2..3A, to należy wyposażyć tranzystor w znacznie większy, niż w przypadku modelu, radiator. Doskonałym rozwiązaniem w takim przypadku jest zastosowanie kształtki walcowanej z aluminium, ponieważ sumaryczna powierzchnia takiego radia tora, która oddaje ciepło do otoczenia, jest znacznie większa niż w przypadku prostych radiatorów wykonanych z blachy. W obudowie urządzenia modelowego jest wystarczająco dużo miejsca na zamontowanie radiatora wykonanego z kształtki.
Jeżeli decydujemy się na powiększenie wartości prądu przyjmowanego przez aktywne obciążenie, to warto, oprócz wspomnianych powyżej zabiegów, zastosować jako element wykonawczy nieco inny typ tranzystora. Jednym z bardziej popularnych na naszym rynku jest tranzystor mocy BUZlOA. Jest to tranzystor
wykonany w podobnej jak BUZ71 technologii, lecz opracowano go do stosowania w urządzeniach nieco większej mocy. Na rys.10 przedstawiony został obszar SOAR tego tranzystora, a rys.ll przedstawia zależność pomiędzy dopuszczalną mocą traconą w strukturze tranzystora i temperaturą obudowy. Jak wynika z tych wykresów tranzystor BUZlOA jest nieco lepiej dopasowany do długotrwałej pracy z dużymi obciążeniami, lecz jego możliwości zostaną wykorzystane dopiero przy długotrwałych obciążeniach prądami o wartościach powyżej 5..8A.
Stosowanie w układach dużej mocy tranzystorów z efektem polowym jest bardzo korzystne, gdyż mają one bardzo dużą przewagę nad tranzystorami bipolarnymi -oprócz tego, że rezystancja włączonego kanału jest zazwyczaj bardzo mała (co ogranicza niepożądane straty mocy), to zjawiska fizyczne zachodzące w przewodzącym kanale włączonego tranzystora powodują samoistne ograniczenie prądu płynącego przez niego wraz ze wzrostem jego temperatury. Charakterystykę temperaturową rezystancji włączonego kanału tranzystora BUZlOA przedstawia rys.12.
W pewnych zastosowaniach bardzo istotną informacją dla użytkownika jest dokładna wartość prądu wpływającego do obciążenia. Najprostszą metodą pomiaru tego prądu jest włączenie w szereg z obciążeniem dowolnego amperomierza, co jednak nie jest metodą elegancką - znacznie prostszym sposobem jest pomiar spadku napięcia na rezystorze pomiarowym Rll (rys.13). Aby odsepa-
54
Elektronika Praktyczna 1/97
Obcigżenie aktywne
(WT-1091
GND(-Uz) 1DV(+Uz)
Rys. 13. Sposób podłqczenia miernika prqdu.
jować obwody wejściowe miernika od tego rezystora zastosowany został prosty wzmacniacz napięciowy US2D o współczynniku wzmocnienia równym 3V/V. Maksymalne napięcie na wyjściu tego wzmacniacza wynosi 2.lV (dla prądu obciążenia 7A], W zależności od typu miernika zastosowanego w układzie może okazać się konieczne zastosowanie precyzyjnego potencjometru, przy pomocy którego ustalamy współczynnik podziału napięcia z wyjścia wzmacniacza. Wartość wzmocnienia wzmacniacza pomiarowego można dobrać w szerokim zakresie przy
pomocy rezystorów Rl4 i Rl3. Przypomnimy tylko, że wzmocnienie tego wzmacniacza ma wartość równą:
Na płytce drukowanej przewidziano punkty lutownicze przeznaczone do zasilenia cyfrowego miernika napięcia z układem ICL7106 lub 7107. W ofercie kitów AVT znajduje się taki gotowy moduł, który nosi oznaczenie AVT-1091. Został on opisany w EP6/96. Dzięki zastosowaniu w mierniku wyświetlaczy LED odczyt wskazań będzie bardzo czytelny, co jest dość istotne w warunkach laboratoryjnych.
Przykładowy sposób podłączenia miernika cyfrowego przedstawiono na rys. 13.
W czasie wykonywania pomiarów należy pamiętać o tym, że pomiar prądu obciążenia w impulsowym trybie pracy daje fałszywe wyniki, co jest spowodowane długim czasem trwania cyklu pomiarowego układu ICL7107. Jeżeli zależy nam na dokładnym ustaleniu wartości prądu obciążenia podczas rozładowywania impulsowego, to trzeba najpierw wyregulować źródło prądowe pracujące statycznie i dopiero wtedy przełączyć urządzenie w tryb kluczowany.
so .on


Ś i - < i i � li ' i - j_j^T
i - < i i - J
i i - < - i 1 j Ś , , 1 - *
1 - < 1 1 - 1 Ś 1 ' 1 - i Ś Ś 1 - 1 Ś Ś - 1 Ś




Rys. 14. Zakłócenia na wyjściu stabilizatora liniowego obciqżonego impulsowo prqdem 1A.
Rys. 16. Zakłócenia na wyjściu stabilizatora liniowego obciqżonego impulsowo prqdem 3A.


1


^ł' ylW" ...
i

..... ...
Rys. 15. Zakłócenia na wyjściu stabilizatora impulsowego obciqżonego impulsowo prqdem 1A.
Rys. 17. Zakłócenia na wyjściu stabilizatora impulsowego obciqżonego impulsowym prądem 3A.
Elektronika Praktyczna 1/97
55
Obciążenie aktywne
Przykład zastosowania aktywnego obciążenia
Jednym z możliwych zastosowań aktywnego obciążenia jest testowanie wydajności prądowej oraz charakterystyki odpowiedzi na impulsowe obciążenie dużymi prądami zasilaczy stosowanych w domowych i szkolnych laboratoriach. Do takiego właśnie celu wykorzystujemy opisany w artykule układ w laboratorium redakcyjnym.
Na rys.14 przedstawiono przebieg na wyjściu zasilacza ze stabilizatorem liniowym (LM35 0) o maksymalnej wydajności prądowej 3A, który został obciążony impulsowo prądem 1A. Jak widać na rysunku amplituda zakłóceń wywołanych pracą impulsową wynosi mniej niż 50mV, co można przyjąć za wartość dopuszczalną. Nieco większy poziom zakłóceń pojawia się na wyjściu stabilizatora impulsowego (L4960) obciążonego prądem o wartości 1A. Charakter tych zakłóceń jest typowy dla zasilaczy impulsowych z modulacją PWM.
Na rys.16 i 17 przedstawione zostały charakterystyki, odpowied-
nio stabilizatora liniowego i impulsowego, obciążonych prądem 3A. Obydwa stabilizatory pracują na skraju swojej maksymalnej wydajności, co niezbyt korzystnie odbija się na przebiegu napięcia wyjściowego. W przypadku stabilizatora impulsowego poziom szumu wynikającego z charakteru stabilizacji nie uległ zasadniczej zmianie, wzrosła natomiast amplituda (do niemal 200mVpp) przepięć wywołanych skokowymi zmianami prądu obciążenia.
Pomiary przeprowadzono w niekorzystnych, z punktu widzenia stabilizatorów, warunkach - różnica napięć pomiędzy wejściem i wyjściem stabilizatorów wynosiła 2 0V, a aktywne obciążenie dołączono do wyjścia zasilaczy kablami o długości 2m.
Inną możliwością zastosowania aktywnego obciążenia jest "inteligentne" rozładowywanie akumulatorów stosowanych w kamerach, komputerach przenośnych i innym sprzęcie powszechnego użytku. "Inteligencja" procesu rozładowywania ogranicza się co prawda tylko do ciągłego śledzenia napięcia akumulatora i zapewnienia sta-
łej wartości prądu rozładowywania. Utrzymanie tych parametrów na zadanym poziomie zapewnia przedłużenie "życia" akumulatora. W przypadku akumulatorów kwasowych, które "lubią" być rozładowane prądem impulsowym, można zastosować impulsowy tryb pracy obciążenia, co bardzo korzystnie wpływa na trwałość akumulatora, ograniczając poziom zasiarczenia płyt ołowiowych.
Taki sposób rozładowywania gwarantuje pełne bezpieczeństwo akumulatorów, utrzymanie ich parametrów i żywotności na najwyższym poziomie.
Nie są to oczywiście wszystkie możliwe zastosowania aktywnego obciążenia. Dobre cechy użytkowe tego układu powodują, że może on znaleźć zastosowania w laboratoriach domowych i szkolnych. Piotr Zbysiński, AVT
na
Przebiegi prezentowane rys.14..17 uzyskano przy pomocy oscyloskopu HP54603B współpracującego z programem BenchLink firmy Hewlett Packard. Przyrząd oraz oprogramowanie udostępniła redakcji firma Malkom.
56
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
Multiprzełącznik
z układami firmy Dallas,
2
kit AVT-312
Po "łyku" teorii związanej
ze sposobem działania
elementów DS2405 oraz
ogólnym przedstawieniu
możliwości urządzenia, czas
na szczegółowe omówienie
sposobu sterowania kluczy
oraz prezentację
podstawowych aplikacji
sterownika.
Dla łatwiejszego
zorientowania się
w możliwościach układu, jego
funkcje zostaną przedstawione
w kilku kolejnych krokach.
Co na początek
W celu minimalizacji wymiarów, płytka sterownika wykonana została na druku dwustronnym. Pomimo gęstego upakowania elementów, montaż nie jest trudny jeśli się pamięta, by najpierw wlutować do płytki najmniejsze elementy. W przypadku procesora niezbędna jest podstawka, a dla EPROM-u z programem i pamięci 24C02 podstawki są zalecane. Podczas testowania sterownika wygodnie jest wszelkie wyprowadzenia wykonać w postaci pinów na które nasuwane będą złącza z przewodami, łatwiej wtedy zmieniać konfigurację urządzenia. Nie będzie jednak błędem bezpośrednie przy lutowanie przewodów do wyprowadzeń wprost na płytce.
Magistrala sygnałowa to dwa kawałki przewodu z jednej strony połączone z gniazdem JPl, a z diu-
m
JlLDI_L
- FVY3
JP5FI I
3
HBD-
15151 Zt
JP3 V-L
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
giej z gniazdem lub stykami dla klucza DS1990 oraz z układami DS2405. Do prób potrzebny jest jeden lub dwa układy DS2405. Nie należy ich na stałe lutować do magistrali lecz wykorzystując np. podstawki pod normalne układy scalone uzyskać możliwość ich łatwego odłączania. Z masą magistrali trzeba połączyć wyprowadzenie 1, a z linią sygnałową wyprowadzenie 2 układu DS2405. Nóżka PIO na razie nie będzie wykorzystywana. Do wyjść JP2-1..9 dołączamy przełączniki sterujące. Może to być miniaturowy dip-switch lub dziewięć niezależnych isostatów.
W czasie pracy dla uniknięcia przypadkowych przełączeń wyprowadzenia JP2 powinny być dodatkowo połączone z napięciem zasilającym poprzez oporniki lkii, w czasie prób nie jest to niezbędne. Do wyjścia JP5 należy dołączyć diody LED sygnalizujące stan układu. Katody diod poprzez oporniki lkii powinny być zwarte z masą. Ponieważ wyjście JP5-1 zwykle sygnalizuje błąd niech dołączony LED będzie czerwony, dla odróżnienia dioda połączona z JP5-2 powinna być zielona lub żółta. Na koniec do zasilania układu potrzebny jest zasilacz +5V o wydajności ok. 300mA. Przed dołączeniem zasilania wyłączniki ustawiamy w pozycji roz-
Elektronika Praktyczna 1/97
57
Multiprzełacznik z układami firmy Dallas
+5V
magistrala
linia danych
Rys. 4. Sposób sterowania diody LED.
magistrala
linia danych
Rys. 5. Zalecany sposób sterowania przekaźników małej mocy.
warty, rozwieramy także jumper Jl natomiast J2 powinien być zwarty.
Po włączeniu zasilania sterownik nie wykazuje żadnej aktywności. Nie powinno na niego wpływać ani dołączanie do magistrali układów DS2405 ani zwieranie linii sygnałowej magistrali z masą. Dopiero, gdy do magistrali dołączony zostanie klucz DS1990 powinna zapalić się zielona dioda. Oznacza to, że sterownik może teraz przyjmować polecenia. Zielona dioda będzie
się świecić nawet jeśli przerwiemy połączenie klucza z magistralą. Jeżeli jednak dołączymy go ponownie, dioda zgaśnie a sterownik znowu będzie nieaktywny. Działanie takie można powtarzać.
Ponieważ w pamięci EEPROM nie zarejestrowany jest jeszcze żaden układ DS2405, sterownik oprócz sygnalizacji swojej aktywności nie robi niczego więcej.
Kolejnym krokiem będzie rejestracja pierwszego DS2405. Aby ją przeprowadzić dołączamy do magistrali jeden układ DS2405. Włączamy zasilanie i aktywizujemy sterownik. Następnie rozwieramy jumper J2, zielona dioda powinna zacząć migać. Oznacza to, że układ znalazł się w trybie rejestracji. Następnym krokiem będzie przypisanie dołączonego właśnie do magistrali układu t.m. do konkretnego numeru. Wybór numeru to zwarcie do masy jednego z klawiszy w gnieździe JP2-1..7. Zależnie od tego, który klawisz zostanie zwarty, taki numer przyporządkowany zostanie rejestrowanemu t.m. Po puszczeniu klawisza dane t.m. zostaną zapisane do EEPROM-u i związane z jednym z 7 numerów. Po wyjściu z trybu rejestracji łatwo sprawdzić czy t.m. został zarejestrowany. Wystarczy zewrzeć przewody magistrali lub zarejestrowany układ odłączyć, zapali się czerwona dioda sygnalizująca błąd. W przypadku rejestracji kolejnych t.m. sposób postępowania jest podobny. Ograniczenie polega tylko na tym, że w momencie rejestracji do magistrali może być dołączony tylko jeden t.m. - ten, którego dotyczy
CNY17 CNY17 CNY17 CNY17
4 6__ 4 6__ 4 6__ 4 E
rejestracja. Po wyjściu z procedury rejestracji (czyli ponownym zwarciu J2), należy dołączyć do magistrali pozostałe, wcześniej zarejestrowane układy.
Jednemu układowi można przypisać kilka numerów, będzie wtedy sterowany kilkoma związanymi z nim klawiszami. Nowemu układowi można przypisać numer już zarejestrowanego t.m., w tym momencie stary t.m. staje się niewidoczny dla sterownika i pozostanie nieaktywny nawet jeśli będzie dołączony do magistrali.
W przypadku gdy chcemy wy-rejestrować dowolny t.m. postępujemy w sposób podobny do wcześniej opisanego. Należy włączyć tryb rejestracji. Wyprowadzenie JP2-8 trzeba zewrzeć do masy. Następnie zwieramy do masy i rozwieramy wybrane wyprowadzenie w złączu JP2 odpowiadające numerowi usuwanego t.m. a potem wychodzimy z trybu rejestracji. Dla sprawdzenia, czy dany t.m. został wyrejestrowany wystarczy odłączyć go od magistrali. Jeżeli nie zapali się czerwona dioda oznaczać to będzie, że dla sterownika jest on już niewidoczny. W przypadku próby dere-jestracji nieistniejącego numeru zasygnalizowany zostanie błąd.
Zwarcie jumpera Jl podczas włączania zasilania, czyli zezwolenie na sterowanie 30 t.m. zmienia nieco opisane wcześniej procedury i znaczenie niektórych wyprowadzeń na złączu JP2. O ile poprzednio wybór numeru dokonywany był przez podanie stanu niskiego na jedno z siedmiu wyprowadzeń tego złącza, teraz numer kodowany jest binarnie na wyprowadzeniach JP2-1..6. Dostępnych jest 30 numerów z za-
1N4001
magistrala
r----O
> ~220V
Rys. 6. Zalecany sposób ????????
58
Elektronika Praktyczna 1/97
Multiprzełacznik z układami firmy Dallas
gniazdo nr stan opis
styku logiczny
JP3 1 +5V
2 masa
JP1 1,2 linia danych magistrali
3 masa magistrali
Jl rozwarty sterowanie 7 t.m.
zwarty sterowanie 30 t.m.
J2. rozwarty rejestracja/derejestracja
zwarty sterowanie t.m.
M 1 3 niewykorzystane
4 L stan któregoś PIO jest inny
niż zaprogramowany
5 L sygnał BUSY, sterownik wykonuje
poprzedni rozkaz
i nie może przyjąć nowego
.6 stan wybranego PIO
7 H sterownik włączony-nieaktywny
L sterownik aktywny
impulsy aktywna rejestracja / de rejestracja
8 L błąd
9 masa
J.P5 i LED błędu
2 LED stanu sterownika
3 masa
M tryb 7 t.m.
1..7 L wybór t.m.
8 określenie stanu do zapisu
w wybranym PIO
H odczyt stanu PIO
L programowanie PIO
tryb 30 t.m.
1-6 binarny numer t.m.
7 H odczyt stanu PIO
L programowanie PIO
8 j.w.
9 impuls L programowanie lub odczyt
wybranego PIO
10 stan J2
11 masa
kresu O do 29. Po wejściu w tryb rejestracji należy ustawić wybrany binarny numer dla nowego t.m. Tak samo jak poprzednio na wyprowadzeniu JP2-8 powinien być stan wysoki. Podanie ujemnego impulsu na JP2-9 spowoduje zarejestrowanie t.m. Dla derejes-tracji procedura jest identyczna tylko na JP2-8 będzie stan niski. Pozostałe warunki rejestracji i de-rejestracji są podobne jak w przypadku sterowania 7 układami. Jedyną różnicą jest możliwość globalnej derejestracji wszystkich t.m. Jeżeli podczas derejestracji podany zostanie numer 31 to układ wymaże z pamięci dane wszystkich t.m. i powróci do stanu pierwotnego kiedy zaczynaliśmy nasze eksperymenty.
Układy DS2405 wyposażone są w dodatkowe wyprowadzenie (PIO), którym można sterować programowo a także badać stan w jakim to wyprowadzenie się znajduje. Ponieważ wydajność prądowa wyjścia PIO w stanie niskim wynosi tylko 4mA, bezpośrednie wykorzystanie go do ste-
rowania przekaźnikiem lub żarówką jest niemożliwe. Potrzebne są układy buforujące. Do dalszych eksperymentów najlepiej wykorzystać prosty układ z rys.3. Jest to zwykły wtórnik emitero-wy. Świecenie diody LED będzie sygnalizować, że wyjście PIO jest w stanie aktywnym czyli niskim. Układ trzeba zasilić napięciem stabilizowanym + 5V. Minus zasilania trzeba poprowadzić oddzielnym przewodem, nie należy do tego celu wykorzystywać masowego przewodu magistrali. Jeżeli układ t.m. jest już zarejestrowany sterowanie wyjściem PIO w trybie 7 przełączników jest bardzo proste. Po aktywizacji sterownika, przełącznikami dołączonymi do JP2-1..7 należy wybrać numer adresowanego t.m. Podanie ujemnego impulsu na wyprowadzenie JP2-9 o czasie trwania nie krótszym niż 0,3s spowoduje ustawienie wyjścia PIO w stan zgodny ze stanem JP2-8. Jeżeli było to zero LED zaświeci się. Sterowanie wszystkich dołączonych do magistrali t.m. przebiega tak samo.
Układ pozwala także kontrolować stan wybranego t.m. Dla próby ustawmy stan PIO wybranego t.m. na poziomie wysokim - LED nie będzie się świecił. Na gnieździe JP4-6 powinien być także stan wysoki. Jeżeli teraz zewrzemy wyprowadzenie PIO do masy, wyjście JP4-6 przyjmie taki sam poziom. Wyjście to służy do monitorowania stanu PIO interesującego nas w danej chwili t.m. Sterownik pozwala także zapamiętywać stan PIO wszystkich zarejestrowanych t.m. Jeżeli w momencie dezaktywacji sterownika kluczem DS1990 wyprowadzenie JP2-8 będzie w stanie wysokim, układ po ponownym włączeniu zasilania będzie samorzutnie sta-
rał się odtworzyć stan wszystkich wyjść PIO na taki jaki był w momencie dezaktywacji. Gdyby okazało to się niemożliwe np. PIO powinno być w stanie wysokim a my zwarliśmy je do masy, na JP4-4 pojawi się stan niski sygnalizujący błąd stanu PIO. Opcja taka może się okazać przydatna gdyby do wyprowadzeń PIO dołączone były np. czujki alarmowe, które w momencie zadziałania zewrą wyjście do masy. Informacja o zaistnieniu alarmu była by dostępna na wyprowadzeniu JP4-4 sterownika.
Opisane przed chwilą funkcje w trybie sterowania 30 t.m. wyglądają trochę inaczej. Numer t.m. wybierany jest binarnie, tak jak podczas rejestracji. Stan wyprowadzenia JP2-7 określa natomiast rodzaj operacji, która będzie wykonana na PIO wybranego t.m.
Jeśli JP2-7 będzie zwarty do masy to po podaniu na JP2-9 ujemnego impulsu stan PIO wybranego t.m. stanie się zgodny ze stanem ustawionym na JP2-8.
Gdy na JP2-7 będzie stan wysoki, po każdorazowym podaniu ujemnego impulsu na JP2-9 odczytany zostanie stan wybranego PIO i zapisany na wyjściu JP4-6. Sposób zapamiętywania ustawień PIO i automatycznego odtwarzania po ponownym włączeniu zasilania jest taki sam ja dla 7 t.m.
Dla lepszej orientacji w funkcjach systemu może się przydać zwięzły opis funkcji poszczególnych wyprowadzeń.
Układy wykonawcze
Ponieważ wyjście PIO ma niewielką wydajność prądową, między tym wyjściem a urządzeniem, które będzie sterowane muszą znajdować się układy wykonawcze. Najprostsze przedstawiono na rys. 4 i 5. Wadą tych rozwiązań jest konieczność zasilania odrębnym napięciem stałym. Nie wskazane jest korzystanie z +5V zasilającego układ procesorowy. Brak jest także separacji galwanicznej między sterownikiem a układem wykonawczym co zwiększa ryzyko uszkodzenia sterownika. Układ z rys. 5 nie ma tych wad. Między układem sterującym i wykonawczym istnieje separacja galwaniczna a do zasilania potrzebny jest
Elektronika Praktyczna 1/97
59
Multiprzełacznik z układami firmy Dallas
tylko dostęp do sieci energetycznej. Transformator dostarcza bezpiecznego napięcia zmiennego, które może być wyprostowane w prostowniku jedno lub dwupo-łówkowym. Napięcie to zasila kaskadę czterech trans op torów w których świecenie diod powoduje powstanie SEM na złączach B-C tranzystorów, wystarczającej do zaświecenia diody w piątym transoptorze. Wyprowadzenie PIO steruje świeceniem diody. Gdy PIO jest w stanie ON dioda świeci się a fototranzystor zaczyna przewodzić. Komparator LM311 potrzebny jest dla prawidłowej detekcji słabego sygnału na kolektorze tranzystora, wyjście OC komparatora może sterować np. przekaźnikiem. Opornik Rl należy tak dobrać aby prąd płynący przez diody transop torów mieścił się w granicach 30-60mA. Dla prawidłowej pracy może wystarczyć kaskada tylko dwóch transop torów. Jeżeli jednak chcemy odczytywać stan wyjścia PIO niezbędne
są co najmniej cztery transoptory aby napięcie w stanie OFF było wyższe od 2,2V t.j. minimalnego poziomu logicznej "1" dla układu DS2405.
Zalety i wady układu
Czytelnicy którzy dobrnęli do końca tego opisu zorientowali się, że niewątpliwymi zaletami układu są: ograniczenie magistrali sterującej do dwóch przewodów, łatwość sterowania i kontroli układów wykonawczych. Magistralą można sterować wiele niezależnych punktów, których numery i konfigurację w każdej chwili można zmienić. Stały nadzór magistrali umożliwia natychmiastową reakcję na przypadkowe lub świadome jej uszkodzenie.
Wadą może okazać się ograniczenie maksymalne długości magistrali. Producent układów DS2405 gwarantuje ich prawidłową pracę z linią sterującą o długości powyżej lOOm a przy użyciu dwuprzewodowej skrętki nawet
300. Inną wadą jest zachowanie układów t.m. w przypadku awarii magistrali. Ponieważ układy logiki t.m. energię do swego działania pobierają z linii sterującej, zanik potencjału wysokiego na przewodzie danych na czas dłuższy niż wynika to ze standardu transmisji spowoduje ustawienie PIO wszystkich t.m. dołączonych do magistrali w stan OFF. Po usunięciu awarii sterownik będzie automatycznie próbował odtworzyć właściwe ustawienie wyprowadzeń PIO wszystkich zarejestrowanych t.m. lecz w przypadku sterowania niektórymi urządzeniami takie zachowanie układu może stwarzać problem.
Sterownik wyposażony został w wiele funkcji, niektóre z nich nie dla każdego okażą się przydatne. Użytkownik ma jednak możliwość wyboru takiego sposobu pracy, który będzie najbliższy wymaganiom jakie postawi urządzeniu. Ryszard Szymaniak, AVT
60
Elektronika Praktyczna 1/97
NOWE PODZESPOŁY
Poczwórny przetwornik C/A firmy

^Texas
Instruments
Układ TLV5620 jest poczwórnym, 8-bitowym przetwornikiem C/A z wejSciem szeregowym. Układ jest przystosowany do zasilania napięciem obniżonym do poziomu 3..3.6V i nie wymaga do poprawnej pracy zasilania napięciami o dwóch polaryzacjach. Możliwe jest także zasilanie układu standardowym napięciem 5V.
Każdy z przetworników ma niezależne, wysokoimpedancyjne we-jScie dla napięcia odniesienia oraz dwupoziomowy bufor zatrzaskowy, który zapobiega pojawianiu się stanów nieustalonych na wyjSc przetwornika podczas wpisywania do niego informacji. Dużą zaletą układu jest wbudowanie w jego wnętrze układu automatycznego zerowania, dzięki czemu napięcie na wyjSciu przetworników po włączeniu zasilania jest równe 0V.
WyjScia przetworników są odseparowane od obciążenia przez wzmacniacz-bufor, którego wzmóc-
Tabela. 1.
Rys. 1.
DACC
DACD
Wersja układu Typ obudowy Zakres temperatury pracy [�C]
TLV5620CN Plastykowa DIL14 0 .70
TLV5620IN Plastykowa DIL14 -40 .+85
TLV5620CD Plastykowa SOP14 0 .70
YLY5620ID Plastykowa SOP14 -40 .+85
nienie można ustalić na 1 lub 2. Maksymalna częstotliwość taktowania wejScia zegarowego przetworników wynosi lMHz, a prąd zasilania nie przekracza lmA.
Układ TLV5620 występuje w czterech wersjach, których cechy charakterystyczne przedstawiono w tab.l. Na rys.l znajduje się schemat blokowy wnętrza przetwornika.
Miniaturowe układy logiczne
National Semiconductor
Coraz większa liczba producentów układów cyfrowych wprowadza do swojej oferty handlowej układy logiczne zawierające pojedyncze bramki.
Układy będące odpowiednikami serii 74CMOS produkuje od niedawna amerykańska firma National Semiconductor. Nową serię nazwano Tiny Gate, co sygnalizuje, że układy te montowane są w miniaturowych obudowach przeznaczonych do
montażu powierzchniowego serii TinyPak (SOT-23-5).
W ramach serii NC7Sxx produkowane są wszystkie podstawowe bramki logiczne:
- NC7S00 - 2-wejSciowa bramka NAND,
- NC7S02 - 2-wejSciowa bramka NOR,
- NC7S04 - inwerter,
- NC7S08 - 2-wejSciowa bramka AND,
- NC7S32 - 2-wejSciowa bramka OR,
- NC7S86 - 2-wejSciowa bramka ExOR.
Wyprowadzenia tych układów przedstawia rys. 2.
Dzięki zastosowaniu do produkcji układów nowoczesnej technologii CMOS, pobierają one bardzo mało prądu (ok. l[iA, przy zasilaniu 6V), mogą pracować w szerokim zakresie napięć zasilających (2..6V), a czas propagacji sygnału z wejSć na wyjScie nie przekracza lOns (dla napięcia zasilającego 6V).
[H]Vcc A3E
ns y gnd @n
National Semiconductor
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 1/97
67
NOWE PODZESPOŁY
Nowe tranzystory mocy firmy
SGS-Thomson wprowadził pod koniec 1996 roku do produkcji nową serię tranzystorów polowych mocy, które charakteryzują się zupełnie nową obudową, nazwaną przez producenta MAX2 20. Zaletą tej obudowy jest znacznie mniejsza rezystancja termiczna sty-
Tcibelci 2.
ku z radiatorem, co poprawia warunki pracy struktury półprzewodnikowej. Na rys.3 porównano powierzchnię styku obudowy standardowej (z lewej strony zdjęcia] i MAX220 (z prawej strony zdjęcia].
Obudowa MAX220 została zaprojektowana w taki sposób, aby zapewnić jej mechaniczną kompatybilność z obudowami serii
TO-220. Jedyną różnicą jest brak otworu na śrubę mocującą tranzystor do radiatora. Wynika to z najnowszych trendów w produkcji przemysłowej. Zamiast przykręcania obudowy do radiatora stosuje się coraz częściej sprężyste klipsy zatrzaskowe (rys.4|.
W tab.2 znajduje się zestawienie podstawowych parametrów nowej rodziny tranzystorów.
STU3ONO3 30 0 005 30
STU14NA50 500 0 36 14
STU10NA50 500 06 10
STU9NA60 600 03 9
STU7NA60 600 1 0 7
STU6NA60 600 1 2 6
STU6N60 600 1 Z 6
STU3NA30 300 1 0 3
STU7N30 300 1 6 7
STU6NA30 300 1 9 6
STU6NA90 900 2 0 6
STU5NA90 900 2 5 5
Rys. 3.
Rys. 4.
68
Elektronika Praktyczna 1/97
MINIPROJEKTY
Wspólną cechę układów opisywanych w działo "Mlnlprojekty" josf łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu w typowym przypadku wystarcza kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchomieniu, gdyż Ich złożoność i Inteligencja jest zwykle zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce sq praktycznie wykonane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się na 1000.
Elektroniczna kostka do gry
Każdy z nas lubił
w młodości gry planszowe.
Najczęściej używano do
nich sześciennych kostek,
które wprowadzały do gry
element losowy. Teraz
proponujemy elektroniczny
odpowiednik kostki
tradycyjnej.
Niewątpliwą wadą (zaletą?) kostki sześciennej jest łatwość oszukiwania w czasie rzutu. Umiejętne jej wyrzucenie, szczególnie z niewielką siłą powoduje, że kostka potoczy się o zadaną liczbę ścianek i zatrzyma się np. na szóstce. Gra staje się przez to mniej pasjonująca.
Kostka elektroniczna jest pozbawiona tej wady. Jej zasada działania opiera się na wyborze jednej spośród setek tysięcy liczb generowanych przez układ. W układ został wbudowany prosty generator losowy, który generuje liczby
od 1 do 6. Zadaniem gracza jest tylko uruchomienie generatora mikrowy łącznikiem SWl. Cały proces możemy uznać za losowy, ponieważ gracz zachowuje się dokładnie tak samo, jakby wyciągał kartkę z liczbą z olbrzymiej urny wypełnionej setkami tysięcy jednakowych kartek z liczbami. Metoda ta eliminuje wyżej wspomnianą wadę kostki tradycyjnej.
Opis układu
Na rys. 1 pokazano schemat elektryczny układu elektronicznej kostki. Zasadni-
czym układem scalonym jest mikrokontroler PIC16C54. Pełni on rolę sterownika całego urządzenia. Pracuje z zegarem typu RC o częstotliwości około 4MHz. Mikrowy-łącznik SWl służy do uruchamiania procesu generacji liczby oczek. Układ U2, ULN2803 jest wzmacniaczem prądu diod LED i piszczyka. Rezystory R6..R10 ograniczają prąd diod świecących. Cały układ może być zasilany z niestabilizowanego źródła napięcia 3-5.5V. Ze względu na jego przeznaczenie i potrzebę mobilności
vcc
vcc
vcc
vcc vcc vcc
i
4k7
C3
IOOlj
1OV
R2 Ś 47k
_i 1OOn
i R3 AKT
Ul
= CZ
1OOn
OSC1/IN RAO
RA1
RA2
OSC2/OUT RA3
_____ RBO
MCLR RB1
RB2
RTCC RB3
RB4 RBO RBO RB7
PIC16CG4-RC/P
1O
11
INI OUT1
IN2 OLJT2
IN3 OLJT3
IN4 OUT4
IN5 OLJT5
INO OLJTO
IN7 OUT7
INB OLJTB
GND COI
ULN2S03
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 1/97
MINIPROJEKTY
Ustawienie wstępnych parametrów mioiiKanlrDlBni
DakramantBń modulo 8 zmlenneJSTAN
Przełścłe da stanu SLEEP oczetómnia na pizanwanw od watehdoga
SLEEP
WMłlANT:=WWIANT+1
Symulacja toczenia atę toaUd według
jednego z wariantów onoilonsoD pizoz
zmienną WARIAMT
WyłwWenle układu oczek mndłtmrio zawartości zmawiaj SlAN
Rys. 2.
warto przewidzieć zasilanie bateryjne. Baterie paluszko-we R6 wystarczą do zasilenia układu elektronicznej kostki.
Oprogramowanie
Jak widać, zestaw elementów układu elektronicznej kostki został sprowadzony do niezbędnego minimum. Wszystkie funkcje kostki są zapisane w programie mikro-kontrolera. Funkcje te są następujące: - wyczekiwanie w trybie sle-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R], R3: 4,7kQ (4,7..5,ókQ)
R2: 47kQ (43..51kQ)
R4, R5, R6, R7, R8,
R9, RIO: 100Q
Kondensatory
Cl: 2OpF (2OpF - 33pF)
C2, C4: lOOnF
C3: 1OO^F/1OV (47^F..22O^F/
10V..25V)
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
D2, D3, D4, D5, D6,
D7, D8: diody LED <|.5mm,
kolor dowolny
Ul: PIC16C54-RC/P -
zaprogramowany
U2: ULN2803
Różne
SW1: mikrowyłgcznik
SP1: piszczyk z wbudowanym
generatorem na napięcie 3-
12V
Oczekmania w martwej patii na przeoranie od watchdoga
ep na naciśnięcie mikrowy-łąc znika;
- generacja sekwencji liczb z prędkością ok. 100000 na sekundę (gdy mikrowyłącz-nik jest naciśnięty);
- symulacja toczenia się kostki według jednego z ośmiu wariantów;
- wyświetlenie właściwej liczby oczek i wygaszenie po ok. 3 sekundach.
Algorytm programu przedstawiono na rys. 2. Po restarcie następuje ustawienie wstępnych parametrów mikrokontrolera. Wszystkie linie portów są ustawione jako wejścia, czyli diody LED nie świecą się. Procesor cyklicznie sprawdza stan wejścia RA0 oczekując na nim stanu niskiego. Jeśli na wejściu RA0 procesora jest stan wysoki, co odpowiada zwolnionemu przyciskowi mikrowy-łącznika, zmienna STAN jest dekrementowana modulo 6. Zmienna STAN może przyjmować wartości od 1 do 6. Gdy w czasie dekrementacji zmienna STAN przyjmie wartość 0, zmieniana jest wtedy na 6. Po zakończeniu dekrementacji procesor przechodzi w stan SLEEP.
Opuszczenie stanu SLEEP jest możliwe tylko poprzez zerowanie procesora od układu watchdoga. Układ watch-doga w tej chwili nie używa preskalera, posiada własny generator zegarowy, który
pracuje niezależnie od zegara systemowego. Podstawowym zastosowaniem układu watchdoga jest wyprowadzanie programu, który utknął gdzieś "w chaszczach" oprogramowania, po wykonaniu wskutek zakłóceń błędnie odczytanego rozkazu. Technicznie jest to licznik o określonej długość i, który po zapełnieniu się wystawia sygnał zerowania. W programie, co pewien ciąg instrukcji, szczególnie w pętlach programowych, należy używać rozkazu zerowania układu watchdoga. "Wędrówka" wykonania programu w stronę obszarów, gdzie takiego rozkazu nie ma albo zagubienie ścieżki logicznej programu powodu-
D4
O
U2
SUI1
o
D8
ULN2803
oo
3.
je, że licznik watchdoga przepełni się. My wykorzystamy układ watchdoga do cyklicznego zerowania procesora w celu ustalenia stanu SWl. Watchdog bez włączonego preskalera wystawia sygnał zerowania procesora co ok. 18ms, przy czym ów czas jest silnie zależny od temperatury otoczenia procesora. W ten sposób dekrementacja zmiennej STAN zapewnia, że nigdy nie jest wiadomo, jaka liczba będzie w tej zmiennej zapisana.
Z chwilą naciśnięcia przycisku SWl zapalają się wszystkie diody, następuje dekrementacja modulo 6 zmiennej STAN z prędkością ok. 100000 razy na sekundę. Program stoi w tej pętli tak długo, jak jest naciśnięty mikrowyłącznik SWl.
Po wykryciu zwolnienia SWl, dekrementacja zmiennej STAN zostaje zatrzymana, zaś inna zmienna - WARIANT - jest inkrementowana. Zmienna WARIANT decyduje o wyborze wariantu symulacji toczenia się kostki. Pamięć procesora pozwoliła na zapisanie ośmiu takich wariantów. W ramach procedury symulacji toczenia się kostki zmienna WARIANT jest maskowana liczbą 7, zatem nigdy nie zdarzy się, że zmienna WARIANT wyjdzie poza dopuszczalny zakres.
Różnią się one między sobą układem liczby wyświetlanych oczek. Za każdym razem, po wyświetleniu określonej liczby oczek, na krótko odzywa się piszczyk. Po zakończeniu symulacji toczenia się kostki zostanie wyświetlona taka liczba oczek, jaka wynika z zawartości zmiennej STAN.
W tej części programu watchdog współpracuje z preskalerem, który wstępnie dzieli sygnał zegara watchdoga przez 128, tyleż samo razy spowalniając wystawienie sygnału restartu procesora. 12 8 pomnożone przez 18ms daje ok. 2,3s. Przez taki czas wynik losowania jest uwidoczniony na diodach LED.
Po wyświetleniu liczby oczek program wchodzi w martwą pętlę w oczekiwaniu na sygnał zerowania od watchdoga. Na rys. 2 przejście do no linią przerywaną.
zerowania zaznaczo-
Montaż
i uruchomienie
Na rys. 3 przedstawiono rozmieszczenie podzespołów na płytce drukowanej. Diody LED zostały ustawione w takim samym układzie, jak ma to miejsce na kostce tradycyjnej. "Zaszycie" całej inteligencji układu w jednej małej kostce procesora spowodowa-
Elektronika Praktyczna 1/97
MINIPROJEKTY
ło, że montaż płytki jest ba- kłopotem może być przypad- dzieć, że nóżki zasilające są zostanie wyświetlona ta licz-
nalny dla wprawnego elekt- kowa zmiana biegunowości ustawione symetrycznie ba, na jakiej zatrzymał się ge-
ronika-hobbisty. Montaż roz- zasilania, co oczywiście za- względem osi obrotu obudo- nerator. Po kilku sekundach
poczynamy od elementów owocuje uszkodzeniem mik- wy i zmiana biegunowości diody LED zgasną i układ bę-
najniższych do najwyższych, rokontrolera. Chociaż autoro- zasilania mikrokontrolera jest dzie oczekiwał na kolejne na-
jakimi są diody LED. wi podczas testowania oprog- możliwa. ciśniecie przycisku SWl.
Autor pisząc ten akapit ramowania zdarzyło się wło- Po zmontowaniu i spraw- Przyjemnej zabawy!
ma trochę żalu, że układ nie żyć kostkę procesora odwrót- dzeniu poprawności monta- Mirosław Lach, AVT
sprawił mu najmniejszych nie niż należy i procesor ja- żu układ zasilamy z trzech
kłopotów z uruchomieniem, koś nie ucierpiał, to jednak baterii R6. Po naciśnięciu Kompletny układ i płytki
dlatego nie może podzielić odradzamy świadome wyko- przycisku SWl powinien drukowane są dostępne
się z Czytelnikami swoimi nywanie takich eksperymen- odezwać się piszczyk i po sy- w ofercie AVT pod oznacze-
doświadczeniami. Jedynym tów. Trzeba bowiem wie- mulacji toczenia się kostki niem AYT-1110.
Elektronika Praktyczna 1/97 71
MINIPROJEKTY
Prosty domofon
Prezentowany
w artykule układ dowodzi
chyba, że najważniejszym
elementem konstrukcji
elektronicznych jest... dobry
pomysł!
Tab.1. Parametry układu TDA1010
/ napięcie zasilania 6 24VDC, / rnaksyrnalnyprądwyiściowy 3A, / moc wy|ściowa przy Vp=14,4V
i oporności głośnika 2n 6 4W, / zniekształcenia harmoniczne przy
P=1W i oporności głośnika 4 n
0,2%, / prąd spoczynkowy (typ ) 31mA
Układ posiada zabezpieczenie
przeciwzwarciowe i przeciwko
przegrzaniu struktury
Aby wytłumaczyć Czytelnikom do czego służy proponowane urządzenie najlepiej będzie posłużyć się przykładem. Wyobraźcie sobie, moi Drodzy, że ktoś z Was ma jakąś sprawę do omówienia z niżej podpisanym. W zasadzie nie ma problemu -w stopce redakcyjnej są zamieszczone telefony do AVT i wystarczy wykręcić numer, aby porozmawiać z autorem tego artykułu.
Po wybraniu numeru odezwie się centrala telefoniczna AVT i oczywiście poprosicie o połączenie z redakcją EP. W redakcji na drugim piętrze zadzwoni telefon, ktoś podniesie słuchawkę... i teraz mogą zajść następujące zdarzenia:
1. Autor przebywa w redakcji.
2. Autor montuje prototyp kolejnego układu, którego opis ma być zamieszczony w EP i jest w pracowni konstrukcyjnej.
3. Autor wybrał się właśnie do magazynu na parter.
4. Autor załatwia jakieś sprawy w dziale zaopatrzenia na pierwszym piętrze.
Nie będziemy Was dłużej zanudzać opisem kłopotów na jakie napotka osoba odbierająca telefon, bo i tak wiemy już o co chodzi.
Opisany w artykule domofon ma za zadanie umożliwić porozumienie się z osobą, o której nie wiadomo w jakim miejscu budynku ak-
tualnie przebywa. Naciśnięcie przycisku i wypowiedzenie jakiekolwiek komunikatu do mikrofonu w jednej ze stacji spowoduje, że będzie on doskonale słyszalny we wszystkich pomieszczeniach, w których zainstalowano stacje naszego domofonu. Przy zastosowaniu głośników 16W takich stacji może być maksymalnie dziewięć, co zupełnie wystarcza do nagłośnienia nawet sporego budynku. Urządzenie przewidziane jest do stosowania w domkach jednorodzinnych, willach czy też pomieszczeniach firm.
Jedną z głównych zalet proponowanego układu jest jego prostota oraz taniość i dostępność elementów.
Opis układu
Na rys.l widzimy schemat blokowy instalacji domofonu. W konfiguracji minimalnej potrzebne nam będą dwie stacje i zasilacz, a w maksymalnej możemy
zastosować aż dziewięć stacji, oczywiście także z zasilaczem.
Do wykonania instalacji wystarczą nam trzy przewody, a nawet dwa, jeżeli jako trzeci przewód wykorzystamy np. instalację wodociągową. Stanowczo odradzamy natomiast wykorzystywania przewodu zerowego sieci energetycznej. O pomyłkę łatwo, a skończyć się to może w najlepszym wypadku zniszczeniem urządzenia.
Analizując rys.1 łatwo zauważyć, że w stanie spoczynkowym wszystkie głośniki są połączone ze sobą równolegle. Po naciśnięciu przycisku "Nadawanie" jeden z głośników zostaje odłączony od linii i dołączony do wejścia wzmacniacza, pełniąc rolę mikrofonu. Wzmocniony sygnał zostaje doprowadzony do wszystkich pozostałych głośników. Autor przypuszcza, że nic prostszego nie dałoby się chyba wymyślić!
Sumaryczna oporność głoinlkAw + pruwoddw powyżaj 2fl
Stacja 2
Stacja 9
Rys. 1.
72
Elektronika Praktyczna 1/97
MINIPROJEKTY
Rys. 2.
Wiemy już, że każda stacja domofonu musi zawierać w sobie wzmacniacz z przed-wzmacniaczem mikrofonowym i przełącznik dwusek-cyjny. Przejdźmy więc do analizy konkretnego rozwiązania konstrukcyjnego.
Zastosowany układ scalony TDA1010 nadaje się do naszych celów wręcz idealnie, ponieważ zawiera w swojej strukturze czuły przedwzmacniacz i może współpracować z głośnikami o wypadkowej oporności do 2 omów. W tab.l zamieszczamy podstawowe dane techniczne tej interesującej kostki.
Schemat elektryczny stacji domofonu widoczny jest na rys.2. Niewiele jest tutaj do opisywania: schemat jest typową aplikacją fabryczną TDA1010. Sygnał z głośnika pełniącego czasowo funkcję mikrofonu podawany jest na wejście 8 przedwzmacniacza. Po wstępnym wzmocnieniu
kierowany jest na wejście końcówki mocy (pin 6). Ostatecznie wzmocniony sygnał kierowany jest za pomocą przełącznika S2 (ustawionego w pozycji "Nadawanie", przeciwnie niż na schemacie) do połączonych równolegle głośników pozostałych stacji.
Montaż
i uruchomienie
Na rys. 3 przedstawiony został widok rozmieszczenia elementów. Płytkę drukowaną przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Montaż każdej ze stacji domofonu nie powinien zająć więcej niż kilkanaście minut. Wszystkie elementy montujemy w sposób tradycyjny, wyjątkiem są tylko kondensatory elektrolityczne, które musimy "położyć" na płytce.
Z obudową także nie będziemy mieli większego kłopotu: jedyną przeróbką będzie wycięcie otworu na klawisz ISOSTAT-u.
Ten prosty układ nie wymaga oczywiście uruchamiania ani regulacji i działa natychmiast poprawnie. Do zasilania domofonu zaleca się użycie zasilacza
0 napięciu wy-j ś c i o w y m
1 2 . . 1 8 V D C i o maksymalnym prądzie ok. 1,5A. Nie musi to być nawet zasilacz stabilizowany, wystarczy dobre wygładzenie tętnień za pomocą kondensatorów o dużej pojemności. Nie zaleca się natomiast stosowania zasilania bate-ryjnego: jeżeli zasilać będziemy maksymalną liczba stacji, to pvs o prąd spoczynkowy może wynieść 9x31mA, czyli blisko 300mA! Zbigniew Raabe,AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 4,7Q R2: 330kQ Kondensatory
Cl: 4700^F/25V (zalecany
poziomy)
C2, C3, CIO: lOOnF
C4: lnF
C5, C9: 470nF
Có, C8: 100^F/25V
C7: 1000^F/25V
Półprzewodniki
Ul: TDA1010
Różne
Gl: głośnik dynamiczny lóQ
o Średnicy max. óOmm
Sl, S2: przełgcznik
monostabilny, dwusekcyjny
typu ISOSTAT
Zl: ARK3
Obudowa KM-35N
ISOSTAT
SL SS
IŁU-TW
Cl
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-1111.
Elektronika Praktyczna 1/97
73
NOTATNIK PRAKTYKA
Podstawowe zasady montowania urządzeń i projektowania systemów
alarmowych włamaniowych
i napadowych
Kończymy cykl artykułów
poświęconych omówieniu
podstawowych zasad doboru
elementów systemów alarmowych
przykładowym projektem
zabezpieczenia typowego mieszkania
w bloku.
Nieco miejsca poświęciliśmy także
na przypomnienie zasady działania
czujek stosowanych w systemach
alarmowych, co pozwoli na
optymalne dobranie ich parametrów
do wymagań otoczenia, w jakim
system będzie instalowany.
Aby poprawnie zaprojektować, a następnie wykonać system alarmowy, który będzie skutecznie wykrywał wtargnięcie intruza do strefy chronionej i jednocześnie nie będzie powodował fałszywych alarmów, należy znać prawidłowe zasady stosowania czujek alarmowych. Jedną z najczęstszych przyczyn powodujących fałszywe alarmy jest nieprawidłowy dobór i umiejscowienie czujek.
Poza tym nieprawidłowy wybór miejsca zainstalowania czujki, może spowodować wielokrotne zmniejszenie skuteczności, a w drastycznej sytuacji wręcz uniemożliwienie wykrywania intruza przez czujkę.
Oto podstawowe, ogólne zasady obowiązujące przy montażu urządzeń systemów alarmowych:
- sposób montażu i warunki otoczenia w których ma ono pracować muszą być zgodne z zaleceniami producenta;
- w czujkach posiadających regulację czułości, powinna być ona ustawiona na zapewniające spełnienie kryteriów wykrywania minimum;
- miejsce montażu powinno być tak wybrane aby dostęp osób niepowołanych był możliwie najbardziej ograniczony;
- przewody instalacji alarmowej powinny być możliwie najdalej oddalone od przewodów energetycznych, telefonicznych i sieci komputerowych;
- przekrój przewodów powinien być dobierany w zależności od prądów jakie mają przewodzić, tak aby zapewnić minimalne spadki napięcia;
- połączenia elektryczne instalacji powinny mieć minimalną rezystancję styku i jak największą rezystancję izolacji.
Niestety znajomość powyższych zasad nie wystarczy nam do tego, aby zaprojektować poprawny system. Dlatego musimy zapoznać się ze szczegółowo z zasadami działania i wynikającymi z nich zasadami stosowania tych czujek, które są naj-
bardziej popularne i mogą stwarzać największe problemy przy instalacji.
Czujki mikrofalowe
Czujki mikrofalowe działają na zasadzie efektu Dopplera. Emitują one impulsowo w otaczającą przestrzeń promieniowanie mikrofalowe
0 częstotliwości ok. 10,5 GHz. Sygnał alarmowy wytwarzany jest w czujce po wykryciu zmiany w częstotliwości odebranych fal, odbitych od poruszającego się obiektu. W związku z tym, że czujki mikrofalowe wykorzystują efekt Dopplera, reagują one najlepiej na ruch intruza w kierunku do lub od czujki. Biorąc to pod uwagę, należy tak dobierać miejsce montażu czujki, aby najbardziej prawdopodobny kierunek ruchu intruza był w kierunku do lub od czujki. Ze względu na swą istotę promieniowanie mikrofalowe nie reaguje na ruchy powietrza, ale niestety ma zdolność do przenikania przez niemetalowe przedmioty, np. ściany, czy okna obszaru chronionego. Zatem czujki mikrofalowe są całkowicie odporne na przeciągi, oraz wszelkie zakłócenia termiczne
1 działają poprawnie bez względu na warunki atmosferyczne. Mogą za to wykrywać ruch obiektów poza planowanym obszarem chronionym, co z kolei może być przyczyną fałszywych alarmów. Poza tym istnieje jeszcze jedna niezbyt dobra właściwość czujek mikrofalowych, a mianowicie ich zasięg skutecznego wykrywania ruchu człowieka wynosi w zależności od typu czujki od kilku do kilkudziesięciu metrów, ale ruch dużego metalowego obiektu np. samochodu ciężarowego będzie wykrywany bez trudu nawet z odległości wielu setek metrów. Wada ta stanowi poważne ograniczenie w stosowaniu czujek mikrofalowych.
Instalując je należy szczególną uwagę zwrócić na to, aby: - czujki te nie patrzyły bezpośrednio na cienkie niemetalowe powierzchnie ograniczające obszar chroniony np. na okna, lub drewniane drzwi, w szczególności wte-
Elektronika Praktyczna 1/97
75
NOTATNIK P RA KTYKA
dy gdy wychodzą one bezpośrednio na pobliską ulicę;
- fałszywe alarmy może również powodować spływająca w plastikowych rurach woda, nawet zainstalowanych w ścianie;
- nie można instalować czujek mikrofalowych naprzeciw dużych metalowych powierzchni, ponieważ powodują one odbijanie mikrofal, a co za tym idzie trudną do określenia zmianę kształtu charakterystyki czujki i wykrywanie ruchu w poza obszarem chronionym.
Pasywne czujki podczerwieni
Zasada działania czujki, oparta jest na wykrywaniu zmian w odbieranym przez nią promieniowaniu podczerwonym. Zmiany te są spowodowane ruchem obiektów, których temperatura różni się od temperatury otoczenia już o ok. jeden stopień Celsjusza. Czujki te więc odbierają ciepło emitowane przez poruszające się obiekty, czyli nie emitują energii do otoczenia. W związku z tym w jednym pomieszczeniu, bez obawy wzajemnego zakłócania pracy czujek, można montować wiele czujek pasywnych podczerwieni.
O kształcie charakterystyki, czyli ilości i rozkładzie prążków decyduje układ optyczny czujki, jest nim soczewka Fresnela, lub zwierciadło. Prążki są sektorami wykrywania czujki. W związku z tym, że czujki pasywne podczerwieni, wykrywają zmiany w promieniowaniu podczerwonym otoczenia, to najlepiej wykrywalną zmianą będzie wejście lub wyjście intruza z prążka, a zatem największe i najszybsze zmiany będzie powodował ruch intruza pod kątem prostym do prążków charakterystyki czujki. Uwzględniając to kryterium przy wyborze miejsca zainstalowania czujki, czyli wybierając je tak aby najbardziej prawdopodobny kierunek ruchu intruza przecinał prążki charakterystyki czujki, zapewnimy maksymalną skuteczność wykrywania ruchu intruza. Ale niestety dodatkowo musimy uwzględnić szereg czynników, które mogą ujemnie wpłynąć na pracę czujki. Oto najważniejsze czynniki jakie należy wziąć pod uwagę:
- światło słoneczne bezpośrednie lub odbite od dobrze odbijających powierzchni (np. polerowana posadzka) nie powinno padać na układ optyczny czujki;
- nie można montować czujki bezpośrednio nad grzejnikami, gdyż unoszące się z nad grzejnika ciepłe powietrze może powodować fałszywe
alarmy. Jeżeli nie jest możliwe inne umiejscowienie czujki, to odległość czujki od grzejnika powinna wynosić przynajmniej 1,5 m;
- nie powinno się montować czujek w pomieszczeniach z nieszczelnymi oknami lub drzwiami, gdyż silne przeciągi, przy dużej różnicy temperatur między wnętrzem pomieszczenia, a otoczeniem, mogą powodować fałszywe alarmy;
- przedmioty które mogą się delikatnie poruszać, a znajdują się w polu widzenia czujki powinny być od niej oddalone o przynajmniej 3 m;
- prążki charakterystyki czujki nie mogą "patrzeć" bezpośrednio na żadne miejsce które mogą szybko zmieniać swoją temperaturę np. wyloty powietrza z klimatyzacji lub wentylacji, czy też szpary w oknach lub drzwiach. Nie mogą też "patrzeć" na miejsca o temperaturze znacznie różniącej się od temperatury pomieszczenia np. ściana z gorącym przewodem kominowym;
- w pomieszczeniach w których występują małe gryzonie czujki powinno instalować jak najwyżej, tzn. na wysokości przynajmniej 2,2 m;
- miejsce zainstalowania czujki powinno być stabilne, nie podlegać wibracją i powolnym przemieszczeniom.
Czujki pasywne podczerwieni posiadają pięć podstawowych charakterystyk optycznych: szerokokątną, tzw. sufitową, dalekiego zasięgu, kurtynę pionową i kurtynę poziomą.
Charakterystyka szerokokątna składa się z trzech, czasem czterech wachlarzowych poziomów tzw. prążków. W każdym poziomie jest od kilku do kilkunastu prążków. Czujki o tej charakterystyce, montowane są na ścianach, a najlepiej w rogach, na wysokości 2,2-3 metry i używane są do zabezpieczania przestrzennego całych pomieszczeń. Z naszych powyższych rozważań wynika, że chcąc zabezpieczyć pomieszczenie przed wejściem przez drzwi, czy okno to NAJBARDZIEJ NIEWŁAŚCIWE jest umieszczenie czujki NAPRZECIW chronionego otworu. NAJLEPSZYM miejscem dla czujki będzie zawieszenie jej pod kątem 45 stopni na tej samej ścianie, w rogu, na której jest chroniony otwór, lub po przekątnej również w rogu.
Czujka sufitowa jest odmianą czujki o charakterystyce szerokokątnej przystosowaną do montowania na suficie. Charakterystyka optyczna tej czujki ma najczęściej kształt stożka. Montując taką czujkę na wysokości ok. 2,8 m uzyskujemy, przy powierzchni, średnicę obszaru
zabezpieczanego ok. 8 metrów. Czujki o tej charakterystyce montowane są na wysokości 2,4-4 metrów i używane są do zabezpieczania przestrzennego całych pomieszczeń. Praktycznie w swoim polu widzenia czujki tego typu wykrywają ruch intruza niezależnie od jego kierunku.
Czujki pasywne podczerwieni idealnie nadają się do zabezpieczania pomieszczeń w których panują normalne warunki i temperatury mieszczą się w zakresie od minus 10-20 do plus 50-60 stopni Celsjusza. W pomieszczeniach gdzie mogą wystąpić nagłe zmiany temperatury otoczenia, przeciągi i bezpośrednie oświetlanie czujki przez promienie słońca, podczas dozorowania systemu należy stosować czujki typu "QUAD". Są to najczęściej czujki mikroprocesorowe, posiadające dwa niezależne kanały analizy sygnałów z dwóch pyroelementów. Czujki typu "QUAD" są znacznie bardziej odporne na przeciągi i zaświetlenie przez słońce, niż standardowe czujki pasywne podczerwieni, a niektóre typy np. RK 900Q, nie reagują na małe gryzonie. Wpływ bezpośredniego oświetlania czujki przez promienie słońca lub innego silnego źródła światła widzialnego, znacznie ograniczany jest przez tzw. filtr światła widzialnego. Filtrem tym może być specjalna tzw. "biała" soczewka czujki wykonana z pochłaniającego światło widzialne materiału, lub dodatkowy element umieszczony między soczewką, a czujnikiem promieniowania podczerwonego.
Czujki dualne
Zawierają w sobie czujkę pasywną podczerwieni i czujkę mikrofalową. Sygnał alarmu na wyjściu takiej czujki powstaje dopiero wtedy, gdy w obydwu sekcjach analizy sygnału powstanie jednocześnie alarm. Czujki tego typu skonstruowano w celu wyeliminowania możliwości powstania fałszywych alarmów powodowanych przez przeciągi, nagłe zmiany temperatury otoczenia, silne źródła ciepła i bezpośrednie oświetlanie czujki przez promienie słońca. Uzyskano to dzięki temu, że sekcja mikrofalowa jest całkowicie odporna na te czynniki zakłócające. A z drugiej strony, często niepożądana zdolność czujek mikrofalowych do przenikania przez niemetalowe przedmioty, np. ściany, czy okna obszaru chronionego i wykrywania za nimi ruchu obiektów, jest tu wyeliminowana przez to, że sekcja podczerwieni pasywnej nie posiada tej zdolności. Dzięki temu czujki dualne mikrofala + podczerwień są prze-
Elektronika Praktyczna 1/97
NOTATNIK PRAKTYKA
znaczone do pracy w szczególnie trudnych warunkach. Zasady ich montażu i charakterystyki są takie same, jak w przypadku czujek pasywnych podczerwieni, z tym że dodatkowo należy wziąć pod uwagę fakt, iż sekcja mikrofalowa najlepiej reaguje na ruch w kierunku do i od czujki.
Mikrofonowe czujki stłuczenia szyby
Mikrofonowe czujki stłuczenia szyby, są obecnie najczęściej spotykanym sposobem zabezpieczania powierzchni szklanych. Zdecydowały o tym łatwość montażu, gdyż czujki te mają zdolność do ochrony wielu szyb z odległości kilku, a czasem kilkunastu metrów. Działają one na zasadzie analizowania przez układ elektroniczny czujki, dźwięków odbieranych przez mikrofon. Jeżeli dźwięki te, zostaną "zakwalifikowane" jako dźwięk tłuczenia szyby, to na wyjściu czujki generowany jest sygnał alarmu. Metod kwalifikacji jest wiele.
Najprostsze czujki działają na zasadzie wykrywania częstotliwości 5 kHz. Stwierdzono, że jest to najbardziej charakterystyczna częstotliwość występująca w czasie tłuczenia szyb. Układ elektroniczny czujki sprawdza poziom sygnału o częstotliwości 5 kHz, przekroczenie pewnego, ustawianego potencjometrem, poziomu natężenia dźwięku jest kryterium alarmu.
Czujki tego typu nie powinny być montowane w miejscach
0 zwiększonym natężeniu dźwięku, np. nie możne nimi zabezpieczać okien wystawowych sklepów położonych przy samej ulicy. Jest też niewskazane stosowanie tego typu czujek w mieszkaniach w blokach mieszkalnych, ponieważ silne dźwięki pochodzące z sąsiednich mieszkań ( np. wiercenie ) mogą spowodować fałszywe alarmy.
Proste mikrofonowe czujki stłuczenia szyby najlepiej spełniają swoje zadanie w wolnostojących domkach jednorodzinnych.
Zaawansowane technicznie czujki używają do analizy dźwięku przetworników analogowo-cyfrowych
1 mikrokomputerów jednoukłado-wych. Najczęściej analizują one dźwięki w dwóch zakresach częstotliwości: niskich tj. od ok. 0.1 do 100 Hz i wysokich od ok. 3 do 15 kHz. Tylko odpowiednie natężenie, częstotliwości i przesunięcie w fazie dźwięków w obu kanałach, jest przez mikroprocesor kwalifikowane jako kryterium alarmu. Czujki tego typu są wielokrotnie bardziej odporne na
różnego rodzaju zakłócenia, w związku z tym mogą bez problemu pracować tam gdzie proste czujki nie zdają egzaminu.
Charakterystyka akustyczna mikrofonowej czujki stłuczenia szkła, umieszczonej w otwartej przestrzeni, ma kształt zbliżony do kuli, której powierzchnia styka się z mikrofonem. W pomieszczeniach zamkniętych występują odbicia i w uproszczeniu można powiedzieć, że charakterystyka czujki, w granicach jej zasięgu, wypełnia całe pomieszczenie. Do sprawdzania zasięgu i poprawności działania służą specjalne testery, emitujące dźwięki imitujące tłuczenie się szyby. Pozwalają one uwzględnić wszelkie przeszkody na drodze dźwięku do czujki, które wpływają na zmniejszenie zasięgu. Czujki mikrofonowe można montować zarówno na ścianach, jak i na sufitach pomieszczeń których szyby chcemy chronić przed wybiciem. Najlepiej instalować czujki mikrofonowe dokładnie naprzeciw chronionych powierzchni okien czy wystaw. Jeżeli umieścimy czujkę w takim miejscu, że wszystkie powierzchnie szklane które zamierzamy chronić, będą znajdowały się wewnątrz charakterystyki czujki, to takie miejsce też jest poprawne dobrane.
Czujki sejsmiczne
Zapewniają one ochronę ścian, sufitów i podłóg, oraz ścian sejfów, przed próbami ich przekroczenia metodami inwazyjnymi. Promień działania czujek sejsmicznych jest rzędu kilku metrów. Profesjonalne czujki reagują alarmem na odgłosy wiercenia, eksplozje materiałów wybuchowych, uderzenia, odgłosy przecinania za pomocą palnika i wzrost temperatury podłoża do którego jest przytwierdzony i nie reagują na inne dźwięki i wibracje. Prostsze czujki najczęściej reagują tylko na jeden z w/w czynników i w przypadku umieszczenia w miejscu narażonym na wibracje (np. zamontowane blisko ulicy), czy silne dźwięki mogą powodować fałszywe alarmy. Czujki sejsmiczne sztywno przytwierdza się do powierzchni które mają chronić, w taki sposób, aby nie pozostawić tzw. martwych czyli niechronionych powierzchni. Niektóre czujki sejsmiczne przeznaczone specjalnie do zabezpieczania sejfów posiadają dodatkowo przesuwaną zasłonkę otworu na klucz do sejfu. Wyklucza ona możliwość włożenia klucza, lub wytrycha bez konieczności jej przesunięcia. Przesunięcie tej zasłonki powoduje sygnał alarmu na wyjściu czujki.
Aktywne czujki podczerwieni
Składa się ona z nadajnika i odbiornika. Nadajnik emituje promieniowanie podczerwone, która normalnie jest odbierane przez odbiornik. Sygnał alarmu jest generowany w momencie odpowiedniego osłabienia mocy sygnału docierającego do odbiornika, np. w wyniku przecięcia wiązki przez włamywacza. Pojedynczy nadajnik i odbiornik stanowią tzw. tor podczerwieni. Kilka takich urządzeń ustawionych w jednej linii tworzy tzw. barierę. Zasięgi działania barier zewnętrznych wynoszą od ok. 100 metrów do ponad kilometra. Czujki tego typu należą do najbardziej odpornych na zakłócenia. Najważniejsze jest to aby były stabilnie zamocowane.
Czujki ultradźwiękowe
Działają na identycznej zasadzie jak czujki mikrofalowe, z tą różnicą, że emitują one ultradźwięki a nie mikrofale. Ultradźwięki nie przenikają przez okna i ściany, ale są bardzo wrażliwe na ruchy powietrza. Wynika z tego, że nadają się do stosowania tylko w szczelnych pomieszczeniach i tam gdzie nie ma urządzeń mogących powodować zakłócenia typu wibracyjnego np. wentylatory, drżące szyby w oknach czy nawet grzejniki. W związku z tym ich zastosowanie jest ograniczone. Strefa wykrywania ma kształt zbliżony kształtem do balonu. Najbardziej popularnym ich zastosowaniem są alarmy samochodowe, gdyż szczelne kabiny są idealnym miejscem dla ich pracy. Bardzo istotne jest zamocowane czujki do stabilnej konstrukcji nie podlegającej wibracjom.
Planowanie systemu alarmowego
W pierwszej kolejności musimy zapoznać się ze słabymi punktami obiektu. Najlepiej zapoznamy się z obiektem na miejscu. Teoretycznie możemy zrobić to ma podstawie planów obiektu, ale w takim wypadku nie jesteśmy w stanie uwzględnić wszystkich szczegółów architektonicznych i aranżacji wnętrz, oraz odstępstw od projektu. Zatem, bezwzględnie konieczne są oględziny obiektu, czyli tzw. wizja lokalna.
Szczególnej uwagi wymagają:
- okna piwnic i świetliki; proste mechaniczne zabezpieczenia np. kraty nie są większą przeszkodą dla włamywacza;
- drzwi do piwnic i do garażu; trzeba sprawdzić ich stan. Drzwi masywne drewniane lub z 2 mm stalowej blachy należy uznać za solidną przeszkodę. W drzwiach
Elektronika Praktyczna 1/97
77
NOTATNIK P RA KTYKA
Syplslrful
Pokćj dzlamy
) P1
i \
Sypialnia 2
- czujki pIR - szerokokątna np.: METEOR HK-500 K | -Mawtatum do centrali F1P-80B0Z
- sygnalizator akustyczno-optyczny np.: SZOA
- sygnalizator akustyczny PM 32
- centrala RP-B080Z
- mikrofonowa cz^ta zbicia szkła RG-61 VITHON
Rys. 1.
oszklonych należy zalecić stosowanie szkła pancernego lub okra-towania;
- okna, drzwi balkonowe i tarasowe; należą one do miejsc najbardziej narażonych na włamanie. Nawet stabilne kraty podnoszą ich bezpieczeństwo tylko w małym zakresie;
- dach; istnieje niebezpieczeństwo włamania po zdjęciu dachówki. Przy dachach płaskich świetliki, kopuły świetlne bardzo ułatwiają włamanie. Należy sprawdzić zabezpieczenie wszelkich wejść i klap dachowych;
- inne otwory na zewnątrz; trzeba przede wszystkim poznać i zabezpieczyć inne otwory, np. wentylatory, braki techniczne w budynku.
Najlepszą, ale najdroższą metodą, jest zabezpieczenie wszystkich otworów obiektu i wszystkich pomieszczeń do których jest wejście z zewnątrz. Drzwi i okna chroni się najczęściej za pomocą kontaktronów. Szyby - mikrofonowymi czujkami stłuczenia. Czujki ruchu i ew. bariery podczerwieni stanowią wewnętrzną strefę ochrony, np. czujniki pasywne podczerwieni umieszczone w newralgicznych punktach: korytarzach, schodach i w każdym pomieszczeniu do którego jest możliwość wejścia z zewnątrz. Niektóre przedmioty wartościowe jak np. kasy
pancerne, lub dzieła sztuki powinny być zabezpieczone indywidualnie i podłączone do systemu. Zewnętrzną strefę ochrony obiektu możemy zabezpieczyć wykorzystując np. bariery aktywne podczerwieni, czujki pasywnej podczerwieni zintegrowane z silnym oświetleniem zewnętrznym. Zabezpieczenie zewnętrzne ost-rzeże użytkowników obiektu
0 próbie włamania, jeszcze przed dostaniem się intruza do wnętrza. Decyzja o wyborze typu czujki
1 jej miejsca montażu musi być uzależniona od czynników mogących spowodować fałszywe alarmy. Czynnikami takimi mogą być urządzenia grzewcze, dzwonek telefonu, promieniowanie słoneczne, ruchy na zewnątrz obiektu zabezpieczonego, wstrząsy i wibracje itp. Należy też wziąć pod uwagę celowe próby sabotażu, w szczególności w stosunku do urządzeń montowanych na zewnątrz, np. sygnalizatory alarmowe.
Bardzo istotny jest wybór odpowiedniej centrali alarmowej. Powinniśmy ustalić jej wymagane funkcje. Obiekt podlegający zabezpieczeniu powinien zostać podzielony na strefy ochronne. Pożądana liczba linii dozorowych centrali uzależniona jest od liczby planowanych czujek. Centrala powinna być zamontowana w miejscu trudno dostępnym. Jeżeli stosujemy zamki szyfrowe to pomieszczenie w którym są one zainstalowane po-
winno być ogrzewane i suche. Połączenie centrali do sieci powinno uniemożliwić odłączenie jej przez osoby niepowołane. Cały system alarmowy powinien posiadać odpowiednie rezerwowe źródło zasilania w postaci baterii akumulatorów. Linie przesyłające sygnały alarmu muszą być zabezpieczenie przed sabotażem. Zaleca 5JC1 się stosowanie przynajmniej Sm dwóch sygnalizatorów akustycznych zewnętrznych, powinny one być zainstalowane w różnych miejscach na odpowiedniej wysokości, utrudniającej dostęp do nich włamywaczowi. Powyższa uwaga dotyczy także sygnalizatorów optycznych (zalecana wysokość powyżej 4 m). Wewnątrz obiektu powinien znajdować się sygnalizator wewnętrzny. Istniejące oświetlenie zewnętrzne i ewentualnie dodatkowo zainstalowane reflektory halogenowe winny być podłączone do systemu ochrony zewnętrznej lub obwodowej. Wskazane jest zastosowanie dialerów telefonicznych do monitoringu lub powiadamiających użytkowników obiektu.
Przykład zabezpieczenia mieszkania M-4 w bloku 10 piętrowym
Mieszkanie z rys.l ma zostać zabezpieczone przed włamaniem. System alarmowy ma zostać uruchomiony natychmiast, gdy tylko włamywacz chce wtargnąć do domu.
Przykładowy system posiada dwie strefy ochrony. Pierwsza strefa, obwodowa to: dwie mikrofonowe czujki stłuczenia szyby typu RG-61 VITRON i dwie czujki magnetyczne umieszczone na framugach drzwi. Druga strefa, wewnętrzna to pięć czujek pasywnych podczerwieni RK-500 METEOR zabezpieczające wszystkie pomieszczenia do których jest możliwość wejścia z zewnątrz. Zastosowano centralę RP-808DL, podzieloną programowo na dwie części, tak jak strefy ochrony. Pozwala to na zabezpieczenie się mieszkańców wewnątrz mieszkania, gdy uzbrojona jest tylko strefa pierwsza, obwodowa lub na uzbrojenie całego systemu, gdy obydwie strefy są uzbrojone.
Wybór urządzeń elektronicznych i miejsce ich zainstalowania zostały przedstawione na rysunku. Grzegorz Koślacz
Analiza punktów słabych obiektu
Parter 1-3 4-8 9-10
piętro piętro pi ętro
20% 40% 65% 40%-sprawców dostaje się przez drzwi wejściowe
50% 50% 30% 30%-sprawców rozbija szyby w oknach lub drzwiach balkonu
30% 10% 5% 30%-sprawców wchodzi przez okna kuchni lub sypialni
Elektronika Praktyczna 1/97
KURS
Biblioteki
mikroprocesorowych procedur standardowych
Wielu początkujących
programistów mikrokomputerów
jednoukładowych może
odczu wać brak zaplecza
w postaci biblioteki gotowych
procedur. Bez niej droga do
sukcesu, czyli dobrego
gotowego program u jest
dłuższa i bardziej uciążliwa.
Biblioteka taka, zawierająca
szczegółowo udokumentowane
i sprawdzone moduły
programowe jest bardzo cenna
i oddaje nieocenione usługi.
Gromadzi się więc te zasoby.
Wystarczy do nich sięgnąć
i dołączyć odpowiedni
fragm ent do twórz on ego
oprogramowania. Namiastkę
takiej biblioteki właśnie
proponujemy.
Od Czytelnika wymagamy
tylko znajomości listy
podstawowych rozkazów tych
mikrokontrolerów, dla których
te procedury są przeznaczone.
Zaczniemy od biblioteki dla
najbardziej popularnej rodziny
mikroprocesrów, jaką jest
niewątpliwie rodzina '51.
Prezen towan e w artykule
procedury są dostępne w
sieci Internet pod adresem
www.atm.com.pl/~avt.
Oferowany poprzez Internet kod źródłowy został sprawdzony w praktyce w czasie konstrukcji oprogramowania systemowego kilku sterowników. Procedury mają różnorodny charakter i przeznaczenie. Każda procedura jest przedstawiona w formie podpro-gramu. Proponowane podprogra-my są używane w części oprogramowania zajmującego się przetwarzaniem odebranych danych, czyli tam, gdzie istnieje minimalne "przywiązanie" programu do otoczenia mikroprocesora. Z czasem do tej biblioteki dołączymy opracowania częściowo zależne od otoczenia procesora, oraz zajmiemy się obsługą przerwań.
Procedury publikowane w tej rubryce są dostępne na koncie WWW firmy AVT w Internecie. Dla osób nie posiadających dostępu do Internetu publikujemy pełny tekst źródłowy procedur. Nie przewidujemy rozprowadzania tych bibliotek na dyskietkach. Uznaliśmy bowiem, że coraz większa popularność Internetu może skłoni potencjalnych odbiorców tego oprogramowania do zainteresowania się tą ogólnoświatową siecią.
Arytmetyka
Zaczniemy od procedur arytmetycznych. Operacje są wykonywane na liczbach interpretowanych jako liczby całkowite, których zapis pokazano na rys.l
BAJT NAJMŁODSZY
A+5 A+4 A+3 A+2 A+l A
(starszy bajt jest pamiętany w komórce o młodszym adresie). Długość liczb, obliczana w bajtach, jest zmienna, zależnie od potrzeb. W czasie układania własnego programu warto przeznaczyć pewną liczbę komórek pamięci wewnętrznej na bufor wyników pośrednich. Autor przyjął, że taki bufor jest umiejscowiony w trzech starszych bankach pamięci o adresie początkowym 08H i długości 24 bajtów. W procesorach '51, po ich zerowaniu, w tym obszarze jest lokalizowany stos. Dno stosu zostało więc przeniesione do adresu 70H. Szesnaście komórek przeznaczonych na stos wystarcza. Jeśli jednak zaczyna nam brakować pamięci wewnętrznej, np. ze względu na liczne, zagnieżdżające się odwołania do stosu, to musimy sięgnąć po nieco mocniejszy typ z rodziny '51, np. 80C32. Ma on 256 bajtów, z czego starsze 128 bajtów jest adresowanych tylko pośrednio, ponieważ dzielą one adresy z rejestrami funkcji specjalnych, dostępnych z kolei tylko bezpośrednio.
Listing 1.
BAJT NAJSTARSZY
Rys. 1. Przyjęty przez autora sposób zapisu liczb wielobajtowych.
PODPROGRAM WIELOBAJTOWEGO dodawania WEJŚCIE:
RO - ADRES NAJMŁODSZEGO
EAJTU PIERWSZEGO SKŁADNIKA
Rl - ADRES NAJMŁODSZEGO EAJTU DRUGIEGO SKŁADNIKA, NIE MODYFIKOWANY
R2 - LICZBA BAJTÓW WYJŚCIE:
RO - ADRES NAJMŁODSZEGO BAJTU WYNIKU
R2 = 0
PRZENIESIENIE C I PRZEPEŁNIENIE OV JEST
USTAWIANE W TAKI SPOSÓB, JAK W ROZKAZIE
ADDC
STAN WSKAŹNIKA P NIE ODPOWIADA OGÓLNYM
ZASADOM JEGO USTAWIENIA
CLR C PUSH ROREG
MOV A,@R0 ADDC A,@R1 MOV @R0,A DEC RO DEC Rl DJNZ R2.AD1 POP ROREG RET,
Elektronika Praktyczna 1/97
79
Biblioteki procedur standardowych
Y3 Y2 Yl
X3 X2 XI
Y5 | Y4 | Y3 | Y2
Rys. 2. Sposób mnożenia liczb wielobajtowych.
Listing 2.
PODPECGEAM WIELOBAJTOWEGO ODEJMOWANIA WEJŚCIE:
RO - ADRES NAJMŁODSZEGO EAJTU ODJEMNEJ
Rl - ADRES NAJMŁODSZEGO EAJTU ODJEMNIKA
R2 - LICZBA BAJTÓW WYJŚCIE:
RO - ADRES NAJMŁODSZEGO BAJTU WYNIKU
R2 = 0
POŻYCZKA C I PRZEPEŁNIENIE OV SĄ
USTAWIANE W TAKI SPOSÓB, JAK W ROZKAZIE
SUBB
STAN WSKAŹNIKA P NIE ODPOWIADA OGÓLNYM
ZASADOM JEGO USTAWIENIA
CLR C
PUSH ROREG
MOV A,@E0
SUBB A,@E1
MOV @E0,A
DEC RO
DEC Rl
DJNZ E2.SUB1
POP ROREG
RET
3.
Listing
PODPRCGRAM UZUPEŁNIENIA DO 2 PISAŁ I TESTOWAŁ: MIROSŁAW LACH,AVT WEJŚCIE:
RO - ADRES NAJMŁODSZEGO BAJTU LICZBY
R2 - LICZBA BAJTÓW
LOKALNA ZMIENNA R2REG JEST ADRESEM REJESTRU
R2 Z BANKU 0 PAMIĘCI
LOKALNA ZMIENNA ROREG JEST ADRESEM REJESTRU
RO Z BANKU 0 PAMIĘCI WYJŚCIE:
RO - ADRES NAJMŁODSZEGO BAJTU LICZBY
UZUPEŁNIONEJ DO DWÓCH
E2EEG EQU
EOREG EQU
UZUP:
PUSH R2REG CHOWAMY REJESTRY RO I Rl
PUSH ROREG JESZCZE SIĘ PRZYDADZĄ
UZUP1:
MOV A,@E0
CPL A INWERSJA BITÓW
POSZCZEGÓLNYCH BAJTÓW
MOV @E0,A
DEC RO MODYFIKACJA WSKAŹNIKA
ADRESOWEGO
DJNZ E2.UZUP1 CZY SĄ JESZCZE JAKIEŚ
BAJTY?
POP ROREG WYSTARCZY, TERAZ
ODTWARZAMY RO I R2
POP R2REG PO TO, ABY DODAĆ JEDYNKĘ
MOV A,@E0 DO PIERWSZEGO BAJTU
ADD A.łl DODAJEMY JEDYNKĘ
MOV @E0,A TRZEBA TO JESZCZE
SCHOWAĆ
DEC RO TERAZ ZMODYFIKOWAĆ
WSKAŹNIK ADRESOWY
DJNZ E2.UZUP2 CZY TO JEST JEDYNY BAJT'
RET TAK, TO BYŁ JEDYNY BAJT,
CZYLI KONIEC PROCEDURY
UZUP2:
MOV A,@E0 DO POZOSTAŁYCH BAJTÓW
ADDC A,#0 TRZEBA DODAĆ ZERO PO TO
MOV @E0,A ABY DODAĆ EWENTUALNE
PRZENIESIENIE
DEC RO MODYFIKACJA WSKAŹNIKA
ADRESOWEGO, JUZ NIEDALEKO
DJNZ E2.UZUP2 CZY TO WSZYSTKIE BAJTY,
JEŚLI NIE - NA POCZĄTEK
PĘTLI
RET UFF, ZAKOŃCZYLIŚMY
Dodawanie wielobajtowe
Dodawanie jedno-bajtowego jest trywialne, bowiem zapewniają to rozkazy dodawania ADD i dodawania z przeniesieniem ADDC z różnorodnymi argumentami. My zajmiemy się dodawaniem wielobajtowym. Uniwersalna procedura wiel obaj t owego dodawania przedstawiona jest na listingu 1. Częstym błędem początkujących programistów jest brak zerowania wskaźnika przeniesienia C. Warto przyjąć od teraz założenie, że wywoływana procedura pracuje w środowisku programowym o nieznanych parametrach wejściowych (z wyjątkiem parametrów początkowych, które ma ona przetwarzać) i powinna sama je ustalić. Unikniemy wtedy niespodzianek, bowiem zasadnicza część procedury pracuje poprawnie, a błąd tkwi gdzie indziej. Wynik dodawania jest umieszczany w miejsce pierwszego składnika sumy pośrednio adresowanego rejestrem RO.
Odejmowanie
Przez analogię do dodawania, tworzymy podprogram wielobajto-wego odejmowania o adresie SUB (listing 2).
Stan wskaźników programowych po wykonaniu podprogramu odejmowania, czy jak poprzednio dodawania, nie jest bez znaczenia, bowiem może być istotny w dalszej części budowanego oprogramowania. Najważniejszy będzie dla nas stan wskaźnika przeniesienia C. Tam zostanie zapisana pożyczka (przeniesienie). Oprócz tego poprawnie zostanie ustawiony znacznik przepełnienia OV, używany w operacjach na liczbach zapisanych w kodzie uzupełnieniowym do dwóch.
Przy ustawieniu CY należy interpretować otrzymaną różnicę, jak liczbę ujemną. Wynik odejmowania jest zapisany w kodzie uzupełnieniowym do dwóch. Jest to odmiana kodu binarnego, służącego do zapisu liczb ze znakiem. Liczby dodatnie są w tym kodzie zapisane identycznie jak w naturalnym kodzie binarnym, zaś zapis
liczb ujemnych powstają przez zanegowanie bitów modułu (wartości bezwzględnej) tej liczby i dodanie jedynki. Np. +5 to 0101, zaś -5 to zanegowane 0101, czyli 1010, plus 1, czyli w końcu 1011. Ciekawą właściwością tego kodu (w skrócie nazywanego U2) jest to, że ponowna negacja bitów liczby ujemnej i dodanie 1 spowoduje otrzymanie liczby dodatniej równej co do wartości bezwzględnej liczbie ujemnej. W naszym przykładzie 1011 po inwersji to 0100, a plus 1 daje 0101, czyli 5. Prosta procedura dokonuje uzupełnienia do dwóch liczby wie-lobajtowej (listing 3).
Listing 4.
PODPEOGRAM MNOŻENIA LICZB DWUBAJTOWYCH
PISAŁ I TESTOWAŁ: MIROSŁAW LACH, AVT
WEJŚCIE:
R0 - ADRES NAJMŁODSZEGO BAJTU MNOZNEJ
Rl - ADRES NAJMŁODSZEGO BAJTU MNOŻNIKA
WYJŚCIE:
ILOCZYN JEST UMIESZCZANY W MIEJSCE CZYNNIKÓW
ILOCZYNU, GDZIE ZŁOŻENIE BAJTÓW
(R0-1):(R0):(Rl-1):(Rl) DAJE WYNIK (R0-1) -
BAJT NAJSTARSZY, ZAŚ R0 I Rl SĄ WARTOŚCIAMI
WEJŚCIOWYMI ADRESÓW
ZALECA SIĘ, ABY MNOZNA I MNOŻNIK ZAJMOWAŁY
CZTERY KOLEJNE BAJTY
UŻYWANE ZASOBY:
ACC,B,RO,R1,R2,R3,R4,R5
W DEKLARACJACH ZMIENNYCH ZDEFINIOWAĆ
BEZPOŚREDNIE ADRESY REJESTRÓW JAKO
R2REG EQU 2
R3REG EQU 3
R4REG EQU 4
R5REG EQU 5
MN0Z2 B:
MOV A,@EO W ACC JEST X
MOV E,@E1 W E JEST Y
MUL AB X Y
MOV E2,A EEJESTEY E5-E2
; PEZECHO WUJ \ WYNIK POŚEEDNI
MOV E3,E SUMY CZĄSTKOWEJ
DEC EO
MOV A,@E0 W ACC JEST X+l
MOV B,@E1 W B JEST Y
MUL AE (X+1)*Y
ADD A,E3
MOV E3,A
CLE A
ADDC A,B
MOV E4,A
CLE A
ADDC A,#0
MOV E5,A
INC EO
DEC El
MOV A,@E0 W ACC JEST X
MOV E,@E1 W E JEST Y+l
MUL AE X (Y+l)
ADD A,E3
MOV E3,A
MOV A,E4
ADDC A,E
MOV E4,A
CLE A
ADDC A,E5
MOV E5,A
DEC EO
MOV A,@E0 W ACC JEST X+l
MOV E,@E1 W B JEST Y+l
MUL AE +1)�(Y+l)
ADD A,E4
MOV E4,A
MOV A,E5
ADDC A,B
MOV E5,A
MOV @E0,E5EEG
INC EO
MOV @E0,E4EEG
MOV @E1,E3EEG
INC El
MOV @E1,E2EEG
EET
80
Elektronika Praktyczna 1/97
Biblioteki procedur standardowych
Mnożenie
W mikroprocesorach rodziny '51 istnieje rozkaz mnożenia, MUL AB, ale dotyczy on mnożenia jednobajtowego. Mnożna i mnożnik są umieszczone w akumulatorze i rejestrze B. Iloczyn trafia z powrotem do tej pary rejestrów, przy czym młodsza część znajduje się w akumulatorze, a starsza jest umieszczona w B.
Rozkaz ten będzie bardzo użyteczny do wykonania mnożenia wielobajtowego. Na rys. 2 pokazano znaną z lekcji arytmetyki metodę pisemnego mnożenia liczb wielocyfrowych. Ta właśnie zasada jest wykorzystana do budowy algorytmu mnożenia liczb wielo-bajtowych.
Mnożenie liczb wielobajtowych wykonujemy poprzez mnożenie pojedynczych bajtów za pomocą rozkazu MUL. Tak otrzymane ilo-
czyny cząstkowe musimy odpowiednio dodawać do wyniku, czyli z właściwym przesunięciem, według przepisu pokazanego na rys. 2. Nie należy zapominać o dodawaniu iloczynu cząstkowego do następnego bajtu, po to aby nie zgubić ewentualnego przeniesienia. Proponujemy następujące rodzaje podprogramów mnożenia różniące się długością mnożonych liczb:
- mnożenie liczb trzybajtowych;
- mnożenie liczb dwubajtowych (listing 4);
- mnożenie liczby pięciobajtowej i jednobajtowej;
- mnożenie liczby dwubajtowej i jednobajtowej (listing 5).
Opis przygotowania parametrów wejściowych oraz umiejscowienie wyniku zawarto w komentarzach w nagłówkach plików. Mirosław Lach, AVT
jsting 5.
PODPRCGRAM MNOŻENIA LICZBY
DWUBAJTOWEJ I JEDNOBAJTOWEJ
WEJŚCIE:
R1:RO - MNOZNA
R2 - MNOŻNIK
WYJŚCIE:
R5:R4: R3 - ILOCZYN, R5 - NAJSTARSZY
MNOZ2Z1B
MOV A.RO
MOV E,R2
MUL AB
MOV R3,A
MOV R4,B
MOV A,R1
MOV B,R2
MUL AB
ADD A,R4
MOV R4,A
MOV A,B
ADDC A,#0
MOV R5,A
RET
Procedury przedstawione w artykule dostępne są poprzez Internet w pliku spakowanym KURSl.ARJ
Elektronika Praktyczna 1/97
81
ŚWIAT HOBBY
A RADIO 10/96
ILDŁTHONIKA
adio
1. Ar zacinajicim a mirne pokrocilym, 1 str.
Krótki artykuł poświęcony prezentacji prostych sterowników LED - wskaźników wysterowa-nla, serii U2X7B. Autor skupił się na omówieniu zagadnień praktycznych związanych ze stosowaniem tych u Wado w i zasygnalizowaniu najistotniejszych różnic pomiędzy po-szc zegó I nym i we rsja m i.
2. Jednoducha zapojeni pro volny cas, 1 str.
Opis konstrukcji prostej ładowarki akumulatorów NiCd, która wykorzystuje jako elementy regulacyjne standardowe jed-notranzy storo we źródła prądowe. Dzięki zastosowaniu czterech niezależnych źródeł i możliwości regulacji prądu ładowania urządzenie jest niezwykle uniwersalne i łatwe w obsłudze.
3. Programator PIC, 3 str.
W a rty ku le p rzedsta wio na zo -stała konstrukcja programatora mi kro kontrolerów PIC serii
PIC16C5X oraz PIC16C71 i C84. Jest on sterowany poprzez złącze LPT komputera, który spełnia rolę kontrolera -sterownika. W u Wadzie zastosowano dwa układy 74HC573, dwa 74HC153 oraz kilka innych typowych elementów. Uzupełnieniem opisu jest widok dwustronnej płytki drukowanej, dzięki czemu jedynym kłopotem, jaki będą musieli pokonać naśladowcy jest napisanie krótkiego programu przesyłającego dane do programatora.
4. Bezdratovy zvonek BZ-1, 4 str.
Często spotykamy się z problemem - w jaki sposób bezprzewodowo połączyć ze sobą dwa układy. Typowym przykładem takiego problemu jest włączanie dzwonka drzwiowego. Autor artykułu rozwiązał ten problem przy pomocy prostego toru radiowego, w którym przesyłany jest zakodowany sygnał, uruchamiający generator akustyczny. Sygnał sterujący kodowany jest przy pomocy znanych Czytelnikom EP układów firmy Motorola MC145026, a dekodowany przez MC145028. Nośna toru radiowego ma częstotliwość ok. 434MHz, a moc nadajnika wystarcza, aby osiągnąć zasięg do 60m.
5. Tester modelarskych serv, 3 str.
Opis prostego układu do testowania serwomechanizmów stosowanych w modelarstwie. Konstrukcję oparto na mikrokontrolerze AT89C2O51. Program sterujący pracą układu przewiduje aż 13 progra-
mów testowych, które umożliwiają dokładne przetestowanie wszelkich parametrów serwomechanizmów.
ELECTRONICS NOW 9/96
6. Hobby spectrum ana-lyzer, 9 str.
Opis konstrukcji analizatora spektrumsygnałówo częstotliwościach radiowych, który można wykorzystać np. do ton-troli pracy torów zdalnego sterowania radiem. Urządzenie jest dość rozbudowane, jednak ze względu na przejrzystość konstrukcji, jego uruchomienie nie powinno sprawić większych trudności konstru Worom.
7. Executive decision support system, 4 str.
W artykule przedstawiono konstrukcję eleWronicznego "wspomagaćza podejmowania decyji", który można wykorzystać do uproszczenia sobie nieco życia codziennego (zawsze można przecież stwierdzić, że to ON się pomylił, a JA jestem w porządku!). Decyzję pode-
jmuje za nas miWokontroler MC68HC7O5K1S z wbudowanym programem, którego algorytm oparto na badaniach naukowych. Całość jest zasilana z baterii 9V, co umożliwia korzystaniez tegoukładutak-że w terenie. 8. AM about removable media drive, 8 str. Bardzo ciekawy artykuł omawiający zasadę działania i możliwości dostępnych w chwili na rynku mobilnych nośników danych. Są to, oprócz dyskietek, także dyski magnetyczne o dużych pojemnościach, dysW magneto-optyczne, taśmy magnetyczne itp.
Cennym uzupełnieniem artykułu są tabele zawierające zestawienia najważniejszych parametrów poszczególnych nośników.
ELECTRONICS NOW 10/96
ftertrantó
Vfotual
i
9. A visit to virtual instrument ation, 6 str.
Prezentacja komputerowych metod pomiarowych, w których stosowane są wirtualne.
Świat Hobby to przegląd najnowszych numerów popularnych na świecie pism dla elektroników
hobbistów. Podajemy krótkie streszczenia najciekawszych artykułów zamieszczanych wtych
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 grza 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 1/97
ŚWIAT HOBBY
komputerowe laboratoria. Autor artykułu dowodzi, że jest możliwe zastąpienie szeregu kosztownych przyrządów pomiarowych odpowiednio "uzbrojonym" komputerem
10. Fast pulse scope cali brat o r, 6 str.
Bardzo pomysłowy układ do testowania i kalibracji oscyloskopów, klórego zasadę działania oparto na metodzie generacji szybkich impulsów. Dużą trudność sprawi potencjalnym naśladowcom wykonanie płytki drukowanej, ponieważ jest to druk dwustronny, projektowany do montażu kombinowanego SMD-Felementy przewlekane.
11. Listening center, 2 str.
Ten artykułtrudno nazwać opisem projektu - jest to raczej krótka prezentacja sposobu podłączenia kilku zestawów słuchawek do jednego walkmana lub magnetofonu, co pozwoli wielu słuchaczom jednocześnie korzystać z uroków samotnego słuchania ulubionej muzyki.
EVERYDAY WITH PRACTICAL ELECTRONICS 10/96 12. 10MHz function generator, 8 str. Opis konstrukcji generatora funkcyjnego z układem MAX038. Dzięki zastosowaniu tego nowoczesnego układu konstrukcja urządzenia jest bardzo prosta i cechują ją doskonałe parametry użytkowe.
13. Vehicle alert, 5 str.
W artykule prezentowane jest bardzo proste urządzenie alarmowe, zbudowane z myślą o stosowaniu w samochodach i niewielkich mieszkaniach. Układ zbudowano w oparciu o trzy układy
scalone: 556, 4017 i 555. Prostota konstrukcji zachęci z pewnością wielu Czytelników do prób samodzielnego wykonania tego układu.
14. Direct corwersion topband and 80m recei-ver, 7 str.
Opis amatorskiego odbiornika krotkofalarskiego 30/160m z wbudowanym wzmacniaczem mocy i bezpośredniej przemianie częstotliwości. W układzie wykorzystano gotowe filtry indukcyjne, strojone diodami pojemnościowymi. Ze względu na zastosowany sposób konwersji częstotliwości odbiornik jest prosty w zestrojeniu.
8
Elektronika Praktyczna 1/97
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 100,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
;
"Od dawno
denerwowało innie
sprawdzanie większej
liczby tranzystorów
i określanie
rozmieszczenia elektrod
nieznanego elementu. "
Jest to więc kolejny
przykład na to, że
potrzeba jest matką
wynalazku.
Tester tranzystorów
031
swib
Rys. 1.
Gdy podjąłem decyzję o przebraniu większej liczby wylutowanych tranzystorów, postanowiłem skonstruować urządzenie, które umożliwiłoby szybkie wykonanie tej syzyfowej pracy. Przy okazji okazało się, że może ono pełnić funkcję prostego wskaźnika umożliwiającego oszacowanie pojemności kondensatora.
Ponieważ osiągnięty wynik okazał się fantastyczny, postanowiłem się podzielić efektami mojej pracy z redakcją EP oraz z Czytelnikami.
Zasada działania układu jest bardzo prosta i opiera się na spostrzeżeniu, że tranzystor z "wiszącą w powietrzu" bazą nie przewodzi prądu przemiennego, póki nie ulegnie przebiciu złącze baza - emiter (złącze baza - kolektor przebija się zwykle przy napięciu zbliżonym do Ucemax). Napięcie przebicia złącza B-E wynosi przeważnie 6,8V -8,2V, zatem 5V jest napięciem bezpiecznym dla tranzystora (tym bardziej, że przebicie złącza B-E ma charakter efektu Zenera i przy małym prądzie jest odwracalne).
Drugim spostrzeżeniem jest to, że jeśli
w tak zasilanym tranzystorze połączy się bazę z kolektorem przez odpowiedni rezystor, to w czasie trwania pół-fali odpowiadającej
właściwej polaryzacji normalnej dla danego typu tranzystora, to tranzystor przewodzi.
Poczyniwszy te fundamentalne spostrzeżenia, zaprojektowałem układ umożliwiający jakościowe sprawdzanie tranzystora (sprawny/ niesprawny, czyli wzmacnia lub nie - bez bliższego wnikania w jego parametry). Zasada działania układu jest przedstawiona na rys. 1.
Napięcie przemienne wytwarza przełącznik SWl, bazę do kolektora dołącza włącznik SW2, polaryzację półfali płynącej przez badany element wskazują diody LED.
W rzeczywistości układ jest trochę bardziej skomplikowany (rys. 2): rolę przełączników pełni układ scalony 4053 - 3 dwuwejściowe klucze analogowe, taktowany dwoma generatorami zbudowanymi na popularnych układach 555. Generator sterujący klucze wytwarzające napięcie przemienne pracuje z jedną z trzech częstotliwości: 200Hz, 2kHz, lub 20kHz, a generator kluczujący rezystor w bazie - ok. 2Hz.
Zatem w wypadku zwarcia końcówek C i E - obie diody będą świecić światłem ciągłym, a w wypadku dołączenia sprawnego tranzystora bipolarnego jedna dioda będzie mrugać z częstotliwością pracy generatora zbudowanego na IC2.
Rezystor w bazie można wybrać z trzech wartości: lOOkTi, lOkft, lub lkTl Przeważnie używa się rezystora lOkTl Mniejsza wartość jest potrzebny przy sprawdzaniu tranzystorów o małym współczynniku wzmocnienia prądowego lub "Darling-tonów" mocy, które w swej strukturze mają oprócz diody podłączonej równolegle do złącza CE, także rezystor między bazą a emiterem (jak go sprawdzić omomierzem?). Większej rezystancji trzeba użyć przy sprawdzaniu tranzystorów z dużą "betą".
Rolę rezystora ograniczającego prąd kolektora badanego tranzystora pełni rezystancja wewnętrzna kluczy analogowych (układy CMOS są wszakże odporne na zwarcia wyjścia do końcówek masy i zasilania). Potencjo metry mo ntaż owe r e -gulują wypełnienie przebiegów generowanych przez układy 555. Wartości elementów RC nie są krytyczne - wystarczy spojrzeć na spo-
Elektronika Pra)ctyczna 1/97
83
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 2.
sób przełączania rezystora w bazie, czy kondensatora ustalającego częstotliwość pracy IC3.
Uruchomienie urządzenia jest proste i sprowadza się do ustawienia przełącznikiem rezystancji w bazie równej ok. lOkO i częstotliwości przełączania 200Hz. Następnie, przy zwartych końcówkach C i E, należy wyregulować jednakową jasność świecenia diod potencjometrem R2, po czym - po prawidłowym włożeniu sprawnego tranzystora ustalamy jednakowy czas świecenia i przerwy migającej w tym czasie diody (Rl).
Interpretacja wskazań
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: lOOkn -potencjometry R3: lkn R4: I Oka
R5: lOOka Kondensatory
Cl: 4,7uF/lOV
C2, C6: lOOnF
C3: 47nF
C4: 4,7nF
C5: 470pF
C8: luf/l6V
C9, CIO: l(X)uF/l6V
Półprzewodniki
ICl: 4053
IC2, IC3: 555
IC4: 7805
Dl, D2: diody LED
D3..7: 1N4001
przy sprawdzaniu tranzystora jest następująca:
1. Żadna dioda nie świeci: przerwa.
2. Obie diody świecą z pełną jasnością: zwarcie.
3. Obie diody świecą z niepełną jasnością: złącza BE lub BC.
4. Świeci tylko jedna dioda: złącze BE, BC.
5. Pulsuje dioda zielona: tranzystor npn.
6. Pulsuje dioda czerwona: tranzystor pnp.
7. Pulsuje dioda zielona, dioda czerwona świeci: tranzystor npn z diodą równolegle do złącza CE (np. BU508D, Darlington BDX53, itp.)
8. Sytuacja odwrotna niż poprzednio: takiż tranzystor pnp.
9. Pulsująca dioda świeci z małą jasnością: tranzystor jest sprawny, lecz włączony inwersyjnie -tzn. baza znajduje się w dobrym miejscu, zamieniony jest kolektor z emiterem.
Zatem, gdy znany jest rozkład elektrod tranzystora i jego budowa wewnętrzna, sprawdzenie go sprowadza się do jednego podłączenia i stwierdzenia, czy diody świecą w odpowiedni sposób.
Testowanie nieznanego elementu wymaga max. 6 podłączeń (3 x po kolei, obrócić o 180� i znów 3 x po kolei), by uzyskać efekt z poz. 5..8, jeśli tak się nie stanie, są dwie możliwości: albo jest to niesprawny tranzystor bipolarny, albo inny
element (FET, MOSFET, tyrystor, itd.) i sprawą doświadczenia jest ocenienie, który to przypadek.
Sprawdzanie kondensatorów jest intuicyjne i odbywa się metodą porównawczą. Przy niewielkiej wprawie można ocenić na oko rząd pojemności. Przy 2 0kHz diody zaczynają świecić już od lOOpF (słownie: sto pikofaradów - na pierwszy rzut oka nieprawdopodobne!).
To zastosowanie, na pozór niepotrzebne, oddaje duże usługi przy sprawdzaniu kondensatorów SMD, które przecież z reguły nie mają czytelnych oznaczeń.
Wskazane jest sprawdzenie w celach treningowych sprawnych elementów o znanym rozkładzie nóżek, szczególnie tranzystorów innych niż bipolarne, by zobaczyć jak układ na nie reaguje.
Pola pomiarowe zostały wykonane z fragmentów precyzyjnych podstawek do układów scalonych. Ponieważ jedna podstawka jest za niska w stosunku do diod LED, zostały użyte dwie włożone jedna w drugą. Ma to jeszcze tę zaletę, że umożliwia wymianę pola pomiarowego bez użycia lutownicy. Mikołaj Przychoda
84
Elektronika Praktyczna 1/97
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 wrażenia z montażu i uruchomienia każdego opisywanego kitu.
Wszystkie przedstawiane w "Raporcie EP" urządzenia były zmontowane i uruchomione w laboratorium EP przez doświadczonych konstruktorów.
Cyfrowy tuner FM, część 2 kit YELLEMAN K-4500
Kontynuujemy opis cyfrowego
tunera FM opracowanego przez
firmę Velleman.
W tej części ańykuiu
skupimy się na omówieniu
cyfrowej części układu.
Drugim blokiem tunera jest część cyfrowa* Jej schemat przedstawia rys.2. Ze względu na zastosowanie mikroprocesorów, a co za tym idzie obwodów oscylatorów kwarcowych o częstotliwościach mogących mieć istotny wpływ na jakość odbieranego sygnału i poziom zakłóceń, konstrukcyjnie została ona oddzielona i umieszczona na oddzielnej płytce drukowanej. Moduł części cyfrowej odbiornika jest jednocześnie płytą "nośną" wszystkich wskaźników (LED) oraz układu klawiatury na płycie czołowej odbiornika.
Elementem sterującym częścią analogową odbiornika jest mikroprocesor IC2. Producent zastosował popularną odmianę procesora rodziny PIC16 tj. układ PIC16C56.
Zadaniem tego układu jest:
- dekodowanie sygnałów z odbiornika podczerwieni - układ ICl (w przypadku sterowania tunerem za pomocą pilota K4101), końcówka 10;
- sterowanie układu syntezera częstotliwości - układ IClO (za pośrednictwem magistrali PC), sygnały SDA i SCL;
- detekcja sygnału dostrojenia do odbieranej stacji - sygnał STP;
- przełączenia dekodera stereo w tryb "mono" - sygnał MNO;
-wyciszanie sygnału in.cz. na wyj-
ściach wzmacniaczy A9 i AlO w czasie strojenia - sygnał MUT; - sterowanie cewką przekaźnika załączającego wybraną antenę A lub B - sygnał ANT.
Dodatkowo mikroprocesor IC2 steruje zapisem do pamięci szeregowej EEPROM - układu IC9. W tej pamięci, o pojemności 256 bajtów (2 kilobity), zapamiętywane są wszystkie nastawy dostrojonych stacji i dodatkowo wprowadzone przez użytkownika z klawiatury ich 4-literowe nazwy. Komunikacja między pamięcią i mikroprocesorem odbywa się tradycyjnie poprzez magistralę PC. Zastosowanie nie-ulotnej pamięci typu EEPROM gwarantuje pamiętanie wszystkich nastaw nawet po długotrwałym zaniku napięcia zasilającego.
Dodatkowa dioda LD13 sygnalizuje odbiór wiązki podczerwieni z opcjonalnego pilota. Jako jej odbiornik zastosowano diodę odbiorczą D oraz scalony odbiornik firmy Motorola typu MC3373 - układ ICl.
Drugi mikroprocesor, układ IC3, steruje wyświetlaniem informacji na wyświetlaczach LED oraz deko-duje stan klawiatury, za pomocą której odbywa się sterowanie tunerem przez użytkownika. Do wyświetlania informacji o aktualnej częstotliwości odbieranej stacji zastosowano efektowne 14-segmento-
Elektronika Praktyczna 1/97
85
|O |O |O |O |
lo Iq Io b I
O
73
RAPORT E P
WYKAZ ELEMENTÓW
Część cyfrowa Rezystory
Rl: lkn
R2, R3; 39ka
R4: 22ft
R5: lOOkn
Ró: 47ft
R7...R11: 10kn
R13:
R14:
R15...R29:
R30....R44:
R45:
R4Ó:
R47:
Kondensatory
Cl, C2: lSpF
C3: 3,9nF
C4: 47nF MKT
C5, Có: 220nF MKT
C7:
CS:
C9: 10fiF/lóV
CIO: 47^F/1ÓV
Półprzewodniki
IC1: MC3373
IC2: PIC1ÓC5Ó (YKS4500)
IC3: PIC1ÓC55 (VKM4500)
IC4: 74HCT13S, 74LS13S
IC5: ULN2S03
ICÓ: ULN2003
IC7, ICS: LM339
IC9: X24C02
D1...D12: 1N414S
ZD1: C3V3 Zener
T1...TÓ: BC327
T7, TS: BC557
DY1...DY3: PDA 54-11YWA
Kingbright
LD1...LDS: LED 2x5mm zielone
LD9, LD10: LED 5x5mm czerwone
LD11, LD12: LED 5x5mm żółte
LD13: LED 2x5mm czerwona
D: BPW 41
Różne
LI: 4,7mH dławik
Xl: 4MHz rezonator kwarcowy
we wyświetlacze LED. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe stało się zaprogramowanie przez użytkownika 4-literowego skrótu nazwy każdej ze stacji, co znakomicie ułatwia rozpoznanie odbieranej stacji podczas przeszukiwania. Za pomocą klawiszy sterujących jest możliwe wprowadzenie wszystkich liter alfabetu angielskiego, dzięki czemu można nadawać
odbieranym stacjom różne nazwy, np. "RZET\ "WAWA", lub "RMF\ Znaczenie poszczególnych klawiszy opiszemy w dalszej części artykułu.
Informacja na wyświetlaczach DY1..DY3 wyświetlana jest multi-pleksowo, tzn. w każdej chwili zapalona jest tylko jedna cyfra. Pozwala to na zaoszczędzenie końcówek sterujących wyświetlaczem oraz dodatkowo modulację jasności świecenia poszczególnych cyfr, w zależności od wyświetlanej informacji. Te ostatnie zastosowanie jest Taczej czysto estetyczne, a efektem jego jest różnica w poziomie świecenia numeru aktualnej nastawy i nazwy literowej stacji. Programowo mikroprocesor dokonuje tego poprzez "opuszczenie" co drugiego cyklu zapalania wyświetlacza DYl, na którym wskazywany jest numer pamięci.
Aby zaoszczędzić końcówki procesora IC3 zastosowano dekoder 8 z 3 w postaci popularnej kostki IC4, na wyjściach której w danej chwili panuje tylko jeden niski stan logiczny. Umożliwia to zasilenie poprzez odpowiedni tranzystor T1..T6 wspólnej anody jednej z cyfr wyświetlacza. W tym samym czasie odpowiednie wyjścia dri-verów mocy (układów IC5 i IC6) są zwarte do masy co powoduje zapalenie odpowiedniego segmentu wyświetlacza. Zastosowanie 14-segmentowych wyświetlaczy wymusiło użycie aż dwóch driverów ULN2803 i ULN2003 - w sumie 15 wyjść. Rezystory R30..R44 ograniczają prąd płynący przez segmenty wyświetlacza.
Wejścia driverów dołączone są do portów mikroprocesora RA iRB, które podają nań odpowiednie, zanegowane stany logiczne. Zanegowane bowiem diivery IC5 i IC6 odwracają fazę sygnału wejściowego. Dodatkowo za pomocą portów RA i RB dekodowany jest stan klawia-
tury SW1..SW12. Po obsłużeniu wszystkich sześciu znaków wyświetlacza zostaje on wygaszony, otwarty zaś zostaje tranzystor T7, który podaje zasilanie na wspólną szynę wszystkich klawiszy. Wciśnięcie któregoś z klawiszy powoduje podanie dodatniego potencjału na odpowiedni pin portu RA lub RB, który w tej chwili ustawiony jest jako wejście. Diody D1..D12 dodatkowo zabezpieczają piny portów procesora przed jednoczesnym zwarciem kilku, gdy sterowane są znaki wyświetlacza. Niezastosowanie tych diod mogłoby doprowadzić do błędnego wskazania na wyświetlaczu.
Na tym kończy się rola części cyfrowej odbiornika FM. Warto jeszcze wspomnieć, iż oba mikroprocesory taktowane są wspólnym sygnałem zegarowym, generowanym przez procesor IC3 - elementy Xl, Cl i C2, co zapewnia poprawną wymianę informacji między nimi poprzez 2-przewodową magistralę: piny RCO, RCl w układzie IC3 oraz RBO iRBl w IC2.
Wbudowany zasilacz dostarcza niezbędnych napięć zasilających cały układ tunera. Jako elementów stabiliżujących zasilanie użyto popularnych stabilizatorów scalonych VRl - 7805 (+Vl i +V2 - napięcia +5V) oraz VR2 - 78L12 (+V3 - napięcie + 12V). Dodatkowe napięcie nie stabilizowane -12 V ograniczane diodą Zenera ZD3 dostępne jest na wyjściu -V3.
Ze względu na możliwość sterowania tunera z opcjonalnego pilota podczerwieni nie zastosowano wyłącznika sieciowego. Poza tym, jak wydaje się autorowi, umieszczenie go na estetycznie wykonanej płycie czołowej z folii byłoby kłopotliwe. Tak więc układ tunera jest zasilany przez cały czas, a pobór prądu w trybie uśpienia ("stand-by") zmniejsza się o ok. lOmA w stosunku do poboru w czasie aktywnym. Ta niewielka różnica wynika z wygaszenia w tym trybie wszystkich wyświetlaczy i wskaźników LED.
W kolejnym numerze EP przedstawimy szczegółowy opis montażu oraz wrażenia z uruchamiania i użytkowania cyfrowego tunera FM. Sławomir Surowiński, AVT
Elektronika Praktyczna 1/97
87
FORUM
"Forum" jest rubryką otwartą na pytania I problemy Czytelników EP, 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.
Automatyczna ładowarka akumulatorów ołowiowych kitAVT-609
W układzie kitu AVT-609 "Automatyczna ładowarka akumulatorów ołowiowych" występuje potencjometr montażowy VR2 o wartości 4,7MQ. W związku z brakami tego podzespołu na rynku został on zastąpiony potencjometrem o wartości 1MQ, i zmieniono rezystor R4 z 2,2MQ na 3,9MQ.
Pomiędzy wyprowadzenie 6 układu IC2, a nóżkę potencjometru VR2 należy wmontować szeregowo do-
datkowy rezystor (dodany do kitu AVT-609) o wartości 2MQ (rys.l). Modyfikacja na płytce drukowanej sprowadza się do przecięcia ścieżek łączących lewą górną końcówkę VR2 z pi-nem 6 układu IC2 oraz rezystorem R5. Następnie należy wykonać połączenie R5 z pinem 6 IC2 i z niego doprowadzić rezystor dodatkowy 2MQ do nóżki potencjometru VR2.
Oczywiście jeżeli ktoś z Czytelników posiada
IKA n/95
R5
Rys. 1.
3,9MQ
w domowym warsztacie potencjometr VR2 o wymaganej wartości 4,7MQ, to nic nie stoi na przeszko-
VR2 1MH
dzie aby go zamontować nie uwzględniając powyższych uwag.
Cyfrowy miernik R i C kitAVT-279
Na rysunek płytki drukowanej zamieszczonej we wkładce EP nr 7/96 wkradł się błąd. Omyłkowo zamienione zostały doprowadzenia sygnałów EC i /RC (patrz schemat ideowy urządzenia, EP7/96) do rezystorów R48 i R49. Wszystkim, którzy wykonali takie płytki samodzielnie podpowiadamy, iż najłatwiej ten błąd usunąć wlutowując wspo-
mniane rezystory R48 i R49, jak pokazano na rys. 2.
W czasie uruchamiania układu, kiedy przyrząd pracuje na najniższym zakresie "nF", a do zacisków wejściowych "Cx" nie jest dołączony żaden kondensator, może się zdarzyć, iż wyświetlacz wskazywać będzie przypadkową wartość. Nie jest to wskazanie błędne - wy-
7/96
nika ono z zasady działania uniwibratora zerowania. Skręcenie osi potencjometru zerowania PRl
na minimum spowoduje poprawną pracę i możliwość wyzerowania wskazań "pF".
T4 T3
co
s
KOI
przed poprawką
T4
po poprawce
Rys. 2.
Uniwersalny wskaźnik napięcia kitAVT-2O2
W numerze 7/94 Elektroniki Praktycznej opisano uniwersalny wskaźnik napięcia na układzie LM3914. Niestety, zamieszczony we wkładce rysunek ścieżek płytki drukowanej zawiera błąd. Kondensator C5 należy podłączyć zgodnie ze
schematem ideowym między wejście 5 układu USl a masę, Na płytce jest on włączony do plusa zasilania, co jest błędne. Na rys.3 znajduje się widok płytki z poprawionym układem ścieżek.
7/94
Rys. 3.
88
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Flanger gitarowy
Przedstawiamy Czytelnikom
kolejną przystawkę gitarową,
tym razem opracowaną przez
konstruktorów brytyjskich.
Jest to urządzenie
o klasyczn ej konstrukcji, łatwe
w montażu i uruchomieniu.
0X1 0X2 0X3
Rys. 1. Budowa układów MN3102 i MN3107.
Chyba najbardziej charakterystycznym efektem dźwiękowym nowoczesnej gitary elektrycznej jest flanger. Od chwili rozpowszechnienia się tanich analogowych linii opóźniających układ do flan-gingu ma wymiary pedału. Zaakceptowali go gitarzyści wszelkich stylów - od pop do klasycznego. Jest także używany do wzbogacania dźwięku wielu innych instrumentów.
Nie każdy wie, na czym ten efekt polega, ale każdy z pewnością słyszał efekty jego zastosowania w niezliczonych nagraniach. Sięga on od pewnego rodzaju poślizgu tonalnego, jak fazowanie, do szybko bulgoczącego wibrato. Klasycznego brzmienia gitary flan-ging używał Andy Summers w swoich nagraniach "Police" w latach 1980. Wtedy był to wspaniały efekt podstawowy, który podobnie jak chorus, służył do uwydatniania gitary i instrumentów klawiszowych.
Efekt flangingu powstał po raz pierwszy - według legendy -przypadkowo w jakimś studio nagrań, gdy technik niechcący dotknął palcem na chwilę szpuli magnetofonu w czasie przegrywania dźwięku. Przyhamowało to nieco przez ten czas taśmę. Gdy wadliwe nagranie zostało odtworzone synchronicznie z oryginalnym, przyhamowany fragment został oczywiście odtworzony szybciej. Wywołało to ciekawy efekt intermodulacyjny, nazwany flan-ging (flange = kołnierz, również szpuli).
Flanger elektroniczny działa na zasadzie spowalniania i przyspieszania sygnałów przechodzących przez linię opóźniającą. Wywołuje to potrzebne odstrojenie sygnału,
który następnie jest mieszany ze swoją pierwotną wersją, tworząc po-ż ądany efekt.
Opóźnienie wymagane do flangingu jest bardzo małe, nie większe niż 15ms, można więc do jego uzyskania używać stosunkowo prostych analogowych linii opóźniających. Linie analogowe o czasie opóźnienia powyżej 50ms nie są zbyt często używane w technice audio z powodu szumów i zniekształceń, które mogą wprowadzać. Ale do wymaganych przez flanging małych opóźnień nadają się zupełnie dobrze. Trzeba jednak dodać, że obecnie w większości flangerów i pedałów chorus stosuje się cyfrowe linie opóźniające, które mają znacznie lepsze parametry szumowe.
Analogowa linia opóźniająca
Analogowe linie opóźniające działają w sposób przypominający działanie rejestru przesuwnego sterowanego układem czasowym lub sygnałem zegarowym. Wewnątrz rejestru przesuwającego znajdują się maleńkie kondensa-torki, przechowujące zależne od poziomu sygnału wejściowego próbki ładunku. Sygnał ten ładuje pierwszy kondensatorek, a ładunek jest następnie synchronicznie z sygnałem zegarowym przesuwany z jednego kondensatorka do następnego.
Ten sposób działania jest czasem nazywany opóźnieniem brygady kubełkowej (ang. bucket bri-gade delay, BBD) ze względu na sposób w jaki informacja przechodzi przez układ. Typowy układ BBD może mieć około 5 00 lub 1000 stopni. W zastosowanym układzie MN3207 jest ich 1024. Niektóre analogowe układy opóźniające zawierają także generator zegarowy, ale MN3207 korzysta ze wspomagającego układu MN3102, dostarczającego mu sygnału zegarowego. Jak widać ze schematów blokowych tych układów na rys. 1, MN3102 generuje w rzeczywistości dwa sygnały zegarowe - CPl i CP2. Ich częstotliwość jest równa połowie częstotliwości oscylatora głównego i są one przesunięte w fazie względem siebie o 90�.
Od częstotliwości oscylatora
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
Wejście
Rys. 2. Schemat blokowy układu.
zegarowego zależy czas opóźnienia i do pewnego stopnia jakość sygnału wyjściowego, ponieważ od niej zależy częstotliwość z jaką sygnał wejściowy jest próbkowany i z jaką jest przesuwany przez rejestr. Układ MN3102 może działać z częstotliwością od lOkHz do lOOkHz, co pozwala uzyskać w MN3207 opóźnienie sygnału od 2,56ms do 25,6ms. Pozwala także zmieniać częstotliwość zegarową zgodnie z zewnętrznym sygnałem modulującym.
Opis układu
Jak widać ze schematu blokowego na rys. 2, układ opóźnienia analogowego/flangera składa się z sześciu części: przedwzmacnia-cza, filtru wejściowego, opóźnienia, oscylatora zegarowego, oscy-latora modulującego niskiej częstotliwości i filtru wyjściowego. Kompletny schemat elektryczny układu jest zamieszczony na rys. 3.
Sygnał wejściowy jest doprowadzony do niskoszumowego wzmacniacza odwracającego IC4. Wzmocnienie tego stopnia jest ustawiane potencjometrem VR2. Regulator ten pozwala dopasować układ do różnych poziomów sygnału z różnych źródeł, jak gitary, keyboardy, czy mikrofony. Układ może także zostać włączony do systemu public address (PA), albo w pętlę efektów gitarowych wzmacniacza.
Z wyjścia 6 IC4 sygnał przechodzi do dwubiegunowego aktywnego filtru dolnoprzepustowego 15kHz, zawierającego wzmacniacz IC5. Zadaniem filtru jest eliminacja składowych z sygnału o wyższych częstotliwościach, przed jego doprowadzeniem do linii opóźniającej. Linia ta nie jest zdolna do ich prawidłowego opóźnienia i spowodowałoby to zakłócenia i zniekształcenia. Po filtracji sygnał jest kierowany z IC5 do linii opóźniającej IC3 układu BBD typu MN3 2 07. Generator sygnałowy MN3102 mieści się w IC2. Oba sygnały zegarowe z wyjść 2 i 4 IC2
są doprowadzane wprost do wejść 2 i 6 IC3. Napięcie zasilające bramkę Vgg, z wyjścia 8 IC2 doprowadzone do wejścia 4 IC3, jest odblokowane kondensatorem CIO.
Podstawową częstotliwość zegarową IC2 wyznacza kondensator C9 łączący końcówki
5 i 7 oraz oporność pomiędzy ko ńc ó wkami
6 i 7. W opisywanym układzie użyto kon-densatora 22OpF, ale w innych zastosowaniach jego pojemność może zawierać się w granicach od 39pF do 240pF. g
Wzmacnia- ^ cze operacyjne ICla i IClb tworzą oscyla- ,_ tor modulacyj- *Ś ny niskiej częs-t o 11 i w o ś c i (ONC), generujący falę trójkątną o częstotliwości zależnej od kondensatora C2 i po-te nc j o m e tr u VR1. Przy za-sto s owanych wartościach elementów, za pomocą VRl można regulować częstotliwość mniej więcej w granicach od 0,3Hz
Rys. 3. Schemat elektryczny układu.
10
Elektronika Praktyczna 1/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
zLFO ICIapin 1
R10
R7 =zi ------1 I--------------- 6k8 B IC2
6k8 R12
i i1 1------- 7
6k8
S
C9 =
Rys. 4. Alternatywne podłączenie wejścia modulacji czasu opóźnienia.
do 4Hz, czyli w zakresie użytecznym do wolnego i szybkiego flan-gingu.
Sygnał wyjściowy ONC jest przez rezystor R7 kierowany do przełącznika Sl. Przełącznik ten pozwala użyć ONC do modulowania generowanego przez MN3102 częstotliwości zegarowej (do automatycznego tworzenia efektu
flangingu), lub do ręcznego zmieniania opóźnienia za pomocą VR3, co powoduje tworzenie w ten sposób efektu echa. Gdy przełącznik jest w pozycji modulacji, VR3 zostaje odłączony, a napięcie modulujące jest doprowadzane przez dzielnik napięcia złożony z RIO i R12.
Jeżeli efekt echa nie jest potrzebny i zamierza się używać układu tylko jako flangera, to ONC można połączyć w sposób przedstawiony na rys. 4. Odpadają wtedy przełącznik Sl i potencjometr VR3.
Sygnał jest wyprowadzany z linii opóźniającej IC3 wyjściami 7 i 8, pomiędzy które jest włączony potencjometr VR4, którym ustala się optimum efektu. Poprawne
zrównoważenie przez VR4 dwóch sumowanych sygnałów może okazać się trudne dopiero przy bardzo niskich częstotliwościach zegarowych. Sygnał z suwaka potencjometru VR4 jest kierowany do IC6 tworzącego drugi filtr dolno-przepustowy. Usuwa on nałożony w układzie opóźniającym na sygnał audio sygnał o częstotliwości zegarowej.
Przetworzony sygnał jest przesyłany z IC6 do IC8, działającego jako bufor o niskim (około 10-krotnym) wzmocnieniu. Z przedwzmacniacza IC4 przez kondensator C5 jest doprowadzony do IC8 również nie zmodyfikowany sygnał audio. Sygnał su-macyjny z IC8 jest następnie kierowany przez potencjometr regulacyjny VR6 do gniazdka wyjściowego SK2.
Potencjometrem VR5 ustala się poziom sumy sygnałów z IC4 i IC6, kierowanej z powrotem do wejścia IC4. VR5 służy do maksymalizacji efektu flanging, ponieważ pozwala doprowadzić układ
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 1/97
11
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
do działania przy poziomie sprzężenia zwrotnego bliskim maksymalnemu. Tworzenie powtarzalnych ech jest możliwe za pomocą VR5 w trybie opóźniania.
Układ powinien być zasilany napięciem 9V. Napięcie to nie jest krytyczne i układ powinien działać przy napięciach z zakresu od 6V do 15V. Źródło zasilania jest blokowane kondensatorami Cli i G12, a jego włączenie sygnalizuje LED Dl, której prąd ogranicza rezystor R25. Połowę napięcia zasilania dla nieodwracającego wejścia IC4 dostarcza dzielnik R3, R2. Dla IC7 i IC8 podobną rolę pełni dzielnik R19, R20.
Montaż układu
Rozkład ścieżek na płytce drukowanej znajduje się na wkładce, a rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 5. Montaż płytki powinien być łatwy, ponieważ zagęszczenie elementów jest niewielkie. Lutowanie należy rozpocząć od rezystorów i zworek z drutu, starając się nie doprowadzić do przegrzania płytki. Trzeba oczywiście pamiętać o właściwym ukierunkowaniu spolaryzowanych elementów, a do układów scalonych użyć podstawek. Przed zakończeniem wszystkich czynności montażowych nie należy wstawiać układów w podstawki.
Doprowadzenia potencjometrów można wykonać przewodami wielożyłowymi. Powinny to być linki, ponieważ druty mają tendencję do łamania się w punktach lutowania podczas manewrowania przy montażu. Wszystkie połączenia z płytką drukowaną powinny być możliwie krótkie dla ograniczenia indukowania się w nich zakłóceń. Jeżeli jednak stosuje się metalową obudowę, to zakłócenia nie są groźne.
Regulacja układu jest bardzo łatwa. Należy połączyć wejście z gitarą, wyjście ze zwykłym wzmacniaczem gitarowym, a regulator głośności wzmacniacza oraz regulatory poziomu sygnału wyjściowego i sprzężenia zwrotnego flangera
ustawić w położeniu minimum. Po połączeniu układu z baterią 9V i włączeniu wyłącznika S2 powinna zaświecić się LED Dl. W wyniku niewielkiego zwiększenia głośności wzmacniacza i poziomu wyjściowego flangera w głośniku powinien dać się słyszeć cichy szum, oznaczający że urządzenie działa.
Jeżeli nie słychać niczego niezwykłego (jak np. odgłosy palenia się układów scalonych) należy włączyć sygnał wejściowy i sprawdzić, czy pojawia się on na wyjściu. Przy Sl w położeniu opóźniania powinny być słyszalne krótkie efekty echa, których długość reguluje się VR3. W tym trybie położenie VRl nie jest istotne. Przy Sl w położeniu flanging, szybkość flan-gingu reguluje się za pomocą VRl, a położenie VR3 jest bez znaczenia.
Wzmocnieniem wejściowym, poziomem wyjściowym i regulatorem sprzężenia zwrotnego dobiera się optymalny efekt. Jeżeli w tle daje się słyszeć jęk sygnału zegarowego, trzeba spróbować wyeliminować go przy pomocy VR4. Jednak gdy wzmacniacz jest bardzo czuły, dźwięk ten może pozostać słyszalny.
Typowym rozwiązaniem jest przełącznik zwierający, użyty w sposób zilustrowany na rys. 6. Zastosowano w nim także gniazdko stereo, służące równocześnie jako wyłącznik zasilania. Jest to rozwiązanie powszechnie stosowane w efektach pedałowych i pozwala pominąć osobny wyłącznik zasilania. Gdy do gniazdka wejściowego wsunie się zwykłą wtyczkę mono gitary, lub innego instrumentu, ujemny biegun baterii zostaje przez wtyczkę zwarty do masy. Wadą takiego wyłącznika jest konieczność pamiętania o wyjęciu wtyczki po zakończeniu gry, w przeciwnym bowiem razie bateria zostanie rozładowana. John Chatwin, EwPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją "Everyday with Practical Electronics".
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
0,25W, 5% węglowe warstwowe lub lepsze
R1..R3, Rll, R19, R20: 47kQ R4, R15, Rló, R21, R24: 10kO R5: 5,ókQ Ró, R23: lka R7, RIO, R12: 6,8kQ R8, R13, R14: lOOka R9: 470kO
R17, R18, R22: 12kQ R25: Ó80O
VR1, VR3: 100kQ liniowy potencjometr obrotowy, węglowy VR2: 470kO liniowy potencjometr obrotowy, węglowy VR4: lOkO poziomy, potencjometr montażowy
VR5: 25kO logarytmiczny potencjometr obrotowy, węglowy VR6: lkO logarytmiczny potencjometr obrotowy, węglowy Kondensatory
Cl, C4, C5, C8, C13, Cló, C17, C19, C22...C24: 1jiF/16V C2: 22|iF/16V C3, C18: 10|iF/16V Có, C7, C14, C15: lnF C9: 220pF CIO: 2,2|iF/16V Cli: 100|iF/16V Cl2: lOOnF C20, C21: 39pF Półprzewodniki
Dl: czerwona LED z zatrzaskiem IC1: TLO72 IC2: MN3102 IC3: MN3207 IC4..IC8: TLO71 Różne
Sl: dwupozycyjny, miniaturowy przełącznik dwuobwodowy (zob. tekst)
S2: miniaturowy wyłącznik jednoobwodowy SK1, SK2: gniazdko mono ó,25mm
Elektronika Praktyczna 1/97